JPS61205919A - 液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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−光シヤツタアレイ等に
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・シャット（Ｍ、
５ｃｈａｄｔ）とダブリューφヘルフリツヒ（Ｗ、　Ｈ
ｅ　Ｉ　ｆ　ｒ　ｉ　ｃｈ）著″アプライド・フィジッ
クス・レダーズ″（”Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ　　Ｌｅｔｔｅｒｓ”）第１８巻、第４号（１９７１
年２月１５日発行）、第１２７頁〜１２８頁の″ホルテ
ージ・ディペンダント・オプティカル・アクティビティ
−φオブ・ア・ツィステッド・ネマチック争リキッド・
クリスタル″（”Ｖｏｌｔａｇｅ　　Ｄｅｐｅｎ−ｄｅ
ｎｔＯｐｔｉｃａｌ　Ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆａ　　Ｔ
ｗｉｓｔｅｄ　　Ｎｅｍａｔｉｃ　　Ｌｉｑｕｉｄ　　
Ｃｒｙｓｔａ１′″）に示されたツィステッド・ネマチ
ック（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１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ッチング素子
を接続し、各画素毎をスイッ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（Ｃ１
ａｒｋ）およびラガウエル（Ｌａｇｅ　ｒｗａ　ｌ　ｌ
）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（Ｓ　ｍＨ”）、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！Ｅ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１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、丘記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Ｓ　ｍ　Ｃ”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、Ｃ１ａｒｋ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ッジ（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
リッ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、前述した事情に鑑み、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
ャッタスピードを有する光学シャッ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〕

木発明者らは、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、少なくともカイラ
ルスメクテイツク相を示す液晶と少なくともネマチック
相を示す液晶とを含有した液晶組成物のスメクテイツク
相１例えばＳｍＡ（スメクテイツクＡ相）、カイラルス
メクティック相等を該スメクテイツク相より高温側の相
、例えばコレステリック相（カイラルネマチック相）、
ネマチック相、等吉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
晶素子が得られるごとを見い出した。

〔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、カイラルスメ
クテイツク相を示す液晶と少なくともネマチック相を示
す液晶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（Ｓｍ
Ｊ末）、に相（ＳｍＫ”）、Ｇ相（Ｓ　ｍＧ　”）又は
Ｆ相（ＳｍＦ末）を有する液晶を用いることができる。

