JPS61292124A - カイラルスメクティック液晶素子 - 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】 （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・ヘルフリツヒ（Ｗ、
Ｈｅ１ｆｒｉｃｈ）　　著　″アプライド・フィジック
スｅレダーズ”　（”Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ　　Ｌｅｔｔｅｒｓ″′）第１８巻、第４号（１９７
１年２月１５日発行）。

第１２７頁〜１２８頁の″ボルテージ・ディペンダント
・オプティカル・アクティビティ−・オブ・ア・ツィス
テッド・ネマチック・リキッド・クリスタル”　（”Ｖ
ｏｌｔａｇｅ　Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　０ｐｔｉｃａｌＡ
ｃｔｉｖｉｔｙ　　ｏｆ　　ａ　　Ｔｗｉｓｔｅｄ　　
ＮｅｍａｔｉｃＬｉｑｕｉｄ　　Ｃｒｙｓｔａｌ”）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、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（Ｃｌ
　ａ　ｒ　ｋ）およびラガウエル（Ｌａｇｅ　ｒｗａ　
ｌ　ｌ）により提案されティる（特開昭５６−１０７２
１６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
クティックＣ相（３ｍ０本）又はＨ相（ＳｍＨ本）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の光学的安定状態と第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、かなり木質的な改善が得られる
。この点は、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、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。例えば３ｍ
０本又はＳｍＨ本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。

印明が解決しようとする問題旬 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〕

本発明者らは、前述の目的に沿って研究した結果、特定
の液晶又はその液晶を含む組成物を一軸性配向処理効果
が付与された基板に挟持し、スメクティック相より高温
側の相１例えばコレステリック相（カイラルネマチック
相）、ネマティック相、等吉相からの徐冷による相転移
を生じさせた場合、例えばＳｍＡやカイラルスメクティ
ック相の形成時に液晶分子が一方向に配列したモノドメ
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
両立しうる構造の液晶素子が得られることを見い出した
。

〔問題点を解決するための手１ 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、一対の基板間に下記一般式（’Ｉ）で表
わされる光学活性基をもつ液晶性化合物又は、下記一般
式（１）で表わされる光学活性基をもつ液晶性化合物を
含有する液晶組成物を封入したセル構造をなし、前記液
晶化合物又は組成物のスメクティック相を該スメクティ
ック相より高温側の相からの相転移により形成するとと
もに、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の面
が界面で接する分子軸方向を優先して一方向に配列させ
る効果を有している点に特徴を有している。

一般式（Ｉ） Ｈ３ ■ Ｒ−ＯＣＲ−Ｃ一 本　　閣 〔一般式（Ｉ）中Ｒは炭素原子数１〜２０の直鎖状、分
岐状または環状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示
す、　本は不斉炭素原子を示す〕 〔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ィックＣ相（ＳｍＣ”）
、Ｈ相（ＳｍＷ本）、Ｉ相（ＳｍＩ本）、Ｊ相（ＳｍＪ
”）、に相（ＳｍＫ”）、Ｇ相（Ｓ　ｍＧ　”）又はＦ
相（ＳｍＦ”）を有する液晶を用いることができる。

前記一般式ＣＩ）で示される光学活性基をもつ化合物の
具体例は、下記のとおりである。

一般式 ％式％ 上記式中Ｒは炭素原子数１〜２０の直鎖状、分岐状また
は環状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基である。炭素
原子数が２１以上では最終的な機能材料としたときの粘
度やモル体積が増加するため好ましくない、また、好ま
しいＨの炭素原子数は４〜１６である。Ｈの具体例とし
ては直鎖状アルキル基１分岐状アルキル基、シクロアル
キル基、直鎖状アルケニル基、分岐状アルケニル基、シ
クロアルケニル基、直鎖状アルカブイエニル基、分岐状
アルカブイエニル基、シクロアルカブイエニル基、直鎖
状アルカトリエニル基、分岐状アルカトリエニル基、直
鎖状アルキニル基、分岐状アルキニル基、アラルキル基
がある。又、本は不斉炭素原子を示す。

