JPH11160712A

JPH11160712A - 液晶素子

Info

Publication number: JPH11160712A
Application number: JP26456998A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Mori; 省誠森; Masahiro Terada; 匡宏寺田; 英昭 ▲高▼尾; Hideaki Takao; Koji Shimizu; 康志清水; Katsumi Arai; 克美新井; Yasushi Asao; 恭史浅尾; Takashi Moriyama; 孝志森山; Gouji Tokanou; 剛司門叶
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】カイラルスメクティック液晶を用いてなる液
晶素子において、液晶の配向状態を制御し、高コントラ
ストで応答速度が速く、高精細、高輝度の液晶表示素子
を提供する。【解決手段】カイラルスメクティック液晶組成物を用
い、配向制御膜として、下記構造式で示されるポリイミ
ド膜を用いて液晶素子を構成する。【外１】式中Ａ：直線性を有する４価の有機残基【外２】ａ＝ｂ：０又は１ｃ：０又は１Ｘ，Ｙ：それぞれ独立に０以上の整数、但し同時に０に
なることはないｎ：２以上の整数

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータの端末
ディスプレイ、各種フラットパネルディスプレイ、ワー
ドプロセッサ、タイプライター、テレビ受像機、ビデオ
カメラのビューファインダー、プロジェクターの光バル
ブ、液晶プリンターの光バルブ等に用いられるカイラル
スメクティック液晶組成物を用いた液晶素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より最も広範に用いられてきている
ディスプレイとしてＣＲＴが知られており、テレビやＶ
ＴＲなどの動画出力、あるいはパソコンのモニターとし
て広く用いられている。しかしながら、ＣＲＴはその特
性上、静止画像に対しては、フリッカや解像度不足によ
る走査稿等が視認性を低下させたり、焼き付きによる蛍
光体の劣化が起こったりする。また最近ではＣＲＴが発
生する電磁波が人体に悪影響を与えることが分かり、Ｖ
ＤＴ作業者の健康を害する恐れがある。そして構造上、
画像後方に広く体積を有するため、オフィス、家庭の省
スペース化を阻害している。

【０００３】このようなＣＲＴの欠点を解決するものと
して液晶素子がある。例えばエム・シャット（Ｍ．Ｓｃ
ｈａｄｔ）とダブリュ・ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆｒ
ｉｃｈ）著“アプライド・フィジックス・レターズ”
（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）
第１８巻，第４号（１９７１年２月１５日発行）第１２
７頁〜１２８頁において示されたツイステッドネマテ
ィック（ｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃ；ＴＮ）液晶を
用いたものが知られている。

【０００４】このＴＮ液晶を用いた液晶素子の１つとし
てコスト面で優位性を持つ単純マトリックスタイプの液
晶素子がある。この液晶素子は画素密度を高くしたマト
リッ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為画素数が制限されていた。

【０００５】近年このような単純マトリックスタイプの
液晶素子に対して、ＴＦＴタイプといわれる液晶素子の
開発が行われている。このタイプは１つ１つの画素にト
ランジスタを作成し、各画素での動作を制御するため、
クロストークや応答速度の問題は解決される反面、大面
積になればなるほど、不良画素なく液晶素子を作成する
ことが工業的に非常に困難であり、また可能であっても
多大なコストが発生する。

【０００６】このような従来型の液晶素子の欠点を改善
するものとして、カイラルスメクティック液晶分子の屈
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（Ｃｌ
ａｒｋ）およびラガウェル（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）。このカイラ
ルスメクティック液晶は、一般に特定の温度域におい
て、カイラルスメクティックＣ相又はカイラルスメクテ
ィックＨ相を有し、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、即ち双安定性を有し、自発分極
により反転スイッチングを行うため、非常に早い応答速
度を示す上、メモリー性のある双安定状態を発現させる
ことができる。更に視野角特性も優れていることから、
特に、高速、高精細、大面積の表示素子あるいはライト
バルブとして適していると考えられる。また、最近で
は、チャンダニ、竹添らにより、３つの安定状態を有す
るカイラルスメクティック反強誘電液晶素子も提案され
ている。（ジャパニーズジャーナルオブアプライ
ドフィジックス（ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌ
ｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）２７巻、１
９８８年Ｌ７２９頁）。

【０００７】このようなカイラルスメクティック液晶素
子においては、例えば「強誘電液晶の構造と物性」（コ
ロナ社、福田敦夫、竹添秀男著、１９９０年）に記載さ
れているように、ジグザグ状の配向欠陥の発生や、上下
基板間での液晶分子のねじれ（スプレイ配向という）に
より、コントラストを低下させる場合があるという問題
があった。この欠陥は、素子構成において、上下基板間
に担持されたカイラルスメクティック液晶の層状構造が
２種類のシェブロン状（山形状）の構造を形成している
ことに因ると考えられる。

【０００８】この問題を解決する１つの方法として、プ
レティルト角を持たせることにより、シェブロン層構造
を一方向に揃え、液晶分子の上下基板間のねじれ状態を
一様状態（ユニホーム配向という）よりも弾性エネルギ
ー的に不安定にする方法がある。

【０００９】また他の方法としては、液晶層構造を
「く」の字に折れたシェブロン構造から、各層の傾きが
小さく大略平行に配列した本棚状の構造である、ブック
シェルフといわれる層状構造、あるいはそれに近い構造
を形成し（以下、該構造をブックシェルフと記す）、ジ
グザグ欠陥を解消すると同時にユニホーム配向を実現
し、高コントラストを実現する方法がある（例えば「次
世代液晶ディスプレイと液晶材料」（株）シーエムシ
ー、福田敦夫編、１９９２年）。ブックシェルフ層構造
を実現するには、１つには、ナフタレン系液晶材料を用
いる方法があるが、この場合、ティルト角が１０°程度
であり、理論的最大透過率が得られる２２．５°と比べ
て非常に小さく、低透過率という問題がある。他の代表
的な例としてはシェブロン構造を取っている液晶素子に
外部から電場を加えてブックシェルフ構造を誘起する方
法があるが、この方法は、温度などの外部刺激に対して
の不安定性が問題となっている。

【００１０】ブックシェルフあるいはそれに近い層構造
を呈する液晶として、パーフルオロエーテル側鎖を持つ
液晶性化合物（米国特許５，２６２，０８２号明細
書）、液晶組成物（１９９３年第４回強誘電液晶国際会
議Ｐ−４６、ＭａｒｃＤ．Ｒａｄｃｌｉｆｆｅら）等
が提案されている。これらの液晶材料によれば、電場等
の外部場を用いずともブックシェルフあるいはそれに近
い層傾き角の小さい構造を最適なティルト角で現出する
ことが可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような液晶素子は、一般的にコレステリック相をとら
ない。この点に起因して該液晶化合物を含有した液晶組
成物をカイラルスメクチック液晶に対して知られたポリ
イミド等の膜に一軸配向処理を施した配向処理層を有す
る電極基板間（配向処理層は少なくとも一方の基板上に
設けられる）に配置して液晶素子を構成した場合、液晶
の配向状態を充分に制御することができず、良好な配向
状態を得るような配向制御手法が望まれていた。

【００１２】一方、カイラルスメクチック液晶として最
近では液晶が３安定性状態を示す反強誘電性液晶が注目
されている。この反強誘電性液晶も強誘電性液晶同様
に、液晶分子の自発分極への作用により分子の反転スイ
ッチングがなされるため、非常に速い応答速度が得られ
る。この液晶材料は、電圧無印加時には液晶分子は互い
の自発分極を打ち消し合うような分子配列構造をとるた
め、電圧を印加しない状態では自発分極は存在しないこ
とが特徴となっている。

【００１３】こうした自発分極による反転スイッチング
を行う強誘電性液晶や反強誘電性液晶は、いずれもカイ
ラルスメクチック液晶相を示す液晶である。すなわち、
従来ネマティック液晶が抱えていた応答速度に関する問
題点を解決できるという意味において、スメクティック
液晶を用いた液晶表示素子の実現が期待されている。

【００１４】また、近年、カイラルスメクチック相を示
す液晶を用いて階調制御を行うモードとして、「ショー
トピッチタイプの強誘電性液晶」、「高分子安定型強誘
電性液晶」、「無閾反強誘電性液晶」などが提案されて
いる。

【００１５】以上のような反強誘電性液晶を用いたデバ
イスや階調表示モードのデバイスにおいて、カイラルス
メクチック相を示す液晶を良好に配向させる手法が要求
されている。

