JPS62170938A

JPS62170938A - 液晶素子

Info

Publication number: JPS62170938A
Application number: JP1233786A
Authority: JP
Inventors: Akira Tsuboyama; 明坪山; Kazuharu Katagiri; 片桐　一春; Hiroyuki Kitayama; 北山　宏之; Kazuo Yoshinaga; 和夫吉永; Kenji Shinjo; 健司新庄
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-01-22
Filing date: 1986-01-22
Publication date: 1987-07-28

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−光シャッタ等で用いる
液晶素子、特に強誘電性液晶を用いた液晶素子に関し、
更に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、表示特性を改善した液晶素子に関するものである
。

〔背景技術〕

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（Ｃ１ａｒｋ）及びラガーウオル（Ｌａｇｅｒ
ｗａｌｌ）により提案されている（特開昭５６−１０７
２１６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、
カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊　）又はＨ相（Ｓ
ｍＨ＊）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。

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、電界に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。たとえばＳ　ｍ　Ｃ
＊またはＳｍＨ＊相を有する強誘電性液晶については、
ＳｍＣ＊またはＳ　ｍ　Ｈ＊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。

ところで、強誘電性液晶の配向方法としては、一般にラ
ビング処理や斜方蒸着処理などによる一軸性配向処理を
施した配向制御膜を用いる方法が知られている。

この従来からの配向方法は、そのほとんどが双安定性を
示さないらせん構造をもつ強誘電性液晶に対するもので
あった。例えば、特開昭６０−２３０６３５号公報に開
示された配向方法は、双安定性を示さないらせん構造の
状態下で強誘電性液晶をラビング処理したポリイミド膜
によって配向制御するものであった。゛しかしながら、前述した如きの従来の配向制御膜をクラ
ークとラガーウオルによって発表された双安定性を示す
非らせん構造の強誘電性液晶に対する配向制御に適用し
た場合には、上述の如き問題点を有していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すなわち、本発明者らの実験によれば、従来の配向制御
膜によって配向させて得られた非らせん構造の強誘電性
液晶でのチルト角（後述の第２図に示す角度）がらせん
構造をもつ強誘電性液晶でのチルト角（後述の第１図に
示す五角錐の頂角■）と較べて小さくなっていることが
判明した。特に、従来の配向制御膜によって配向させて
得た非らせん構造の強誘電性液晶でのチルト角θは、一
般に８０°程度で、その時の透過率はせいぜい３〜５％
程度であった。

この様に、クラークとラガーウオルによれば双安定性を
実現する非らせん構造の強誘電性液晶でのチルト角がら
せん構造をもつ強誘電性液晶でのチルト角と同一の角度
をもつはずである。が、実際には非らせん構造でのチル
ト角θの方がらせん構造でのチルト角■より小さくなっ
ている。しかも、この非らせん構造でのチルト角θがら
せん構造でのチルト角■より小さくなる原因が非らせん
構造での液晶分子のねじれ配列に帰因していることが判
明した。つまり、非らせん構造をもつ強誘電性液晶では
、液晶分子が第３図に示す様に基板の法線に対して上基
板に隣接する液晶分子の軸３２より下基板に隣接する液
晶分子の軸３３（ねじれ配列の方向３４）へ連続的にね
じれ角δでねじれて配列しており、このことが非らせん
構造でのチルト角δがらせん構造でのチルト角■より小
さくなる原因となっていると考えられる。

尚、図中３１は上下基板に形成したラビング処理や斜方
蒸着処理によって得られたー軸性配同軸を表わしている
。

ところで、液晶の複屈折を利用した液晶素子の場合、直
交ニコル下での透過率は、で表わされる。前述の非らせ構造におけるチルトθは第
１と第２の配向状態でのねじれ配列した液晶分子の平均
分子軸方向の角度として現われることになる。上式によ
れば、かかるチルトθが２２．５゜の角度の時最大の透
過率となるが、双安定性を実現する非らせん構造でのチ
ルト角θは大きくて９゜程度の角度であり、従って表示
装置としての適用を考慮した時にはその透過率は３〜５
％程度で十分なものとはならない問題がある。

［問題点を解決するための手段］及び［作用コ従って、
本発明の目的は、前述の問題点を解決すること、すなわ
ち少なくとも２つの安定状態、特に双安定性を実現する
非らせん構造の強誘電性液晶でのチルト角を増大し、こ
れによって画素シャッタ開口時の透過率を向上させた液
晶素子を提供。

することにある。

本発明の別の目的は、強誘電性液晶のモノドメイン形成
に適した配向制御膜を用いた液晶素子を提供することに
ある。

すなわち、本発明は、一対の平行基板と、該一対の平行
基板の面に対して実質的に垂直な複数の層を形成してい
る分子の配列をもつ強誘電性液晶とを有する液晶素子に
おいて、前記一対の平行基板のうちの少なくとも一方の
基板が、前記複数の層を一方向に優先して配向させる効
果をもつ下記一般式で示された単位をもつ高分子物質の
被膜を有している液晶素子に特徴を有している。