Ｒ１−Ｒ５は炭素数１〜２０のアルキル基又はアルコキ
シ基を示す。

その他、前記一般式（Ｉ）で示された光学活性基を導入
したアゾ−、アゾキシ誘導体、環集合炭化水素誘導体、
縮合多環式炭化水素誘導体、複素環誘導体、縮合複素環
誘導体、環集合複素環誘導体等を用いることができ、具
体的には、前記一般式（１）で示された光学活性基を導
入したアゾベンゼン誘導体、アゾキシベンゼン誘導体、
ビフェニル誘導体、ターフェニル誘導体、フエこルシク
ロヘキサン誘導体、安息香酸誘導体、ピリミジン誘導体
、ピラジン誘導体、ピリジン誘導体、スチルベン誘導体
、トラン誘導体、カルコン誘導体、ビシクロヘキサン誘
導体、ケイ皮酸誘導体等を液晶化合物としても用いるこ
とができる。

これらの液晶化合物を合成する際に用いる乳酸誘導体は
、下記の方法で合成することができる。

（ａ） 本蘭 （ｂ） 本− 〇 （ｃ） 上記反応式におけるＲＩは炭素数の広い範囲にわたって
選釈することが可能であり、具体的にはヨードブタン、
ヨードペンタン、ヨードヘキサン、ヨードへブタン、ヨ
ードオクタン、ヨードノナン、ヨードデカン、ヨードウ
ンデカン、ヨードドデカン、ヨードトリデカン、ヨード
ブトラブカン、ヨードペンタデカン、ヨードヘキサデカ
ン、ヨードヘプタデカン、ヨードオクタデカン、ヨード
ノナデカン、ヨードエイコサン等の直鎖状飽和炭化水素
ヨウ化物；２−ヨードブタン、１−ヨード−２−メチル
プロパン、■−ヨードー３−メチルブタン等の分岐状飽
和炭化水素ヨウ化物；ヨードベンジル、ヨードフェナシ
ル、３−ヨーＦ−１−シクロヘキセン等の環状不飽和炭
化水素ヨウ化物：ヨードシクロペンタン、ヨードシクロ
ヘキサン、１−ヨード−３−メチルシクロヘキサン、ヨ
ードシクロへブタン、ヨードシクロオクタン等の環状飽
和炭化水素ヨウ化物がある。

このような方法により得られた種々の乳酸誘導体より次
に示す合成経路によって下記一般式（ＩＩ）又は（ＤＩ
）に示される液晶性化合物を得た。

Ｈ３ ■ （ＤＩ） 〔但し、上記一般式（ＴＩ）、（ｍ）において、Ｒは炭
素原子数１〜２０の直鎖状、分岐状または環状の飽和も
しくは不飽和の炭化水素基を示し、Ｒ１及びＲ２は炭素
原子ＩＩｊｔ１〜２０のアルキル基またはアルコキシ基
を示す、〕 本発明の液晶素子で用いる液晶化合物の代表例は、下記
のとおりである。