【００１６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その課題とするところは、種々のモードにおける
カイラルスメクチック相を示す液晶を優れた配向状態に
せしめ、高コントラストであり、応答速度が速く、高精
細、高輝度の液晶素子、特にカイラルスメクティック液
晶素子を提供し、高コントラスト、高精細、高輝度、大
面積化が実現され優れた表示特性を示す表示装置を実現
することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、電極を設けた
一対の間にカイラルスメクティック液晶組成物を挟持し
てなる液晶素子であって、少なくとも一方の基板に一軸
配向処理された下記一般式（Ｉ）で示されるポリイミド
からなる配向制御膜を有していることを特徴とする液晶
素子である。

【００１８】

【外５】式中Ａ：直線性を得る４価の有機残基

【００１９】

【外６】ａ＝ｂ：０又は１ｃ：０又は１Ｘ，Ｙ：それぞれ独立に０以上の整数、但し同時に０に
なることはないｎ：２以上の整数

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図１を参照して本発明の液
晶素子の一例（液晶セルの構成の例）を説明する。

【００２１】１１ａ、ｂはガラス基板、１２ａ、ｂは酸
化錫、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等
の透明電極である。１４ａはラビング等の一軸配向処理
が施された前述の一般式（Ｉ）で表されるポリイミドか
らなる配向制御膜（液晶に対する配向制御層であ
る。）、一方、１４ｂも液晶に対する配向制御層である
が採用する液晶モード、特に使用するカイラルスメクチ
ック相を示す液晶材料の特性に応じて、一軸配向処理の
施された配向制御層１４ａとの関係で材料や処理条件を
適宜選択する。例えば、後述するＣｈ相を有する材料を
用いる場合では、主として一軸配向処理をほどこさない
シランカップリング剤、ポリイミド、ポリシロキサン等
の膜を設ける。又Ｃｈ相をとる液晶材料を用いる場合で
は、対向する基板側と同様に一般式（Ｉ）のポリイミド
膜に一軸配向処理を施したものを設けることが好まし
い。１６はシリカ等のスペーサビーズ、１５は本発明に
係るカイラルスメクティック液晶組成物を用いた液晶
層、１７ａ、ｂは偏光板である。また、１３ａ，１３ｂ
はＩＴＯと配向膜間に上下基板のショート防止層として
設けた絶縁膜で、ＺｎＯ、ＺｒＯ、ＴａＯｘ、Ｔｉ
Ｏ₂，ＳｉＯ₂、あるいはこれらの任意の比率の複合化物
等からなる。

【００２２】また、上記構成の液晶素子は、透明電極１
２ａ、１２ｂが信号電源に接続され（図示せず）、該信
号電源からのスイッチング信号に応じてスイッチングが
行われ、例えば表示素子等のライトバルブとして機能す
る。また、透明電極１２ａ、１２ｂを上下基板間でクロ
スにマトリクス配置すれば、パターン表示、パターン露
光が可能となり、例えばパーソナルコンピュータ、ワー
ドプロセッサ等のディスプレイ、プリンタ用ライトバル
ブとして用いられる。

【００２３】上記構成の液晶素子では、少なくとも一方
の基板１１ａにおける配向制御膜１４ａとして、又、使
用する液晶材料に応じて対向する基板１１ｂにおける配
向制御層１４ｂとしてポリアミック酸溶液を塗布、焼成
して形成される前述したような一般式（Ｉ）の繰り返し
単位を有するポリイミドの一軸配向処理膜、特にラビン
グ処理膜を用いる。

【００２４】本発明の液晶素子において配向制御膜に用
いられるポリイミドは、前記一般式（Ｉ）に示される様
に特定の化学構造を有し、直線性を有するＡ部と化学構
造の限定されたジアミン部分に特徴づけられる。

【００２５】これらの構造は、カイラルスメクティック
液晶組成物との相互作用が良好で、強い配向制御能を有
する。

【００２６】特に一般式（Ｉ）において、Ｘ、Ｙが夫々
独立に１以上となるような構造がカイラルスメクチック
液晶のあらゆるモードの場合において良好な配向を付与
する点で好ましい。

【００２７】直線性を有するＡ部としては、ポリイミド
主鎖の構造に実質的に直線性を与え且つ、実質的に対称
な構造であり、例えば、

【００２８】

【外７】等が一例として挙げられる。

【００２９】また、化学構造の限定されたジアミン部分
の特に好ましい例としては、例えば、

【００３０】

【外８】等が一例として挙げられる。

【００３１】本発明で用いるポリイミドは、前記、直線
性を有するＡ部を含むテトラカルボン酸無水物と前記、
化学構造の限定されたジアミン部分とを重縮合反応させ
ることにより合成されるポリアミック酸を加熱閉環する
ことで得られる。

【００３２】又、上述した一般式（Ｉ）の構造のポリイ
ミドについて、異なる２種成分を混合した形態、あるい
は一般式（Ｉ）の構造のポリイミドにおいてテトラカル
ボン酸成分、及び／又はジアミン成分を異なる２種以上
を含むコポリマーの形態で配向制御膜として使用するこ
とができる。

【００３３】本発明の液晶素子では、上述したような特
定構造のポリイミド膜に一軸配向処理を施した配向制御
層を用いることで、種々のカイラルスメクチック相を呈
する液晶材料を良好に均一に配向させることができる。
特に、コレステリック相を示さない液晶材料を良好に配
向させることができる。

【００３４】以下に、コレステリック相を示さない液晶
材料の配向メカニズムについて説明する。

【００３５】カイラルスメクティック液晶素子として双
安定性が発現するのは、ＳｍＣ^*相（カイラルスメクテ
ィックＣ相）で、その配向状態は液体相（アイソトロピ
ック相）からの徐冷によって形成される。従って、アイ
ソトロピック相とカイラルスメクティック相間にある相
系列が配向形成に大きな影響を与える。熱力学的な安定
性から相系列としては（１）Ｉｓｏ−Ｃｈ−ＳｍＡ−ＳｍＣ^* （２）Ｉｓｏ−−−−ＳｍＡ−ＳｍＣ^* （３）Ｉｓｏ−Ｃｈ−−−−−ＳｍＣ^* （４）Ｉｓｏ−−−−−−−−ＳｍＣ^* の４通りが考えられる。ここで、Ｉｓｏ；液体相、Ｃ
ｈ；コレステリック相、ＳｍＡ；スメクティックＡ相で
ある。図２は、これら各相をモデル化して示したもので
ある。上記（１）の相系列を有する液晶組成物は、Ｉｓ
ｏ−Ｃｈ転移において液晶分子の長軸方向秩序が形成さ
れ、Ｃｈ−ＳｍＡ転移において液晶分子の位置の秩序；
層構造が形成され、ＳｍＡ−ＳｍＣ^*転移によって液晶
分子のティルトが発現するという段階を経た配向形成の
ため均一配向が得られやすい。しかしながら、（２）、
（３）、（４）の相系列を有する液晶組成物の場合、液
晶分子の長軸方向秩序と層形成が同時な（２）、層形成
と液晶分子のティルトが同時な（３）、液晶分子の長軸
方向秩序と層形成、さらにティルトが同時な（４）のよ
うに、複数の秩序化が同時のため均一配向が得られにく
いという問題がある。本発明の液晶素子では、ブックシ
ェルフあるいはそれに近い層傾きの小さな構造をとる液
晶組成物に相当し得るとみられる（２）の相系列を有す
る液晶組成物の均一配向を実現することができる。

【００３６】本発明者らによる、（２）の相系列を有す
る液晶のＩｓｏ−ＳｍＡ転移過程を観察した結果を図３
に模式的に示す。同図のようにＩｓｏ状態からスメクテ
ィックＡ相への転移では、ほぼ楕円形のＳｍＡ相の島
（以後バトネと呼ぶ）が発生し、それが成長して接合す
ることによって相転移が完了することが見出された。こ
こで、該液晶（特に液晶セルを用いた場合）において生
じる配向欠陥はそのバトネの成長方向が揃わずランダム
であったり、バトネ間不接合により発生していることも
見出した。

【００３７】このような配向状態の生じる理由について
は明らかではないが、かかる配向欠陥を生じる（２）の
相転移をとる液晶を、前記一般式（Ｉ）のポリイミドを
少なくとも一方にラビング等の一軸配向処理を施された
配向制御層として有する一対の基板間に配置した場合、
かかる欠陥を解消し、均一且つ良好な配向状態を達成さ
れることが見出された。これは、一般式（Ｉ）の繰り返
し単位を有するポリイミドは一軸配向処理における延伸
が容易であり、処理後の層中における電子密度の異方性
が大きいため上記（２）の相転移をとる液晶に対しても
配向規制力が強いことに因ると考えられる。