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。

本発明の液晶組成物に用いるカイラルスメクテイツク相
を示す液晶の具体例を表１に示す。

一方、ネマチック相を示す液晶の具体例を表２に示す。

表　　　　１ カイライルスメクテイツク相を示す液晶の具体例（化合
物名、構造式及び相転移点） −メチルブチルシンナメート（ＤＯＢＡＭＢＣ）−クロ
ルプロピルシンナメート（ＨＯＢＡＣＰＣ）−メチルブ
チル−α−シアノシンナメート（ＤＯＢＡＭＢＣＣ）Ｐ
−才クチルオキシベンジリデン−ｙ−アミノ−２−一メ
チルブチルーα−メチルシンナメート不 ４．４′−７ゾキシシンナミツクアシツドービス（２−
メチルブチル）エステルＨ オクチルオキシビフェニル−４−カルボキシレート７８
℃　　　８０℃　　　１２８．３℃結晶　；＝　Ｓｍ３
　　＝ｉ　ＳｍＣ木　；−ＳｍＡ＝　　コレステリック
相　；−等吉相 ビフェニル−４′−カルボキシレート ビフェニル−４′−力ルポキシレート ８３．４℃　　　　　　　　　１１４℃結晶　→　コレ
ステリック相　→　等吉相３５℃　　　　　　９３℃　
　　　　　　　１４５℃鯖品　＝ｉ　　ＳｍＣ木　τ伽
　１しフ卆１１・・ノｈ蛸　→　　竺＋如表　　　２ ネマチック相を示す液晶の具体例 （化合物名、構造式及び相転移点） （Ａ）　　Ｎ−（４−エトキシベンジリデン）−４−ｎ
−へキシルアニリンＣ２Ｈ５０−■−ＣＨ＝Ｎ−◎艶６
Ｈ１３３９，６℃　　　　　　　　　　　　　　　　　
　８０．２℃結晶　；＝　スメクテイツク相　；　ネマ
チック相　；＝　等吉相（Ｂ）Ｎ−（４−ｎ−ブトキシ
ベンジリデン）−４−ｎ−才クチル−２−メチルアニリ
ン Ｈ３ （Ｃ）４−ｎ−ペンチル−４′−メトキシアゾベンゼン
Ｃ３Ｈ１１−■−Ｎ＝Ｎ−＠−０ＣＨ３３９℃　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　６５℃結晶　；　ス
メクテイツク相　；＝　ネマチック相　＝　等吉相Ｃ６
Ｈ２Ｓ−◎−大塔−◎−〇Ｃ４Ｈ９（Ｅ）　　４−二ト
キシ−４’−ｎ−ヘキサノイルアゾキシベンゼンＣ２Ｈ
ｓ　Ｑ　＠提−■−〇ＧＯ−Ｃ５Ｈ１１結晶　＝＝　ス
メクテイツク相　；＝　ネマチック相　；＝　等吉相（
Ｆ）４−ｎ−ブチルベンゾイックアシッド−４’−ｎ−
へキシルオキシフェニルエステル Ｃ４Ｈ９＠　ＣＯＯ＠　０Ｃ６Ｈ１３ ２７℃　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５１℃
結晶　；＝　スメクテイツク相　；＝　ネマチック相　
；−等吉相ＣＧ）４−ｎ−ヘキシルオキシベンゾイック
アシッド−４′−ｎ−ペトキシフェニルエステル Ｃ６Ｈ１３０−■−ｃｏｏ−■−〇Ｃ７Ｈ１５結晶　；
＝　スメクテイツク相　；＝　ネマチック相　；＝　等
吉相結晶　；＝　スメクテイツク相　；＝　ネマチック
相　；　等吉相Ｃ３Ｈ１１−Ｏ−Ｏ−０００−ｏ−ＣＮ
（Ｊ）４−ｎ−へブトキシ−４′−シアノビフニルＣ７
Ｈ１５０−◎−◎−ＣＮ １３．５℃　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２
７℃結晶　；＝　スメクテイツク相　；＝　ネマチック
相　；＝　等吉相（Ｋ）４−ｎ−オクチル−４′−シア
ノビフ二ルＣ８Ｈ１７−■−◎−ＣＮ （Ｌ）　　４−へキシルオキシ−４１−シアノビフェニ
ルＣｓ　Ｈ１３０＠−■−ＣＮ 結晶　＝＝　スメクテイツク相　；＝　ネマチック相　
＝二　等方相ＣＭ）　　４−（）ランス−４−ペンチル
シアノヘキシル）ベンゾニトリルＣ３Ｈ１１０−■−〇
Ｎ ３１’０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５５
℃結晶　；＝　スメクテイツク相　；＝　ネマチック相
　；＝　等吉相（Ｎ）　　　トランス、トランス−４′
−プロピルジシクロへキシル−４−カルボニトリル Ｃ３Ｈ７−０−Ｏ−ＣＮ 結晶　；＝　スメクテイツク相　；＝　ネマチック相　
；−等吉相（Ｏ）　　トランス−４（４”−ｎ−ペンチ
ルシクロヘキシル）−４′−シアノビフェニル Ｃ３Ｈ１１−Ｑ−◎−＠−ＣＮ ９４℃　　　　　　　　　　　　　　２１９℃　、結晶
　；＝　スメクテイツク相　；＝　ネマチック相　；−
等吉相（Ｐ）４−ｎ−プロピル−４″−シアノ−Ｐ−タ
ーフェニルＣ３Ｈ７−■−■−■−〇Ｎ （Ｑ）５−ｎ−へキシル−２−（４−へキシルオキシフ
ェニル）ピリミジン３１”Ｃ６０，５℃ 結晶　；＝　スメクテイツク相　；＝　ネマチック相　
；＝　等吉相（Ｒ）５−ｎ−ペプチル−２−（４−シア
ノフ二ル）ピリミジン結晶　；　スメクテイツク相　；
＝　ネマチック相　；−等吉相（Ｓ）５−シアノ−２−
（４−ｎ−ペンチルオキシフニル）ピリミジン９８℃　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　１３３℃結晶　
＝　スメクテイツク相　；＝　ネマチック相　；＝　等
吉相これらのカイラルスメクテイツク相を示す液晶又は
ネマチック相を示す液晶は、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
相を示す液晶とネマチッ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重量部に対してネマ
チック相を示す液晶０．１〜５０重量部、好ましくは１
〜２０重量部である。