（ｔ）　　４’−へキシル−４−α−ブトキシプロパノ
イルオキシアゾベンゼン （２）　　４′−へブチル−４−α−ブトキシプロパノ
イルオキシアゾベンゼン （４）　　４’−オクチル−４−α−ブトキシプロパノ
イルオキシアゾベンゼン （５）　　４’−へキシルオキシ−４−α−ブトキシプ
ロパノイルオキシアゾベンゼン （６）　　４’−オクチル−４−α−へブチルオキシプ
ロパノイルオキシアゾベンゼン （７）　　４’−へキシルオキシ−４−α−へブチルオ
キシプロパノイルオキシアゾベンゼン （８）　　４’−へキシルオキシ−４−α−ブトキシプ
ロパノイルオキシアゾキシベンゼン （９）　　４’−才クチル−４−α−へブチルオキシプ
ロパノイルオキシアゾキシベンゼン （１０）　　４’−へキシルオキシ−４−α−へプチル
オキシプロパノイルオキシアゾキシベンゼン （ｕ）　　５−デシル−２−（４’−α−ペンチルオキ
シプロパノイルオキシフェニル）ピリミジン （１２）　　４−オクチルオキシ安息香酸（４′−α−
オクタデシルオキシプロパノイルオキシフェニル）エス
テル（１３）　　４−オクチルオキシ安息香酸（４′−
α−ドデシルオキシプロパノイルオキシフェニル）エス
テル（１４）　　４−へブチルビフェニルカルボン酸（
４″−α−へブチルオキシプロパノイルオキシフェニル
）エステル（１５）　　４−オクチルオキシビフェニル
カルボン酸（４’−（４”−α−オクチルオキシプロパ
ノイルオキシベンゾイルオキシ）フェニル）エステル （１Ｂ）　　４−ペンチルオキシ安息香酸（４′−（４
”−α−ノニルオキシブロパノイルオキシビフェニル力
ルポキシル）フェニル）エステル （１７）　　４−へブチルビフェニルカルボン酸（４’
−（４”−α−ドデシルオキシプロパノイルオキシベン
ゾイルオキシ）フェニル）エステル （１Ｂ）　　４−へブチルビフェニルカルボン酸（４′
−（４”−α−ペンチルオキシプロパノイルオキシビフ
ェニルカルボキシル）フェニル）エステル （１９）　　５−ノニル−２−（α−プロピルオキシプ
ロパノイルオキシフェニル）プリミジン （２０）　　４−ペンチルビフェニルカルボン酸（４’
−（４”−α−エトキシプロパノイルオキシベンゾイル
オキシ）フェニル）エステル これらの液晶化合物は特願昭５９−１９５７７０号明細
書に記載された合成法および通常の合成法により得るこ
とができる。

これらの液晶化合物は、単独でカイラルスメクティック
相を示す時は単独又は２種以上組合せて用いることがで
きる他、下記表１又は表２の液晶化合物との混合物とす
ることができ、又単独でカイラルスメクティック相を示
さない時は、下記表２に示す液晶との混合物とすること
により、カイラルスメクティック相とすることができる
。

表　　　　１ −ＣＯＯＣＨ２ＣＨＣ２Ｈ５ 本 ４．４′−アゾキシシンナミックアシッド−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′−力ルポキシレート ４−才クチルオキシフェニル−４−（２”−メチルブチ
ル）ビフェニル−４′−力ルポキシレート ９１．５℃　　　　９３℃ 結晶　；ｉ　ＳｍＣ＊　；−Ｓ、ｍＡ 表　　　２ （Ａ）　　　コレステリルプロピオネート（Ｂ）　　　
　コレステリルノナネート（Ｃ）　　　コレステリルパ
ルミテート（Ｄ）　　　　コレステリルノナネート４−
（２＃−メチルブチル）−４′−シアノビフェニル−−
５４℃ ＳｍＡ　　−ｓ□　　ｍＬｙＺｒ＋）ッ）ｙ相　’−３
０℃４−（２″′−メチルブチルオキシ）−４１−シア
ノビフェニル４−シアノベンジリデン−４’−（２−メ
チルブチル）アニリン４−（２−メチルブチル）−４′
−へキシルオキシアゾベンゼン４−　（２−メチルブチ
ル）フェニル−４′−デシロキシベンゾエート４−へキ
シルオキシ−４’−（２−メチルブチ肋ベンゾエートこ
れらの材料を用いて素子を構成する場合。

液晶化合物がＳ　ｍ　Ｃ　”相又はＳ　ｍ　Ｈ　”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，Ｉｎ２０３．３ｎ０２あるいはＩＴＯ　（Ｉ　ｎｄ
　ｉ　ｕｎ−Ｔｉ　ｎ　　Ｏｘ　ｉ　ｄｅ）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草相又はＳｍＨ”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（Ｐｌ）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）（Ｐｌ）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１ＯＩＬ以下）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、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−ト
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Ｅ
ａ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ｊ
！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
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。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
本相本相Ｓ　ｍ　Ｈ本絹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）と（Ｂ）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、本発明の液晶素子の平
面図で、第３図（Ｂ）はそのＡ−Ａ′断面図である。