【００３８】かかるコレステリック相を持たない液晶材
料として、スメクティックＡ相からカイラルカイラルス
メクティックＣ相に移る温度近傍で層間隔が減少し屈曲
する第１の変移点における層間隔（ｄ_A）と、該第１の
変移点からの温度降下に従って上記層間隔が再び増加す
る極小値である第２の変移点における層間隔（ｄ_min）
とを有し、該第１の変移点における層間隔（ｄ_A）と第
２の変移点における層間隔（ｄ_min）との関係が０．９
９０≦ｄ_min／ｄ_Aとなる特徴を有する液晶組成物を挙げ
ることができる。このような液晶組成物では、液晶素子
でカイラルスメクチック相においてブックシェルフ構造
又はそれに近い層傾きのスメクチック層構造をより有効
に発現し、一般式（Ｉ）のポリイミドによる配向制御に
より良好な配向状態が形成され高いコントラストをもた
らす。

【００３９】本発明において、用いる具体的なカイラル
スメクティック液晶組成物としては、好ましくはフルオ
ロカーボン末端部分及び炭化水素末端部分を有し、該両
末端部分が中心核によって結合され、スメクティック中
間相又は潜在的スメクティック中間相を持つフッ素含有
液晶化合物を含有するものが望ましい。

【００４０】一般的に、本発明で用いられるフッ素含有
液晶化合物は、少なくとも２つの、芳香族環、複素芳香
族環、脂肪族環、又は置換芳香族環、置換複素芳香族
環、もしくは置換脂肪族環から選ばれ、これらの環は互
いに−ＣＯＯ−、−ＣＯＳ−、−ＨＣ＝Ｎ−、−ＣＯＳ
ｅ−から選ばれる官能基によって結合されていても良
い。これらの環は縮合していても、縮合していなくても
よい。複素芳香族環中のヘテロ原子はＮ、Ｏ、又はＳか
ら選ばれる少なくともひとつの原子を含む。脂肪族環中
の隣接していないメチレン基はＯによって置換されてい
ても良い。

【００４１】前記フッ素含有液晶化合物としては、フル
オロカーボン末端部分が、−Ｄ¹−Ｃ_xaＦ_2xa−Ｘで表わ
される基、（但し、上記式中ｘａは１〜２０であり、Ｘ
は−Ｈ又は−Ｆを表わし、Ｄ¹は、−ＣＯ−Ｏ−（Ｃ
Ｈ₂）_ra−、−Ｏ−（ＣＨ₂）_ra−、−（ＣＨ₂）_ra−、
−Ｏ−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂−（ＣＨ₂）_ra−、
−Ｏ−（ＣＨ₂）_ra−Ｏ−（ＣＨ₂）_rb−、−（ＣＨ₂）
_ra−Ｎ（Ｃ_paＨ_2pa+1）−ＳＯ₂−、又は−（ＣＨ₂）_ra
−Ｎ（Ｃ_paＨ_2pa+1）−ＣＯ−を表わす。ｒａ及びｒｂ
は、独立に１〜２０であり、ｐａは０〜４である。）、
或いは、−Ｄ²−（Ｃ_xbＦ_2xb−Ｏ）_za−Ｃ_yaＦ_2ya+1で
表わされる基、（但し、上記式中ｘｂはそれぞれの（Ｃ
_xbＦ_2xb−Ｏ）に独立に１〜１０であり、ｙａは、１〜
１０であり、ｚａは１〜１０であり、Ｄ²は、−ＣＯ−
Ｏ−Ｃ_rcＨ_2rc、−Ｏ−Ｃ_rcＨ_2rc−、−Ｃ_rcＨ_2rc−、
−Ｏ−（Ｃ_saＨ_2sa−Ｏ）_ta−Ｃ_rdＨ_2rd−、−Ｏ−ＳＯ
₂−、−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂−Ｃ_rcＨ_2rc−、−Ｃ_rcＨ_2rc
−Ｎ（Ｃ_pbＨ_2pb+1）−ＳＯ₂−、−Ｃ_rcＨ_2rc−Ｎ（Ｃ
_pbＨ_2pb+1）−ＣＯ−、単結合から選ばれ、ｒｃ及びｒ
ｄはそれぞれ独立に１〜２０であり、ｓａはそれぞれの
（Ｃ_saＨ_2sa−Ｏ）に独立に１〜１０であり、ｔａは１
〜６であり、ｐｂは０〜４である。）であるような化合
物を用いることができる。

【００４２】特に好ましくは、下記一般式（ＩＩ）、或
いは（ＩＩＩ）で表わされるフッ素含有液晶化合物を用
いることができる。

【００４３】

【外９】を表わす。

【００４４】ｇａ、ｈａ、ｉａは独立に０〜３の整数
（但し、ｇａ＋ｈａ＋ｉａは少なくとも２である）を表
わす。

【００４５】夫々のＬ¹とＬ²は独立に、単結合、−ＣＯ
−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯＳ−、−Ｓ−ＣＯ−、−
ＣＯ−Ｓｅ−、−Ｓｅ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｔｅ−、−Ｔ
ｅ−ＣＯ−、−ＣＨ₂ＣＨ₂−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡
Ｃ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ₂−Ｏ−、
−Ｏ−ＣＨ₂−、−ＣＯ−又は−Ｏ−を表わす。

【００４６】夫々のＸ¹、Ｙ¹、Ｚ¹はＡ¹、Ａ²、Ａ³の置
換基であり、独立に−Ｈ、−Ｃｌ、−Ｆ、−Ｂｒ、−
Ｉ、−ＯＨ、−ＯＣＨ₃、−ＣＨ₃、−ＣＮ、又は−ＮＯ
₂を表わし、夫々のｊａ、ｍａ、ｎａは独立に０〜４の
整数を表わす。

【００４７】Ｊ¹は、−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ₂）_ra−、−Ｏ
−（ＣＨ₂）_ra−、−（ＣＨ₂）_ra−、−Ｏ−ＳＯ₂−、
−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂−（ＣＨ₂）_ra−、−Ｏ−（ＣＨ₂）
_ra−Ｏ−（ＣＨ₂）_rb−、−（ＣＨ₂）_ra−Ｎ（Ｃ_paＨ
_2pa+1）−ＳＯ₂−、又は−（ＣＨ₂）_ra−Ｎ（Ｃ_paＨ
_2pa+1）−ＣＯ−を表わす。ｒａ及びｒｂは、独立に１
〜２０であり、ｐａは０〜４である。

【００４８】Ｒ¹は、−Ｏ−Ｃ_qaＨ_2qa−Ｏ−Ｃ_qbＨ
_2qb+1、−Ｃ_qaＨ_2qa−Ｏ−Ｃ_qbＨ_2qb+1、−Ｃ_qaＨ_2qa−
Ｒ³、−Ｏ−Ｃ_qaＨ_2qa−Ｒ³、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_qaＨ_2qa−
Ｒ³、又は−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_qaＨ_2qa−Ｒ³を表わし、直鎖
状、分岐状のいずれであっても良い（但し、Ｒ³は、−
Ｏ−ＣＯ−Ｃ_qbＨ_2qb+1、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_qbＨ_2qb+1、−
Ｈ、−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＦ₃、−ＮＯ₂、−ＣＮを表わ
し、ｑａ及びｑｂは独立に１〜２０である）。

【００４９】Ｒ²はＣ_xaＦ_2xa−Ｘを表わす（Ｘは−Ｈ又
は−Ｆを表わし、ｘａは１〜２０の整数である）。

【００５０】

【外１０】を表わす。

【００５１】ｇｂ、ｈｂ、ｉｂはそれぞれ独立に０〜３
の整数（但し、ｇｂ＋ｈｂ＋ｉｂは少なくとも２であ
る）を表わす。

【００５２】夫々のＬ³、Ｌ⁴は独立に、単結合、−ＣＯ
−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ−、
−ＣＯ−Ｓｅ−、−Ｓｅ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｔｅ−、−
Ｔｅ−ＣＯ−、−（ＣＨ₂ＣＨ₂）_ka−（ｋａは１〜
４）、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−
Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ₂−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ₂−、−ＣＯ−
又は−Ｏ−を表わす。

【００５３】夫々のＸ²、Ｙ²、Ｚ²はＡ⁴、Ａ⁵、Ａ⁶の置
換基であり、独立に−Ｈ、−Ｃｌ、−Ｆ、−Ｂｒ、−
Ｉ、−ＯＨ、−ＯＣＨ₃、−ＣＨ₃、−ＣＦ₃、−Ｏ−Ｃ
Ｆ₃、−ＣＮ、又は−ＮＯ₂を表わし、夫々のｊｂ、ｍ
ｂ、ｎｂは独立に０〜４の整数を表わす。