本発明では、表１に示すカイラルスメクテイツク液晶と
しては、降温過程で等吉相、スメクテイツクＡ相（Ｓｍ
Ａ）およびカイラルスメクテイツク相に順次相転移を生
じる液晶、等吉相、コレステリック相、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順
次相転移を生じる液晶、等吉相、コレステリック相およ
びカイラルスメクテイツク相に順次相転移を生じる液晶
を用いることが好ましい、又、ネマチック液晶としては
、降温過程でスメクテイツク相に相転移を生じる液晶を
用いることが好ましい。

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、Ｉｎ２
Ｏ３，５ｎ０２あるいはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ
　　０ｘｉｄｅ）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”相ヌはＳｍ
Ｈ”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″す、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工）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工）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、その長袖方向
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１０ル以下）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）ＰａまたはＰｂは上向き（３４ａ）又は
下向き（３４ｂ）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Ｅ
ａ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である。

第３図（Ａ）−（Ｃ）において、ガラス板またはプラス
チック板などからなる基板ｌｏｔの上に、複数の電極１
０２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ｌに且つ並列する位置関係で
　ストライブ形状で複数配置された側型ｔ　Ｏ６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Ｓ
電極１０２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、ユリャ樹脂、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
系フォトレジスト、フエ／−ルツボラック系フォトレジ
スト或いは電子線フォトレジスト　（ポリメチルメタク
リレート、エポキシ化−１，４−ポリブタジェンなど）
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２例えば−酸化ケイ素、二酸化ケ
イ素、酸化アルミニウム。

シルコニ゛７．フッ化マグネシウム、酸化セリウム、フ
ッ化セリウム、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１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、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、ユリャ樹脂やアクリ
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１通常５０人〜５壓、
好適には、５００人〜５０００人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０．２ｇ〜
２００用、好適には、０．５ル〜１ＯＪＬの範囲で設定
される。又、スペーサ部材１０４の幅は、通常０．５ル
〜５０μ、好適には１ｗ〜２０ｐＬの範囲で設定される
。スペーサ部材１０４のピッチ（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１０ル〜２ｍｍ、好適には、５０〜
７００ｐＬの範囲でピッチが設定される。

これらスペーサ部材１０４は１例えばスクリーン印刷等
の各種印刷法、或いは、より好ましくはフォトリソグラ
フィー、電子線リソグラフィ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１１０ｔ−
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１
１１と、もラ一方の複数の（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１
０５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く１５″′）または直交（好まし
くは、８０°く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達のラ
ビング処理を適用した場合では角度０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コトができる。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
ッ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、基本的には基板
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１０
４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を薄着により形成するか、或いは絶縁ｌｌ
Ｉ２１０３の形成後に一軸配向性処理を行ない、その後
に絶縁１１１’０３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１０
６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ッタ−を用いることが
でき、この際、この偏光手段をクロス二：ｌ　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
（ｉｓｏｔ、ｒｏｐｉｃ）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
トライブ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、本発明の光学変調素子の具体的な製造例を説明す
る。

実施例１ 一対（７）ＩＴＯ（Ｉ　ｎｄ　ｉｕｍ−Ｔｉ　ｎ　−０
ｘｉｄｅ）からなるストライブ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１５００人程度０
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２ｐｍの膜厚で形成し、フォト
エツチングにより、２００　ｐｍピッチで巾２０Ｉｊ、
ｍのストライブ状スペーサを形成した。

ポリイミドとしては、東し社製５Ｐ−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形成し
た。

エツチングは、ヒドラジン：Ｎａ０Ｈ＝１：ｌの混合液
をエツチング液として、これを３０°Ｃ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、ストライブ状
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；２用ｍ）を構成した。

この液晶セルに等吉相の下記組成物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）Ｈ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
。

紅ＪＵ九込 ＤＯＢＡＭＢＣ１００重量部 ４−へキシルオキシ−４′− シアノビフェニル　　　　　　　　５重量部実施例２〜
ｌＯ 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）、Ｆ（実施例６）　、Ｇ　（実施例７）、Ｈ
（実施例８）、Ｉ（実施例９）及びＪ（実施例１０）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木の液晶セルを偏光顕ｍ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。