第３図で示すセル構造体１００は、ガラス板又はプラス
チック板などからなる一対の基板１０１ａと１０１　ｂ
をスペーサ１０４で所定の間隔に保持され、この一対の
基板をシーリングするために接着剤１０６で接着したセ
ル構造を有しており、さらに基板１０１の上には複数の
透明電極１０２からなる電極群（例えば、マトリクス電
極構造のうちの走査電圧印加用電極群）が例えば帯状パ
ターンなどの所定パターンで形成されている。基板ｔｏ
ｔｂの上には前述の透明電極１０２ａと交差させた複数
の透明電極１０２ｂからなる電極群（例えば、マトリク
ス電極構造のうちの信号電圧印加用電極群）が形成され
ている。

このような透明電極１０２ｂを設けた基板１０１ｂには
、例えば、−酸化硅素、二酸化硅素、酸化アルミニウム
、ジルコニア、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
素窒化物などの無機絶縁物質や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、
ポリパラキシレリン、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、ポリアミド
、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、エリ
ア樹脂やアクリル樹脂などの有機絶縁物質を用いて被膜
形成した配向制御膜１０５を設けることができる。

この配向制御膜１０５は、前述の如き無機絶縁物質又は
有機絶縁物質を被膜形成した後に、その表面をビロード
、布や紙で一方向に摺擦（ラビング）することによって
得られる。

本発明の別の好ましい具体例では、ＳｉＯや５ｉ０２な
どの無機絶縁物質を基板１０１ｂの上に斜め蒸着法によ
って被膜形成する事によって、配向制御膜１０５を得る
事がでるきる。

第５図に示された装置に於いてペルジャー５０１は吸出
口５０５を有する絶縁基板５０３上に載置され、前記吸
出口５０５から伸びる（図示されていない）真空ポンプ
によりペルジャー５０１が真空される。タングステン製
またはモリブデン製のるつぼ５０７はペルジャー５０１
の内部及び底部に配置され、るつぼ５０７には数グラム
のＳｉＯ，５ｉ０２゜ＭｇＦ２などの結晶５０８が載置
される。るつぼ５０７は下方の２つのアーム５０７ａ。

５０７ｂを有し、前記アームは夫々導線５０９゜５１０
に接続される。電源５０６及びスイッチ５０４がペルジ
ャー５０１の外部導線５０９゜５１０間に直列に接続さ
れる。基板５０２はペルジャー５０１の内部でるつぼ５
０７の真−Ｌにペルジャー５０１の垂直軸に対しθの角
度を成して配置される。

スイッチ５０４が開放されると、ペルジャー５０１はま
ず約１０−５ｍｍＨｇ圧の真空状態にされ、次にスイッ
チ５０４が閉じられて、るつぼ５０７が適温で白熱して
結晶５０８が蒸発されるまで電源５０６を調節して電力
が供給される。適温範囲（７００−１０００℃）に対し
て必要な電流は約１００１００ａである。結晶５０８は
次に蒸発され図中Ｓで示された上向きの分子流を形成し
、流体Ｓは、基板５０２に対してθの角度を成して基板
５０２上に入射され、この結果基板５０２が被覆される
。角度０は上記の“入射角”であり、流体Ｓの方向は上
記の“斜め蒸着方向”である、この被膜の膜厚は基板５
０２をペルジャー５０１に挿入する前に行なわれる装置
の時間に対する厚みのキャリブレーションにより決定さ
れる。適宜な厚みの被膜が形成されると電源５０６から
の電力を減少させ、スイッチ５０４を開放してペルジャ
ー５０１とその内部を冷却する０次に圧力を大気圧まで
上げ基板５０２をペルジャー５０１から取り外す。

また、別の具体例ではガラスまたはプラスチックからな
る基板１０１ｂの表面或は基板１０１ｂの上に前述した
無機絶縁物質や有機絶縁物質を被膜形成した後に、該被
膜の表面を斜方エツチング法によりエツチングすること
により、その表面に配向制御効果を付与することができ
る。

前述の配向制御膜１０５は、同時に絶縁膜としても機能
させることが好ましく、このためにこの配向制御膜１０
５の膜厚は一般に１００人〜１終、好ましくは５００〜
人〜５０００人の範囲に設定することができる。この絶
縁膜は、液晶層１０３に微量に含有される不純物等のた
めに生ずる電流の発生を防止できる利点をも有しており
、従って動作を繰り返し行なっても液晶化合物を劣化さ
せることがない。