【００５４】Ｊ²は、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_rcＨ_2rc−、−Ｏ−
Ｃ_rcＨ_2rc−、−Ｃ_rcＨ_2rc−、−Ｏ−（Ｃ_saＨ_2sa−
Ｏ）_ta−Ｃ_rdＨ_2rd−、−Ｏ−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂−、−
ＳＯ₂−Ｃ_rcＨ_2rc−、−Ｃ_rcＨ_2rc−Ｎ（Ｃ_pbＨ_2pb+1）
−ＳＯ₂−、−Ｃ_rcＨ_2rc−Ｎ（Ｃ_pbＨ_2pb+1）−ＣＯ−
であり、ｒｃ及びｒｄは独立に１〜２０であり、ｓａは
それぞれの（Ｃ_saＨ_2sa−Ｏ）に独立に１〜１０であ
り、ｔａは１〜６であり、ｐｂは０〜４である。

【００５５】Ｒ⁴は、−Ｏ−（Ｃ_qcＨ_2qc−Ｏ）_wa−Ｃ_qd
Ｈ_2qd+1、−（Ｃ_qcＨ_2qc−Ｏ）_wa−Ｃ_qdＨ_2qd+1、−Ｃ
_qcＨ_2qc−Ｒ⁶、−Ｏ−Ｃ_qcＨ_2qc−Ｒ⁶、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ
_qcＨ_2qc−Ｒ⁶、又は−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_qcＨ_2qc−Ｒ⁶を表わ
し、直鎖状、分岐状のいずれであっても良い（但し、Ｒ
⁶は−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_qdＨ_2qd+1、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_qdＨ
_2qd+1、−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＦ₃、−ＮＯ₂、−ＣＮ、又
は−Ｈを表わし、ｑｃ及びｑｄは独立に１〜２０の整
数、ｗａは１〜１０の整数である）。

【００５６】Ｒ⁵は、（Ｃ_xbＦ_2xb−Ｏ）_za−Ｃ_yaＦ
_2ya+1で表わされる（但し、上記式中ｘｂはそれぞれの
（Ｃ_xbＦ_2xb−Ｏ）に独立に１〜１０であり、ｙａは１
〜１０であり、ｚａは１〜１０である）。

【００５７】上記一般式（ＩＩ）で表わされる化合物
は、特開平２−１４２７５３号公報、米国特許第５，０
８２，５８７号に記載の方法によって得ることができ
る。かかる化合物の具体例を以下に列挙する。

【００５８】

【外１１】

【００５９】

【外１２】

【００６０】

【外１３】

【００６１】

【外１４】

【００６２】

【外１５】

【００６３】

【外１６】

【００６４】

【外１７】

【００６５】

【外１８】

【００６６】

【外１９】

【００６７】

【外２０】

【００６８】

【外２１】

【００６９】

【外２２】

【００７０】上記一般式（ＩＩＩ）で表わされる化合物
は、国際公開ＷＯ９３／２２３９６、特表平７−５０６
３６８号公報に記載の方法によって得ることができる。
かかる化合物の具体例を以下に列挙する。

【００７１】

【外２３】

【００７２】

【外２４】

【００７３】

【外２５】

【００７４】

【外２６】

【００７５】

【外２７】

【００７６】また、本発明において特に上述したフッ素
含有化合物を成分とするカイラルスメクティック液晶組
成物中に用いられるカイラル化合物の例として、下記の
ものが挙げられる。

【００７７】

【外２８】

【００７８】

【外２９】

【００７９】

【外３０】

【００８０】

【外３１】

【００８１】

【外３２】

【００８２】

【外３３】

【００８３】

【外３４】

【００８４】

【外３５】

【００８５】

【外３６】

【００８６】これら化合物は、単一で又は複数の混合系
の形でカイラルスメクティック液晶組成物の母剤として
用いる。

【００８７】上述したカイラルスメクティック液晶組成
物には、化合物同士の相溶性、層間隔等の制御に応じて
前記以外のカイラル化合物、アキラル化合物を含む種々
の他の液晶性化合物を適宜選択して用いる。特に前述し
たようなフルオロカーボン末端部分を有する化合物を必
須成分とした上で、カイラル化合物の配合比率をその種
類に応じて適宜設定する。例えば、カイラル化合物は、
０．５〜５０重量％程度の範囲内で配合する。また、カ
イラル化合物として、フッ素系末端部分を有しないもの
を用いる場合、当該カイラル化合物の配合比率はベース
となるフルオロカーボン末端部分を有する化合物との相
溶性を考慮して０．１〜１０重量％とすることが好まし
い。また酸化防止剤、紫外線吸収剤、色素、顔料等の添
加剤が含有されていてもよい。

【００８８】又、本発明の液晶素子では、３安定状態を
示し、ダブルヒステリシス反強誘電性液晶を用いた場合
においても良好な配向状態を得ることができる。３安定
状態を示すダブルヒステリシス特性を持つ反強誘電性液
晶とは、電圧無印加時に実質的に暗状態となり、図８の
ようなヒステリシスループを描く液晶である。Ｖ₁（−
Ｖ₁）以上の電圧で書込んだ状態をＶ₂（−Ｖ₂）以上Ｖ₁
（−Ｖ₁）以下の電圧で保持し、これにより中間調表示
を行うことができるタイプの電気光学特性を持つ。

【００８９】更に、本発明の液晶素子では、例えば炭化
水素系液晶材料を主成分として、Ｃｈ相を示すようなカ
イラルスメクチック液晶組成物であって、スメクチック
層構造がシェブロン構造を形成し、双安定状態（電圧無
印加時にメモリー性を示し）、そして一般的には図１に
示すような単純マトリクス電極構造において、マルチプ
レクス駆動のなされるものあるいはτ−Ｖｍｉｎ特性を
示すものを用いた場合においても良好な配向状態を得る
ことができる。（τ−Ｖｍｉｎモードとは、負の誘電異
方性を示しスイッチングパルス幅（τ）と印加電圧
（Ｖ）との関係で図９に示すような極小値（τ−Ｖｍｉ
ｎ）を示す液晶材料を特定の駆動波形により駆動させる
モードである。信号電圧印加の際の誘電異方性トルクに
より液晶分子の揺らぎを抑制し、高いコントラストを実
現し得るモードである。）。

【００９０】その他、メモリー性を持たず電圧無印加時
に一安定状態を持ち電圧印加時に電圧の大きさにより連
続的に見かけのチルト角が変化するＶ字形状の電気光学
特性を有し、アクティブマトリクス方式の駆動によりア
ナログ階調表示の可能な反強誘電性液晶を用いた素子の
場合に良好な配向状態を得ることができる。尚、アクテ
ィブマトリクス駆動方式を採用する場合、一対の基板の
一方をＴＦＴやＭＩＭ等のアクティブ素子を備えた基板
とする。

【００９１】尚、本発明の液晶素子は、前記カイラルス
メクティック液晶組成物を用い、基板上に前記ポリイミ
ドからなる配向制御層を形成し該組成物からなる液晶層
を制御して所定の機能を付与する構成であれば、その他
の構造は特に限定されない。

【００９２】本発明の液晶素子は種々の液晶装置を構成
する、例えば、該液晶素子を表示パネル部に使用し、図
４、図５に示した走査線アドレス情報をもつ画像情報な
るデータフォーマット及びＳＹＮ信号による通信同期手
段を取ることにより液晶組成物を自在に制御して表示画
像を得る液晶表示装置を実現することができる。図中の
符号はそれぞれ以下のとおりである。

【００９３】１０１液晶表示装置１０２グラフィックコントローラ１０３表示パネル１０４走査線駆動装置１０５情報線駆動装置１０６デコーダ１０７走査信号発生装置１０８シフトレジスタ１０９ラインメモリ１１０情報信号発生装置１１１駆動制御回路１１２ＧＣＰＵ１１３ホストＣＰＵ１１４ＶＲＡＭ

【００９４】画像情報の発生は、本体装置側のグラフィ
ックコントローラ１０２にて行われ、図４及び図５に示
した信号転送手段にしたがって、表示パネル１０３へと
転送される。グラフィックコントローラ１０２は、ＣＰ
Ｕ（中央演算処理装置、ＧＣＰＵと略す。）及びＶＲＡ
Ｍ（画像情報格納用メモリ）１１４を核にホストＣＰＵ
１１３と液晶表示装置１０１間の画像情報の管理や通信
をつかさどっている。なお、該表示パネルの裏面には、
光源が配置されている。