糺胤勿Ｊ ＤＯＢＡＭＢＣ１００重量部 トランス、トランス−４′−プロピルジシクロへキシル
−４−カルボニトリル　　１重量部１末上Ｓ ４−（２’−メチルブチル）フェニル−４′−オクチル
オキシビフェニル−４− カルボキシレート　　　　　　１００重量部トランス、
トランス−４１−プロピルジシクロへキシル−４−カル
ボニトリル　　１重量部肚裟局」 ＤＯＢＡＭＢＣ１００重量部 ５−ｎ−へキシル−２−（４−へキシルオキシフェニル
）ピリミジン　　　５重量部１處ｊ」 ４−ペンチルフェニル−４−（４′−メチルヘキシル）
ビフェニル−４１− カルボキシレート　　　　　　１００重量部５−ｎ−へ
キシル−２−（４−へキシルオキシフェニル）ピリミジ
ン　　　５重量部１皮１」 ４−へキシルオキシフェニル−４−（２’−メチルブチ
ル）ビフェニル−４′− カルポキシレート　　　　　　１００重量部５−ｎ−へ
キシル−２−（４−へキシルオキシフェニル）ピリミジ
ン　　　５重量部１皮ｊｊ ＤＯＢＡＭＢＣ１００重量部 Ｎ−（４−エトキシベンジリデン）−４−ｎ−へキシル
アニリン　　　　　　５重量部匪皮量」 ＤＯＢＡＭＢＣ１００重量部 Ｎ−ｎ−ペンチル−４７−メドキシ アゾベンゼン　　　　　　　　　　５重量部此胤量ユ ＤＯＢＡＭＢＣ１００重量部 ４−ｎ−へキシル−４′−ｎ−ブトキシアゾベンゼン　
　　　　　　　　　５重量部敷皮潰ユ ＤＯＢＡＭＢＣ１００重量部 ４−ｎ−ブチルベンゾイックアシッド −４’　−ｎ−へキシルオキシ フェニルエステル　　　　　　　　５重量部実施例１１ 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１５００人程度
０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２ｇｍの膜厚で形成し、フォ
トエツチングにより、２００４ｍピッチで巾２０１Ｌｍ
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、東し社製５Ｐ−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形成し
た。

エツチングは、ヒドラジン：　Ｎａ０Ｈ＝　ｌ　：１の
混合液をエツチング液として、これを３０°Ｃ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；２ルｍ）を構成した。

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

実施例１２ 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ッヂ部付近に若干の配向欠陥
が観察された。

実施例１３ 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１ｏｏｏ人程度
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２ｐｍの膜厚で形成し、フォ
トエツチングにより、２００　Ｂｍピッチで巾２０　ｇ
ｍのストライプ状スペーサを形成した。

ポリイミドとしては、東し社製５Ｐ−５ｔ　。

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
ド膜形成した。

エツチングは、ヒドラジン：Ｎａ０Ｈ＝１：１の混合液
をエツチング液として、これを３０°Ｃ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０次いで、。

このストライプ状スペーサ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亘って形成した。但し
、この時のポリイミドの膜厚を１０００人とした。次い
で、このポリイミド膜の表面にストライプ状スペーサの
延長方向と平行方向にラビング処理を施した。

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様にセル組（セル厚；２ｇｍ）
みし、このセル中に等吉相下の組成物Ａを注入し、徐冷
によって非らせん構造のＳｍＣ＊液晶セルを作成してか
ら、例１と同様の方法で観察したところ、同様の結果が
得られた。

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）ｋ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１ｍ５ｅ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 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１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Ｓ　ｍ　Ｃ＊液
晶セルを作成した。

このＳｍＣ）ｋ液晶セルを例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ッヂ付近に無数の配
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。

ライブ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間−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１例１と同様
の手順で非らせん構造のＳｍＣ）ｋ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と同様にディ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。

〔発明の効果〕 前記したように１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、液晶として少なくともカイラルスメクテ
イツク相を示す液晶と少なくともネマチック相を示す液
晶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。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の基板間に液晶を配置した液晶素子に於いて
   、前記一対の基板のうち一方の基板がストライプ状に配
   列した側壁を有する複数の構造部材を有し、前記一対の
   基板のうち少なくとも一方の基板が前記複数の構造部材
   の延長方向とほぼ平行又は垂直な方向に一軸性配向処理
   が施されているとともに、少なくともカイラルスメクテ
   イツク相を示す液晶と少なくともネマチツク相を示す液
   晶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相転移により形成し
   たことを特徴とする液晶素子。
2. （２）前記側壁を有する複数の構造部材が、一対の基板
   間のストライプ状スペーサー部材として機能し、かつ強
   誘電性液晶に双安定性を付与するに適当な厚さを有する
   特許請求の範囲第１項に記載の液晶素子。
3. （３）前記側壁を有する複数の構造部材の延長方向と前
   記一軸性配向処理方向のなす角度θが、０°≦０＜１５
   °または８０°＜θ＜１００°の関係を満たす特許請求
   の範囲第１項に記載の液晶素子。