また、本発明の液晶素子では前述の配向制御１１ｉ１０
５と同様のものをもう一方の基板１０１に設けることが
できる。

第３図に示すセル構造体１００の中の液晶層１０３は、
ＳｍＣ）ＩＣ１Ｓ　ｍ　Ｈ）ｋ、Ｓ　ｍ　Ｉ　＊、Ｓｍ
Ｊ）ｋ、ＳｍＫ＊、ＳｍＧ＊、ＳｍＦ）ｋとすることが
できる。このカイラルスメクティック相の液晶層１０３
は　、スメクティック相より高温側の相１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１相からの徐冷（１℃〜ｌＯ℃／時間）による降温過
程でＳｍＡ（スメクティックＡ相）に相転移され、さら
に徐冷による降温過程でカイラルスメクティック相に相
転移されることによって形成されるか、又はＳｍＡを径
ずにコレステリック相などからカイラルスメクティック
相に相転移させて形成されることができる。

本発明で重要な点は、徐冷による降温過程で前述の液晶
を用いた時に、モノドメインのスメクチイック相を形成
することができる。

本発明で用いる液晶組成物としては、降温過程において
等実相−コレステリツク相−３ｍＡ−力イラルスメクテ
ィック相１等方相−コレステリツク相−力イラルスメク
ティック相あるいは等実相−３ｍＡ−カイラルスメクテ
ィック相と相転移させる組成分とすることができる。

第４図は、本発明の液晶素子の別の具体例を表わしてい
る。第４図で示す液晶素子は、一対の基板１０１ａと１
ｏ１ｂの間に複数のスペーサ部材２０３が配置されてい
る。このスペーサ部材２０３は、例えば配向制御膜１０
５が設けられている基板１０１ａの上にＳｉｎ。

５ｉ０２、Ａｕ２ｏ３、Ｔ　ｉ　Ｏ２などの無機化合物
あるいは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、アクリル樹脂やフォトレジスト樹脂などの樹脂類を
適当な方法で被膜形成した後に、所定の位置にスペーサ
部材２０３が配置されるようにエツチングすることによ
って得ることができる。

この様なセル構造体１００は、基板１０１ａと１０１ｂ
の両側にはクロスニコル状態またはパラレルニコル状態
とした偏光子１０７と１０８がそれぞれ配置されて、電
極１０２ａと１０２ｂの間に電圧を印加した時に光学変
調を生じることになる。

以下、本発明を実施例に従って説明する。

〔実施例１〕 ピッチ１００＃Ｌｍで幅６２．５ｐＬｍのストライプ状
のＩＴＯ膜を電極として設けた正方形状ガラス基板を用
意し、これの電極となるＩＴＯ膜が設けられている側を
下向きにして第５図に示す斜め蒸着装置にセットし、次
いでモリブデン製るつぼ内に５ｉ０２の結晶をセットし
た。

しかる後に蒸着装置内を１０（Ｔｏｒｒ程度の真空状態
としてから、所定の方法でガラス基板上に５ｉ０２を斜
め蒸着し、８００又の斜め蒸着膜を形成した（Ａ電極板
）。

一方、同様のストライプ状のＩＴＯ膜が形成されたガラ
ス基板上にポリイミド形成溶液（日立化成工業（株）製
のｒＰＩＱ」　；不揮発分濃度１４．５　ｗ　ｔ％）を
スピナー塗布機で塗布し、１２０℃で３０分間加熱を行
なって８００人の被膜を形成した（Ｂ電極板）。

次いでＡ電極板の周辺部に注入口となる個所を除いて熱
硬化型エポキシ接着剤をスクリーン印刷法によって塗布
した後に、Ａ電極板とＢ電極板のストライプ状パターン
電極が直交する様に重ね合せ、２枚の電極板の間隔をポ
リイミドスペーサで２ｇｍに保持した。

こうして作成したセル内に等実相となっている下記液晶
組成物Ａを注入口から注入し、その注入口を封口した。

このセルを徐冷によって降温させ、温度を維持させた状
態で、一対の偏光子をクロスニコル状態で設けてから顕
微鏡観察したところ、非らせん構造を採り、配向欠陥の
ないモノドメインのＳｍＣ＊が形成されていることが判
明した。