【００９５】本発明の液晶素子を用いた表示装置では、
液晶の配向状態もより良好となり、応答性がよく、高精
細、高輝度、コントラストに優れた、大面積での表示画
像を得ることができる。

【００９６】

【実施例】以下、本発明を実施例に沿って詳細に説明す
る。

【００９７】本実施例で用いた液晶性組成物は下記化合
物Ａ及びＢを９５／５（重量比）で混合して得た。

【００９８】

【外３７】

【００９９】かかる組成物の物性パラメータは以下の通
りである。

【０１００】

【外３８】

【０１０１】ティルト角（３０℃） Θ＝２５．８° 自発分極（３０℃）Ｐｓ＝−２２．６（ｎＣ／ｃｍ
²）層傾き角（３０℃） δ＝０° ｄ_min／ｄ_A＝３．１７９／３．１８７＝０．９９７

【０１０２】図７に上記組成物の層間隔の温度依存性を
示す。図中、ｄ_Aは第１の変移点における層間隔であ
り、第１の変移点の温度は４２℃である。またｄ_minは
第２の変移点における層間隔であり、第２の変移点の温
度は４０℃である。

【０１０３】液晶の層傾き角δ及び層間隔ｄの測定法を
以下に示す。

【０１０４】基本的にはクラークやラガーウオルによっ
て行われた方法（「ＪａｐａｎＤｉｓｐｌａｙ」’８
６，Ｓｅｐ．３０〜Ｏｃｔ．２、１９８６．４５６〜４
５８）、あるいは大内らの方法（「Ｊ．Ｊ．Ａ．
Ｐ．」、２７（５）（１９８８）７２５〜７２８と同様
の方法により測定した。測定装置は回転陰極方式Ｘ線発
生部を有するＸ線回折装置（ＭＡＣサイエンス製）に自
動温度制御装置を装着したものを用い、液晶セルは熱容
量を小さくし、ガラス基板へのＸ線の吸収を低減させる
ため、基板にはコーニング社製マイクロシート（８０μ
ｍ厚）を用いた。

【０１０５】層間隔ｄは試料としてバルク液晶をガラス
基板に５ｍｍ角で表面が平滑になるように塗布したもの
を用い、通常の粉末Ｘ線回折法により得られたピークを
ブラッグ（Ｂｒａｇｇ）の回折条件式に当てはめて求め
た。

【０１０６】測定温度は、回折面の平滑性を増すために
各々の液晶組成物が等方性液体状態になる温度にした後
に３℃、変移点近傍では１℃毎に温度を降下させて、回
折ピークが得られなくなる温度まで測定を行った。実験
に用いた自動温度制御装置は、各温度で約±０．３℃の
制御精度を示した。

【０１０７】測定は、出力４５ｋＶ−１００ｍＡで銅の
Ｋα線（１．５４０５０Å）を分析線、スリットはＤ
Ｓ；０．０５ｍｍ，ＳＳ；０．０５ｍｍ，ＲＳ；０．０
５ｍｍとし、スキャン速度は３ｄｅｇ．／ｍｉｎで行っ
た。

【０１０８】層傾き角δは８０μｍ厚ガラスを基板とし
同ガラスをスペーサーとして８０μｍギャップのセルを
形成し、電磁石中で基板に平行方向に磁場を印加しなが
らＩｓｏ相から徐冷し、水平配向処理を施したセルを用
意し、これに前記層間隔ｄを得た回折角２θにＸ線検出
器を合わせ、θ軸走査を行い、前記文献に示された方法
で算出した。なお、この測定方法による層の傾斜角δの
値は、セル厚依存性をほぼ排除した液晶組成物固有のも
のである。

【０１０９】また、８０μｍ磁場配向セルの代わりに、
ＬＰ−６４やＳＰ−７１０，ＳＰ−５１０（ともに東レ
（株）製）を配向膜とし、ラビング処理を施したセル厚
１．２μｍのセルを用いても、約２０℃〜６０℃の温度
範囲においてほぼ同じδの値を得ることができる。

【０１１０】（実施例１）実施例１に使用する液晶のセ
ルを以下の如く作成した。

【０１１１】ガラス基板（２枚使用）の厚さは１．１ｍ
ｍであり、透明電極として約１５０ｎｍ厚のＩＴＯ膜を
形成し、更にスピンコート法により配向制御膜を形成し
た。

【０１１２】２枚の基板の夫々には異なる条件で膜形成
を行なった。即ち一方の基板（第１の基板）に下記構造
を有する化合物の前駆体溶液（固型分濃度０．８重量
％、溶剤ＮＭＰ／ｎ−ＢＣ＝８／２）を用い塗布した。
その後、８０℃で５分間プリベークを行なった後、２０
０℃で１時間の加熱焼成処理を施した。この時の膜厚は
５ｎｍであった。そして得られた膜に対し、一軸配向処
理としてナイロン布によるラビング処理を実施した。

【０１１３】

【外３９】

【０１１４】他方の基板（第２の基板）については２０
００ｒｐｍ，２０秒間の条件でガラス基板に溶液（シラ
ンカップリング剤、ＯＤＳ−Ｅのエタノールの０．５重
量％溶液）を塗布した。その後、８０℃で５分間前乾燥
を行った後、１８０℃で１時間加熱乾燥処理を施した。

【０１１５】続いて配向処理を施したガラス基板上にス
ペーサーとして平均粒径２．０μｍのシリカビーズを散
布し、他方のガラス基板を重ね合わせてセルを作成し
た。このセルに上述したような液晶組成物を等方相下で
真空注入してから１℃／ｍｉｎで室温まで徐冷すること
により配向させ液晶素子を得た。

【０１１６】以上のようにして作成した液晶素子につい
て後述するような方法によりコントラストを測定したと
ころ、９５といった高い値が得られた。

【０１１７】ここで本発明で配向性評価の手法として行
ったコントラストの測定方法を説明する。

【０１１８】まずクロスニコルに配置された偏光板間に
素子をサンドイッチし、図６（Ａ）に示す駆動波形（２
０Ｖ、１／３バイアス、１０００デューティーのパル
ス）を印加する。次にパルス幅を変化させ双安定反転の
しきい値のパルス幅において、駆動時に最暗透過光強度
が得られる角度に素子を回転し、その時の透過光強度を
図６（Ｂ）のように、最暗透過光強度Ｉｂおよび、その
配置において液晶分子が反転した時の透過光強度Ｉｗを
ホトダイレクタで検出し、その比をコントラストの評価
値とした。（ＣＲ＝Ｉｗ／Ｉｂ）。均一配向が得られて
いない時には、欠陥からの光り漏れによりＩｂ値が大き
くなりＣＲ値は小さくなる。またブックシェルフ構造で
はなくシェブロン構造をとることで見かけのティルト角
θａが小さくなることによりＩｗの値が小さくなりＣＲ
値は小さくなる。

【０１１９】（実施例２〜実施例１０）実施例１におけ
る第１の基板側の配向制御膜として表１に示した種々の
構造の繰り返し単位を有するポリイミド膜を加熱焼成に
より形成した以外は、実施例１と同様にセルを形成し、
前記液晶組成物を注入して液晶素子を得た。得られた液
晶素子に対して実施例１と同様にコントラストを測定
し、特性を評価した結果を表１にまとめた。

【０１２０】

【表１】

【０１２１】（実施例１１）実施例１における第２の基
板側の配向制御層としてシリコーン系オリゴマー（Ｇｌ
ａｓｓＲｅｓｉｎＧＲ６５０（商品名）Ｔｅｃｈｎ
ｅｇｌａｓＩｎｃ．）の０．４重量％溶液（ブタノー
ル）を用いた以外は、実施例１と同様にセルを構成し、
前記液晶組成物を注入して液晶素子を得た。かかる素子
についてコントラストを測定したところ９８であった。

【０１２２】（参考例１〜参考例６）実施例１における
第１の基板側の配向制御膜として表２に示した種々の構
造の繰り返し単位を有するポリイミド膜を加熱焼成によ
り形成した以外は、実施例１と同様にセルを形成し、前
記液晶組成物を注入して液晶素子を得た。得られた液晶
素子に対して実施例１と同様にコントラストを測定し、
特性を評価した結果を表２にまとめた。

【０１２３】

【表２】

【０１２４】（参考例７）実施例１の第２の基板の配向
制御膜として第１の基板に用いたポリイミドを用い、同
様にして一軸配向処理（ラビング処理）を施した（両基
板の一軸配向処理（ラビング処理）は同一方向且つ平
行）以外は実施例１と同様にしてセルを構成し、前記液
晶組成物を注入し液晶素子を得た。かかる素子について
コントラストを測定したところ４４であった。

【０１２５】（参考例８）実施例１において注入した液
晶組成物にかえて下記物性パラメータを示すＣＳ−１０
１４（（商品名）チッソ社製カイラルスメクティック液
晶）を注入した以外は、実施例１と同様にしてセルを構
成し液晶素子を得た。かかる素子についてコントラスト
を測定したところ９であった。

【０１２６】

【外４０】（Ｉｓｏ等方相、Ｃｈ＝コレステリック相、ＳｍＡ＝ス
メクティックＡ相、ＳｍＣ^*＝カイラルスメクティック
Ｃ相）ｄ_min／ｄ_A＝０．９４６

【０１２７】上述したような実施例１〜１０及び参考例
１〜８の結果より前記一般式（Ｉ）のポリイミド膜に一
軸配向処理を施した配向制御膜を備えた液晶素子、特に
前記フルオロカーボン末端部分及び炭化水素末端部分を
有し、該両末端部分が中心核によって結合され、スメク
ティック中間相または潜在的スメクティック中間相を持
つフッ素含有液晶化合物を含有するカイラルスメクティ
ック液晶組成物やＣｈ相を持たずｄ_min／ｄ_A≧０．９９
０の関係を満たすカイラルスメクティック液晶組成物を
用い、一方の基板において前記一般式（Ｉ）のポリイミ
ドを配向制御膜に用いた液晶素子では、均一で且つ良好
な配向状態が得られ、コントラストの向上がもたらされ
る。

【０１２８】（実施例１２〜２０）実施例１における第
一の基板側の配向制御膜として表３に示した種々の構造
を有するポリイミド膜を加熱焼成により形成した。さら
に、実施例１の第二の基板の配向制御膜として第一の基
板と同様のポリイミドを用い、同様に一軸配向処理（ラ
ビング処理）を施した。このときの配向膜厚を１０ｎｍ
にし、平均粒径１．２μｍのシリカビーズを用い一軸配
向処理（ラビング処理）を同一方向且つ平行にした以外
は実施例１と同様にセルを作成し、ヘキスト社製の誘電
率異方姓が負であってτ−Ｖｍｉｎ特性を示す強誘電性
液晶「ＦＥＬＩＸ−０１６／０３０」を注入して液晶素
子を得た。

【０１２９】この液晶組成物の物性値を下記に示す。

【０１３０】

【外４１】Ｉｓｏ：等方相、Ｎ^*：カイラルネマティック相、ＳｍＡ＝スメクティックＡ相、ＳｍＣ^＊＝カイラルスメクティックＣ相Ｃｒｙｓｔ：結晶相Ｐｓ（２５℃）：４．３ｎＣ／ｃｍ²

【０１３１】得られた素子に対して、実施例１の配向評
価の手法によりコントラストを測定した。結果を表３に
示す。

【０１３２】

【表３】

【０１３３】（参考例９〜参考例１４）実施例１２にお
ける第１及び第２の基板側の配向制御膜として表４に示
した種々の構造の繰り返し単位を有するポリイミド膜を
加熱焼成により形成した以外は、実施例１２と同様にセ
ルを形成し、前記液晶組成物を注入して液晶素子を得
た。得られた液晶素子に対して実施例１と同様にコント
ラストを測定し、特性を評価した結果を表４にまとめ
た。

【０１３４】

【表４】

【０１３５】上述したように、実施例と比較例の結果か
ら、誘電率異方姓が負のτ−Ｖｍｉｎ特性を示す強誘電
性液晶組成物を狭持してなる液晶素子では、前記一般式
（Ｉ）のポリイミドを配向膜に用いることで均一でかつ
良好な配向状態が得られ、コントラストの向上がもたら
される。

【０１３６】（実施例２１〜２９）実施例１における第
一の基板側の配向膜として表５に示した種々の構造を有
するポリイミド膜を加熱焼成により形成した以外は、実
施例１と同様にセルを作成し、下記に示す物性パラメー
タの液晶組成物のＣＳ−４０００（チッソ社製反強誘電
性液晶）を注入して液晶素子を得た。得られた液晶素子
に対して後述する方法により透過率Ｔ（％）を測定し
た。結果を表５に併記する。

【０１３７】

【外４２】Ｉｓｏ：等方相、ＳｍＡ：スメクティックＡ相、ＳｍＣ
^＊＝カイラルスメクティックＣ相、ＳｍＣ_A ^＊：カイラ
ルスメクティックＣ_A相（反強誘電液晶相）Ｐｓ（２５
℃）：８０ｎＣ／ｃｍ²

【０１３８】かかる液晶組成物は反強誘電性を示しダブ
ルヒステリシスタイプの電気光学特性（図８参照）を持
つ。

【０１３９】ここで実施例２１で配向評価の手法として
行った透過率Ｔ（％）の測定方法を説明する。

【０１４０】まず、偏光顕微鏡に電子倍増管を用いて、
偏光子−検光子をクロスニコルとしその間に素子をサン
ドイッチしない状態でサンプルなしの透過光量を測定す
る（Ｉ₀）。次に、偏光子−検光子間に素子をサンドイ
ッチし、サンプルの最暗位での透過光量を測定する（Ｉ
ｄ）。その後、偏光子−検光子をパラレルニコルとし、
この間に素子をサンドイッチしない状態で、サンプルな
しの透過光量を測定する（Ｉ₁₀₀）。

【０１４１】これら測定値から透過率Ｔ（％）を算出す
る。

【０１４２】Ｔ（％）＝（Ｉｄ−Ｉ₀）／（Ｉ₁₀₀−Ｉ₀）＊１００Ｔが小さいほど暗レベルが高い、つまり均一な配向が得
られていることになる。

【０１４３】一般に、０．１％より小さいとかなり暗レ
ベルが高い素子であり、１．０％以上では素子として耐
え難いレベルである。

【０１４４】

【表５】

【０１４５】（実施例３０）実施例２３の第２の基板の
配向制御膜として第１の基板に使用したポリイミドを用
い、実施例２３と同様にして一軸配向処理（ラビング処
理）を施した（両基板のラビング処理方向は同一方向且
つ平行）以外は実施例２３と同様にしてセルを構成し、
前記液晶組成物を注入し液晶素子を得た。かかる素子に
ついて透過率Ｔ（％）を測定したところ０．０７であっ
た。

【０１４６】（参考例１５〜参考例２０）実施例２１に
おける第１の基板側の配向制御膜として表６に示した種
々の構造を有するポリイミド膜を加熱焼成により形成し
た以外は、実施例２１と同様にセルを形成し、前記液晶
組成物を注入して液晶素子を得た。得られた液晶素子に
対して実施例１２と同様に透過率Ｔ（％）を測定し、特
性を評価した結果を表６にまとめた。

【０１４７】

【表６】

【０１４８】（参考例２１）参考例１８の第２の基板の
配向制御膜として第１の基板に用いたポリイミドを用
い、同様にして一軸配向処理（ラビング処理）を施した
（両基板のラビング方向は同一方向且つ平行）以外は参
考例１８と同様にしてセルを構成し、前記液晶組成物を
注入し液晶素子を得た。かかる素子について透過率Ｔ
（％）を測定したところ１．２１であった。

【０１４９】（実施例３１〜３９）実施例１における第
一の基板側の配向膜として、表７に示した種々の構造を
有するポリイミド膜を加熱焼成により形成した以外は、
実施例１と同様にセルを作成し、下記に示す物性パラメ
ータの液晶組成物を注入して液晶素子を得た。

【０１５０】

【外４３】Ｉｓｏ：等方相、ＳｍＡ：スメクティックＡ相、ＳｍＣ
^＊＝カイラルスメクティックＣ相、ＳｍＣ_A ^＊：カイラ
ルスメクティックＣ_A相（反強誘電液晶相）Ｐｓ（２５℃）：１４８ｎＣ／ｃｍ²

【０１５１】かかる液晶組成物は、電圧無印加時に一光
学安定状態しか持たず、電圧印加時に電圧の大きさによ
り連続的に見かけのチルト角が変化し、Ｖ字型の電気光
学特性を示す。