ＷＬＡＪＬ遣１」 〔実施例２〕 ピッチ１１００ＩＬで暢６２．５ＪＬｍのヌトライプ状
のＩＴＯ電極を設けである正方形状のガラス基板を２枚
用意し、それぞれの基板上にポリイミド形成溶液（実施
例１と同様のもの）をスピンナー塗布機で塗布し、１２
０℃で３０分間加熱した後、２００℃で６０分さらに３
５０℃で３０分間加熱を行なって８００人のポリイミド
膜を形成した。

□この２枚の基板上に形成したポリイミド膜に、それぞ
れ重ねた時にラビング方向が平行となり、且つストライ
プ状ＩＴＯ電極が互いに直交する様にしてビロードによ
るラビング処理を施した。

次いで互いにラビング方向が平行となる様に２枚の基板
を重ね合せ、一方の基板の周辺部に注入口となる個所を
除いて熱硬化型エポキシ接着剤をスクリーン印刷法によ
って塗布した後に、２枚の基板を重ね合せ、２枚の基板
の間隔をポリイミドスペーサで２４ｍに保持した。

こうして作成したセル内に等吉相となっている前述の液
晶組成物Ａを注入口から注入し、その注入口を封口した
。このセルを徐冷によって降温させ、温度を維持させた
状態で、一対の偏光子をクロスニコル状態で設けてから
顕微鏡観察したところ、非らせん構造を採り、配向欠陥
のないモノドメインのＳｍＣ＊が形成されていることが
判明した。

〔実施例３と４〕 前記実施例２の液晶素子を作成した際に用いた液晶組成
物Ａに代えて、下記組成の液晶組成物Ｂ（実施例３）及
びＣ（実施例４）を用いたほかは、実施例２と全く同様
の方法１強誘電性液晶素子を作成した。

この強誘電性液晶素子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
確認できた。

糺度１Ｊ ＤＯＢＡＭＢＣ８８ｗｔ％ ４′−オクチル−４−α−ペプチルオキシプロパノイル
オキシアゾベンゼン　１２ｗｔ％組Ｊし獣Ｓ ＭＢＲＡ８　　　　　　　　　　　　　　　　　９８ｗ
ｔ％４′−オクチル−４−α−ペプチルオキシプロパノ
イルオキシアゾベンゼン　　２ｗｔ％〔実施例５〕 ５−デシル−２−（４’−α−ペプチルオキシプロパノ
イルオキシフェニル） ピリミジン ｐ−ハイドロキシベンゾニトリル４０ｇを１００ｎｎＪ
ｌのエタノールと１２５ｍ１のベンゼンに溶解し、乾燥
ＨＣ１で飽和させ１〜２日室温〒放置した。エーテルで
希釈して沈澱した結晶を日別後エタノールへ分離し、ア
ンモニア飽和エタノールを加え、１〜２日放置したのち
エーテルを加え再結晶して、４−ハイドロキシベンズア
ミディンハイドロクロライドを得た。無水メタノールへ
３．０ｇの金属ナトリウムを加えたものへ４−ハイドロ
キシベンズアミディンハイドロクロライド９ｇとα−デ
シル−β−ジメチルアミノアクロレイン１２ｇを加え、
１０ｈｒ還流した。メタノールを留去し希酢酸へ投入し
エーテルで抽出したものをシリカゲルカラムクロマトで
精製し５−デシル２（４−ハイドロキシフェニル）ピリ
ミジンを得た。

α−ペンチルオキシプロピオン酸２．０ｇに塩化チオニ
ル１０ｍ１を加え２ｈｒ加熱還流後過剰の塩化チオニル
を留去してα−ペンチルオキシプロピオン酸り目ライド
を得た。２０ｍＪｌの乾燥ピリジンを加え、５０ｍＭの
乾燥ベンゼンへ溶解した５−デシル２（４−ハイドロキ
シフェニル）ピリミジン７．０ｇを滴下した０滴下終了
後８ｈｒ加熱還流したのち氷水へ投入しベンゼンで抽出
した。シリカゲルカラムクロマトにて精製し、５−デシ
ル−２−（４′−α−ペンチルオキシプロパノイルオキ
シフェニル）ピリミジンを得た。