【０１５２】得られた素子に対して、実施例２１の配向
評価の手法により透過率Ｔ（％）を測定した。結果を表
７に示す。

【０１５３】

【表７】

【０１５４】（実施例４０）実施例３５の第２の基板の
配向制御膜として第１の基板に用いたポリイミドを用
い、実施例３５と同様にして一軸配向処理（ラビング処
理）を施した（両基板のラビング処理は同一方向且つ平
行）以外は実施例３５と同様にしてセルを構成し、前記
液晶組成物を注入し液晶素子を得た。かかる素子につい
て透過率Ｔ（％）を測定したところ０．０５であった。

【０１５５】（参考例２２〜参考例２７）実施例３１に
おける第１の基板側の配向制御膜として表８に示した種
々の構造を有するポリイミド膜を加熱焼成により形成し
た以外は、実施例３１と同様にセルを形成し、前記液晶
組成物を注入して液晶素子を得た。得られた液晶素子に
対して実施例２１と同様に透過率Ｔ（％）を測定し、特
性を評価した結果を表８にまとめた。

【０１５６】

【表８】

【０１５７】（参考例２８）参考例２４の第２の基板の
配向制御膜として第１の基板に用いたポリイミドを用
い、同様にして一軸配向処理（ラビング処理）を施した
（両基板のラビング方向は同一方向且つ平行）以外は参
考例２４と同様にしてセルを構成し、前記液晶組成物を
注入し液晶素子を得た。かかる素子について透過率Ｔ
（％）を測定したところ１．２５であった。

【０１５８】上述したように、実施例２１〜３０と参考
例１５〜２１の対比、実施例３１〜４０と参考例２２〜
２８の対比の結果から、特に反強誘電性液晶組成物と電
界の印加に伴い連続的に光の透過率を変化させる反強誘
電性液晶組成物を狭持してなる液晶素子では、前記一般
式（Ｉ）のポリイミドを配向膜に用いることで均一でか
つ良好な配向状態が得られ、透過率の向上がもたらされ
る。

【０１５９】階調表示が可能なダブルヒステリシスタイ
プの電気光学特性を有する反強誘電性液晶、または、反
強誘電性液晶を狭持してなり無電界時に１つの光学的安
定状態しか有さず電界印加によって連続的に見かけのチ
ルト角が変化する液晶素子において、均一配向性能を格
段に向上させコントラストなどの表示品位を改善するこ
とができる。そして、これらの液晶素子では良好なアナ
ログ的階調制御が可能である。

【０１６０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
カイラルスメクチック相を示す液晶を用い、特に優れた
配向状態をとり、高コントラストであり、高速応答性に
優れ、特に表示に関しては高精細、高輝度の液晶素子が
実現される。

【０１６１】更に、本発明によれば、上記カイラルスメ
クチック液晶組成物を用いて優れた性能を有する液晶装
置、特に大面積化が実現された優れた表示性能を有する
液晶装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカイラルスメクティック液晶組成物を
用いた液晶素子の一例の断面概略図である。

【図２】液晶の各相における液晶分子の状態を示す説明
図である。

【図３】コレステリック相を持たない液晶の相転移過程
を模式的に示す図である。

【図４】本発明のカイラルスメクティック液晶組成物を
用いた液晶素子を備えた表示装置とグラフィックコント
ローラを示すブロック図である。

【図５】表示装置とグラフィックスコントローラとの間
の画像情報通信タイミングチャートを示す図である。

【図６】本発明の実施例において、コントラスト測定に
採用した駆動波形及びコントラスト測定で検出される透
過光強度を示す図である。

【図７】本発明の実施例で用いた液晶組成物の層間隔の
温度依存性を示す図である。

【図８】反強誘電性液晶のダブルヒステリシス特性を示
す図。

【図９】ｔ−Ｖｍｉｎ特性を示す図。

【符号の説明】

１０２グラフィックコントローラ１０３表示パネル１０４走査線駆動装置１０５情報線駆動装置１０６デコーダ１０７走査信号発生装置１０８シフトレジスタ１０９ラインメモリ１１０情報信号発生装置１１１駆動制御回路１１２ＧＣＰＵ１１３ホストＣＰＵ１１４ＶＲＡＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水康志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 (72)発明者新井克美埼玉県秩父郡皆野町大字皆野356−１ (72)発明者浅尾恭史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 (72)発明者森山孝志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 (72)発明者門叶剛司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

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極を設けた一対の基板間にカイラルス
メクティック液晶組成物を挟持してなる液晶素子であっ
て、少なくとも一方の基板に一軸配向処理された下記一
般式（Ｉ）で示されるポリイミドからなる配向制御膜を
有することを特徴とする液晶素子。【外１】式中Ａ：直線性を得る４価の有機残基【外２】ａ＝ｂ：０又は１ｃ：０又は１Ｘ，Ｙ：それぞれ独立に０以上の整数、但し同時に０に
なることはない。ｎ：２以上の整数
【請求項２】前記一般式（Ｉ）において、Ｘ，Ｙが夫
々独立に１以上である請求項１記載の液晶素子。
【請求項３】前記一般式（Ｉ）において、ａ＝ｂ＝
１であることを特徴とする請求項１記載の液晶素子。
【請求項４】前記一般式（Ｉ）において、ａ＝ｂ＝ｃ
＝０であることを特徴とする請求項１記載の液晶素子。
【請求項５】前記カイラルスメクティック液晶組成物
がコレステリック相を持たず、且つスメクティックＡ相
からカイラルカイラルスメクティックＣ相に移る温度近
傍で層間隔が減少し屈曲する第１の変移点における層間
隔（ｄ_A ）と、該第１の変移点からの温度降下に従って
上記層間隔が再び増加する極小値である第２の変移点に
おける層間隔（ｄ_min ）とを有し、該第１の変移点にお
ける層間隔（ｄ_A ）と第２の変移点における層間隔（ｄ
_min ）との関係が０．９９０≦ｄ_min ／ｄ_A を満たすものであることを特徴とする請求項１記載の液
晶素子。
【請求項６】一方の基板側に、一軸配向処理の施され
た一般式（Ｉ）のポリイミドからなる配向制御膜が設け
られ、他方の基板において一軸配向処理の施されていな
い配向制御膜が設けられる請求項５記載の液晶素子。
【請求項７】前記カイラルスメクティック液晶組成物
がフルオロカーボン末端部分及び炭化水素末端部分を有
し、該両末端部分が中心核にによって結合され、スメク
ティック中間層または潜在的スメクティック中間層を持
つフッ素含有液晶物を少なくとも一種含有する液晶組成
物であることを特徴とする請求項１記載の液晶素子。
【請求項８】前記フッ素含有液晶化合物におけるフル
オロカーボン末端部分が、−Ｄ¹ −Ｃ_xaＦ_2xa −Ｘで表
わされる基である請求項７記載の液晶素子。（但し、上記式中ｘａは１〜２０であり、Ｘは−Ｈ又は
−Ｆを表わし、Ｄ¹ は、−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ₂ ）_ra−、
−Ｏ−（ＣＨ₂ ）_ra−、−（ＣＨ₂ ）_ra−、−Ｏ−ＳＯ
₂ −、−ＳＯ₂ −、−ＳＯ₂ −（ＣＨ₂ ）_ra−、−Ｏ−
（ＣＨ₂ ）_ra−Ｏ−（ＣＨ₂ ）_rb−、−（ＣＨ₂ ）_ra−
Ｎ（Ｃ_paＨ_2pa+1 ）−ＳＯ₂ −、又は−（ＣＨ₂ ）_ra−
Ｎ（Ｃ_paＨ_2Pa+1 ）−ＣＯ−を表わす。ｒａ及びｒｂ
は、独立に１〜２０であり、ｐａは０〜４である。）
【請求項９】前記フッ素含有液晶化合物におけるフル
オロカーボン末端部分が、−Ｄ² −（Ｃ_xbＦ_2xb −Ｏ）
_za−Ｃ_yaＦ_2ya+1 で表わされる基である請求項７記載の
液晶素子。（但し、上記式中ｘｂはそれぞれの（Ｃ_XBＦ_2Xb −Ｏ）
に独立に１〜１０であり、ｙａは、１〜１０であり、ｚ
ａは１〜１０であり、Ｄ² は、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ _rcＨ_2rc
−、−Ｏ−Ｃ_rcＨ_2rc−、−Ｃ_rcＨ_2rc −、−Ｏ−（Ｃ
_saＨ_2sa −Ｏ）_t _a−Ｃ_rdＨ_2rd −、−Ｏ−ＳＯ₂ −、−
ＳＯ₂ −、−ＳＯ₂ −Ｃ_rcＨ_2rc −、−Ｃ_rcＨ_2rc −Ｎ
（Ｃ_pbＨ_２pb+1）−ＳＯ₂ −、−Ｃ_rcＨ_2rc −Ｎ（Ｃ_pb
Ｈ_2pb+1）−ＣＯ−、単結合から選ばれ、ｒｃ及びｒｄ
にはそれぞれ独立に１〜２０であり、ｓａはぞれぞれの
（Ｃ_saＨ_2sa −Ｏ）に独立に１〜１０であり、ｔａは１
〜６であり、ｐｂは０〜４である。）
【請求項１０】前記フッ素含有液晶化合物が、下記一
般式（ＩＩ）で表わされる請求項７記載の液晶素子。【外３】を表わす。ｇａ、ｈａ、ｉａは独立に０〜３の整数（但
し、ｇａ＋ｈａ＋ｉａは少なくとも２である）を表わ
す。夫々のＬ¹ とＬ² は独立に、単結合、−ＣＯ−Ｏ
−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯＳ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ
−Ｓｅ−、−Ｓｅ−ＣＯ−、ＣＯ−Ｔｅ−、−Ｔｅ−Ｃ
Ｏ−、−ＣＨ₂ ＣＨ₂ −、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ
−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ₂ −Ｏ−、−
Ｏ−ＣＨ₂ −、−ＣＯ−又は−Ｏ−を表わす。夫々のＸ
¹ 、Ｙ¹ 、Ｚ¹ はＡ¹ 、Ａ² 、Ａ³ の置換基であり、独
立に−Ｈ、−Ｃ１、−Ｆ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＯＨ、−Ｏ
ＣＨ₃ 、−ＣＨ₃ 、−ＣＮ、又は−ＮＯ₂ を表わし、夫
々のｊａ、ｍａ、ｎａは独立に０〜４の整数を表わす。
Ｊ¹ は、−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ₂ ）_ra−、−Ｏ−（ＣＨ
₂ ）_ra−、−（ＣＨ₂ ）_ra−、−Ｏ−ＳＯ₂ −、−ＳＯ
₂ −、−ＳＯ₂ −（ＣＨ₂ ）_ra−、−Ｏ−（ＣＨ₂ ）_ra
−Ｏ−（ＣＨ₂ ）_rb−、−（ＣＨ₂ ）_ra−Ｎ（Ｃ_paＨ
_2pa+1 ）−ＳＯ₂ −、又は−（ＣＨ₂ ）_ra−Ｎ（Ｃ_paＨ
_2pa+1 ）−ＣＯ−を表わす。ｒａ及びｒｂは、独立に１
〜２０であり、ｐａは０〜４である。Ｒ¹ は、−Ｏ−Ｃ
_qaＨ_2qa −Ｏ−Ｃ_qbＨ_2qb+1 、−Ｃ_qaＨ_2qa −Ｏ−Ｃ_qb
Ｈ_2qb+1、−Ｃ_qaＨ_2qa −Ｒ³ 、−Ｏ−Ｃ_qaＨ_2pa −Ｒ³
、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_qbＨ_2qa−Ｒ³ 、又は−Ｏ−ＣＯ−Ｃ
_qaＨ_2qa −Ｒ³ を表わし、直鎖状、分岐状のいずれであ
っても良い（但し、Ｒ³ は、−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_qbＨ
_2qb+1 、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_qbＨ_2qb+1 、−Ｈ、−Ｃ１、−
Ｆ、−ＣＦ₃ 、−ＮＯ₂ 、−ＣＮを表わし、ｑａ及び
ｑｂは独立に１〜２０である）。Ｒ² はＣ_xaＦ_2xa −Ｘを表わす（Ｘは−Ｈ又は−Ｆを表
わし、ｘａは１〜２０の整数である）。〕
【請求項１１】前記フッ素含有液晶化合物が、下記一
般式（ＩＩＩ）で表わされる請求項７記載の液晶素子。【外４】を表わす。ｇｂ、ｈｂ、ｉｂはそれぞれ独立に０〜３の
整数（但し、ｇｂ＋ｈｂ＋ｉｂは少なくとも２である）
を表わす。夫々のＬ³ 、Ｌ⁴ は独立に、単結合、−ＣＯ
−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ−、
−ＣＯ−Ｓｅ−、−Ｓｅ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｔｅ−、−
Ｔｅ−ＣＯ−、−（ＣＨ₂ ＣＨ₂ ）_ka−（ｋａは１〜
４）、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−
Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ₂ −Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ₂ −、−ＣＯ
−又は−Ｏ−を表わす。夫々のＸ² 、Ｙ² 、Ｚ² はＡ
⁴ 、Ａ⁵ 、Ａ⁶ の置換基であり、独立に−Ｈ、−Ｃ１、
−Ｆ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＯＨ、−ＯＣＨ₃ 、−ＣＨ₃ 、
−ＣＦ₃ 、−ＯＣＦ₃ 、−ＣＮ、又は−ＮＯ₂ を表わ
し、夫々のｊｂ、ｍｂ、ｎｂは独立に０〜４の整数を表
わす。Ｊ² は、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_rcＨ_2rc −、−Ｏ−_rcＨ
_2rc −、−Ｃ_rcＨ_2rc −、−Ｏ−（Ｃ_saＨ_2sa −Ｏ）_ta
−Ｃ_rdＨ_2rd −、−Ｏ−ＳＯ₂ −、−ＳＯ₂ −、−ＳＯ
₂ −Ｃ_rcＨ_2rc −、−Ｃ_rcＨ_2rc −Ｎ（Ｃ_pbＨ_2pb+1 ）
−ＳＯ₂ −、−Ｃ_rcＨ_2rc −Ｎ（Ｃ_pbＨ_2pb+1）−ＣＯ
−であり、ｒｃ及びｒｄは独立に１〜２０であり、ｓａ
はそれぞれの（Ｃ_saＨ_2sa −Ｏ）に独立に１〜１０であ
り、ｔａは１〜６であり、ｐｂは０〜４である。Ｒ⁴
は、−Ｏ−（Ｃ_qcＨ_2qc −Ｏ）_wa−Ｃ_qdＨ_2qd+1 、−
（Ｃ_qcＨ_2qc −Ｏ）_wa−Ｃ_qdＨ_2qd+1 、−Ｃ_qcＨ_2qc Ｒ
⁶ 、−Ｏ−Ｃ_qcＨ_2qc −Ｒ⁶ 、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_qcＨ_2qc
−Ｒ⁶ 、又は−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_qcＨ_2qc −Ｒ⁶ を表わし、
直鎖状、分岐状のいずれであっても良い（但し、Ｒ⁶ は
−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_qdＨ_2qd+1 、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_qdＨ
_2qd+1 、−Ｃ１、−Ｆ、−ＣＦ₃ 、−ＮＯ₂ 、−ＣＮ、
又は−Ｈを表わし、ｑｃ及びｑｄは独立に１〜２０の整
数、ｗａは１〜１０の整数である）。Ｒ⁵ は、（Ｃ_xbＦ
_2xb −Ｏ）_za−Ｃ_yaＦ_2ya+1 で表わされる（但し、上記
式中ｘｂはそれぞれの（Ｃ_xbＦ_2xb −Ｏ）に独立に１〜
１０であり、ｙａは１〜１０であり、ｚａは１〜１０で
ある）。〕
【請求項１２】一方の基板側に一軸配向処理の施され
た一般式（Ｉ）のポリイミドからなる配向制御膜が設け
られ、他方の基板において一軸配向処理の施されていな
い配向制御膜が設けられる請求項７記載の液晶素子。
【請求項１３】前記カイラルスメクチック液晶組成物
がコレステリック相を持たず、一方の基板側に一軸配向
処理の施された一般式（Ｉ）のポリイミドからなる配向
制御膜が設けられ、他方の基板において一軸配向処理の
施されていない配向制御膜が設けられる請求項１記載の
液晶素子。
【請求項１４】前記カイラルスメクチック液晶組成物
がコレステリック相を持ち、一対の基板の両方において
一軸配向処理の施された一般式（Ｉ）のポリイミドから
なる配向制御膜が設けられる請求項１記載の液晶素子。
【請求項１５】前記カイラルスメクチック液晶組成物
が、ダブルヒステリシスタイプの電気光学特性を示す反
強誘電液晶組成物である請求項１記載の液晶素子。
【請求項１６】前記カイラルスメクチック液晶組成物
が、電圧無印加時に一つの安定状態を有さず電圧印加時
に電圧の大きさにより連続的に見かけのチルト角が変化
する反強誘電性液晶である請求項１記載の液晶素子。