〔実施例６〕 ４−オクチルオキシ安息香酸（４′−α−ドデシルオキ
シプロパノイルオキシ ビフェニル）エステル α−ドデシルオキシプロビオン酸２．０ｇに塩化チオニ
ルｌ　Ｏｍ　ｌを加え２ｈｒ加熱還流後、過剰の塩化チ
オニルを留去してα−ドデシルオキシプロピオン酸クロ
ライドを得た。２０ｍ１Ｌの乾燥ピリジンを加え、４０
ｍ１の乾燥ベンゼンへ溶解した４、４′ジハイドロキシ
ビフエニル５．０ｇを滴下する０滴下終了後３ｈｒ加熱
還流したのち氷水へ投入しベンゼンで抽出した。

シリカゲルカラムクロマトにて精製し、４−ハイドロキ
シ−４′−α−ドデシルオキシプロパノイルオキシビフ
ェニルを得た。

ｐ−オクチルオキシ安息香酸２．Ｏｇへ塩化チオニル４
０　ｍ　ｌを加え２ｈｒ加熱還流後過剰の塩化チオニル
を留去してｐ−オクチルオキシ安息香酸クロライドを得
た。２０ｍｊＬの乾燥ピリジンを加え、４０ｍ１の乾燥
ベンゼンへ溶解した４−ハイドロキシ−４′−α−ドデ
シルオキシプロパノイルオキシビフェニルを滴下し５ｈ
ｒ加熱還流後氷水へ投入しエーテルで抽出した。

シリカゲルカラムクロマトにて精製し４オクチ４フ ルオキシ安息香酸（４′−α−ドデシルオキシプロパノ
イルオキシビフェニル）エステルを得た。

（実施例７〕 ４−オクチルオキシビフェニルカルボン酸（４’（４″
α−オクチルオキシプロパノイルオキシベンゾイルオキ
シ）フェニル）エステル ４−オクチルオキシビフェニルカルボン酸５．Ｏｇへ塩
化チオニル４０ｍＪＬを加え３ｈｒ加熱還流したのち、
過剰の塩化チオニルを留去し４−オクチルオキシビフェ
ニルカルボン酸クロライドを得た。５０ｍＪｌのピリジ
ンへ５．０ｇのｐ−ハイドロキノンを溶解したものへ４
−オクチルオキシビフェニルカルボン酸クロライドを滴
下し、３ｈｒ反応後１０ｈｒ加熱還流した。氷水へ投入
しベンゼンで抽出したものをシリカゲルカラムクロマト
にて精製し、４−オクチルオキシビフェニルカルボン酸
（４′−ハイドロキシフェニル）エステルを得た。

α−オクチルオキシプロピオン酸２．　Ｏｇに塩化チオ
ニル１０ｍ見を加え２ｈｒ加熱還流後。

過剰の塩化チオニルを留去してα−オクチルオキシプロ
ピオン酸クロライドを得た。２０ｍ１の乾燥ピリジンを
加え、４０ｍ１の乾燥ピリジンへ溶解した５、０ｇのｐ
−ハイドロキシ安息香酸を滴下した。

滴下終了後２ｈｒ加熱還流したのち氷水へ投入しベンゼ
ンで抽出した。シリカゲルカラムクロマトにて精製し４
−（α−オクチルオキシプロパノイルオキシ）安息香酸
を得た。

４−（α−オクチルオキシプロパノイルオキシ）安息香
酸２．Ｏｇと４−オクチルオキシビフェニルカルボン酸
（４′−ハイドロキシフェニル）エステル２．５ｇを５
０ｇのポリリン酸へ加え１００℃で１０ｈｒ反応させた
０反応物を氷水へ投入しベンゼンで抽出した。エタノー
ルより再結晶し４−オクチルオキシビフェニルカルボン
酸（４’−（４”−α−オクチルオキシプロパノイルオ
キシベンゾイルオキシ）フェニル）エステルを得た。

〔実施例８〕 実施例１と同様にして作成したセルへ下記に示す液晶組
成物りを注入し等１相より徐冷することにより配向させ
たところ配向欠陥のないモノドメインのＳｍＣ＊が形成
されていることが判明した。

１羨１虞ｊ」 ０ＲＡ８ ８０、Ｏｗｔ％ 〔実施例９〕 実施例１と同様にして作成したセルへ下記に示す液晶組
成物Ｅを封入し等吉相より徐冷することにより配向させ
たところ配向欠陥のないモノドメインのＳｍＣ＊が形成
されていることが判明した。

１羨１真ｊ」 本 ０ＳＩ 〔実施例１０〕 実施例１と同様にして作成したセルへ下記に示す液晶組
成物Ｆを封入し等吉相より徐冷することにより配向させ
たところ配向欠陥のないモノドメインのＳｍＣ＊が形成
されていることが判明した。

１羨１１ｊ」 ０ＲＡ８ 〔発明の効果〕 前記した様に、本発明によれば前述した特定の液晶を用
いることによって、配向欠陥の生じていないスメクティ
ック相を形成することができ、特に配向欠陥のない非ら
せん構造の強誘電性液晶相を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、カイラルスメクティッ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、本発明の液晶素子を表わす平
面図で、第３図（Ｂ）はそのＡ−ｒ断面図である。第４
図は、本発明の液晶素子の別の具体例を表わす断面図で
ある。第５図は、本発明の液晶素子を作成する際に用い
る斜め蒸着装置を模式的に表わす断面図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の基板間に、下記一般式（ I ）で表わされ
   る光学活性基をもつ液晶性化合物又は下記一般式（ I
   ）で表わされる光学活性基をもつ液晶性化合物を含有す
   る液晶組成物を封入したセル構造をなし、前記液晶化合
   物又は組成物のスメクティック相を該スメクティック相
   より高温側の相からの相転移により形成するとともに、
   前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の面が界面
   で接する分子軸方向を優先して一方向に配列させる効果
   を有していることを特徴とする液晶素子。 一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔一般式（ I ）中Ｒは炭素原子数１〜２０の直鎖状、
   分岐状または環状の飽和もしくは 不飽和の炭化水素基を示す。＊は不斉炭素 原子を示す〕
2. （２）前記液晶性化合物が下記一般式（１）で表わされ
   る化合物である特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。 一般式（１） ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Ｒ＿１は炭素原子数１〜２０のアルキル基又は
   アルコキシ基である。Ｒは、炭素原子数１〜２０の直鎖
   状、分岐状または環状の 飽和もしくは不飽和の炭化水素である。 ＊は不斉炭素原子を示す〕
3. （３）前記液晶性化合物が下記一般式（２）で表わされ
   る化合物である特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。 一般式（２） ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Ｒ＿２は炭素原子数１〜２０のアルキル基又は
   アルコキシ基である。Ｒは、炭素原子数１〜２０の直鎖
   状、分岐状または環状の 飽和もしくは不飽和の炭化水素である。＊は不斉炭素原
   子を示す〕
4. （４）前記液晶性化合物が下記一般式（３）で表わされ
   る化合物である特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。 一般式（３） ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Ｒ＿３は炭素原子数１〜２０のアルキル基又は
   アルコキシ基である。Ｒは、炭素原子数１〜２０の直鎖
   状、分岐状または環状の 飽和もしくは不飽和の炭化水素である。＊は不斉炭素原
   子を示す〕
5. （５）前記液晶性化合物が下記一般式（４）で表わされ
   る化合物である特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。 一般式（４） ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Ｒ＿４は炭素原子数１〜２０のアルキル基又は
   アルコキシ基である。Ｒは、炭素原子数１〜２０の直鎖
   状、分岐状または環状の 飽和もしくは不飽和の炭化水素である。ｍ＿１及びｎ＿
   １は１又は２である。＊は不斉炭素原子を示す〕
6. （６）前記液晶性化合物が下記一般式（５）で表わされ
   る化合物である特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。 一般式（５） ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Ｒ＿５は炭素原子数１〜２０のアルキル基又は
   アルコキシ基である。Ｒは、炭素原子数１〜２０の直鎖
   状、分岐状または環状の 飽和もしくは不飽和の炭化水素である。ｍ＿２及びｎ＿
   ２は１又は２である。＊は不斉炭素原子を示す〕