一般式〔式中Ｒは、式基板上に上記ポリイミド系高分子膜を設ける為にはポリ
アミック酸をＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチ
ルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（Ｄ
ＭＡＣ）、ジメチルスルホキサイド（ＤＭＳＯ）、硫酸
ジメチル、スルホラン、ブチルラクトン、クレゾール、
フェノール、ハロゲン化フェノール、シクロヘキサノン
、ジオキサンなどに溶解し、基板上に塗布した後、加熱
処理して脱水閉環してイミド結合を持たせた。

ポリイミド前駆体のポリアミック酸はテトラカルボン酸
の無水物とジアミンの縮合により合成される。用いられ
るテトラカルボン酸無水物としては下記構造式（１）の
テトラカルボン酸二無水物が有用である。

ジアミンとしては、ｐ−フェニレンジアミン、４゜４′
−ジアミノジフェニルエーテル、４．４’　−ジアミノ
ジフェニルメタン、ベンジジン、４．４’　−ジアミノ
ターフェニル、４，４′　−ジアミノジフェニルスルフ
ィド、４．４’　−ジアミノフェニルスルホン、ｌ、５
−ジアミノナフタレン、５（６）アミノ−１（４′　−
アミノフェニル）　１，３．３−トリメチルインダン、
３．３′　−ベンゾフェノンジアミン等が用いられる。

このようにして得られたポリアミック酸は極限粘度（〔
η））　０．１〜５．０が好ましい。得られたポリアミ
ック酸を溶剤により希釈したのち基板に塗布することで
薄膜を形成する。塗布後、１００〜４００℃で脱水閉環
してポリイミド高分子薄膜を設ける。

くテトラカルボン酸二無水物の構造式〉〔実施例〕第１図は、らせん構造を用いた強誘電性液晶セルの例を
模式的に描いたものである。ｌｌａとｌｌｂは、Ｉｎ２
０ａ、ＳｎＯ２やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　　Ｔｉｎ　　
０ｘｉｄｅ）等の透明電極がコートされた基板（ガラス
板）であり、その間に複数の液晶分子層１２がガラス基
板面に対して垂直な層となるよう配向したＳｍＣ＊（カ
イラルスメクチックＣ相）の液晶が封入されている。太
線で示した線１３が液晶分子を表わしており、この液晶
分子１３は、その分子に直交した方向に双極子モーメン
ト（Ｐ工）　１４を有している。

この時の三角錐の頂角をなす角度がかかるらせん構造の
カイラルスメクチック相でのチルト角■を表わしている
。基板１１ａとｌｌｂ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１３のらせん構造がほどけ、
双極子モーメント（Ｐ土）　１４はすべて電界方向に向
くよう、液晶分子１３の配向方向を変えることができる
。

しかし、このらせん構造を用いた強誘電性液晶は、電界
無印加時には、ちとのらせん構造に復帰するもので、下
達する双安定性を示さない。

本発明の好ましい具体例では、少なくとも２つの安定状
態、特に双安定状態をもつ第２図に示す強誘電性液晶素
子を用いることができる。すなわち、液晶セルの厚さを
充分に薄くした場合（例えば１μ）には、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
構造はほどけ、非らせん構造となり、その双極子モーメ
ントＰａ又はｐｂは上向き（２４ａ）又は下向き（２４
ｂ）のどちらかの状態をとり、双安定状態が形成される
。このようなセルに第２図に示す如（一定の閾値以上の
極性の異る電界Ｅａ又はＥｂを付与すると、双極子モー
メント電界Ｅａ又はＥｂは電界ベクトルに対応して上向
き２４ａ又は、下向き２４ｂと向きを変え、それに応じ
て液晶分子は第１の安定状態２３ａかあるいは第２の安
定状態２３ｂの何れか一方に配向する。この時の第１と
第２の安定状態のなす角度の１／２がチルト角θに相当
している。

このような強誘電性液晶を光学変調素子として用いるこ
との利点が２つある。第１に、応答速度が極めて速い・
こと、第２に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２３ａ
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２３ｂ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、双安定性によるメモリー効果が有効に実現さ
れるには、セルとしては出来るだけ薄い方が好ましく、
一般的には、０．５μ〜２０μ、特に１μ〜５μが適し
ている。この種の強誘電性液晶を用いたマトリクス電極
構造を有する液晶−電気光学装置は、例えばクラークと
ラガバルにより、米国特許第４３６７９２４号明細書で
提案されている。

本発明の液晶素子で用いることができる強誘電性液晶と
しては、例えば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（ＤＯＢＡＭＢＣ
）、ｐ−へキシロキシベンジリデン−ｐ′−アミノ−２
−クロルプロピルシンナメート（ＨＯＢＡＣＰＣ）、ｐ
−デシロキシベンジリデン−ｐ′−アミノ−２−メチル
ブチル−α−シアノシンナメート（ＤＯＢＡＭＢＣＣ）
、ｐ−テトラデシロキシベンジリデン−ｐ′−アミノ−
２−メチルブチル−α−シアノシンナメート（ＴＤＯＢ
ＡＭＢＣＣ）、ｐ−オクチルオキシベンジリデン−ｐ′
−アミノ−２−メチルブチル−α−クロロシンナメート
（ＯＯＢＡＭＢＣＣ）、ｐ−オクチルオキシベンジリデ
ン−ｐ′−アミノ−２−メチルプチルーα−メチルシン
ナメート、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、４−ｏ−（２−メ
チル）プチルレゾルシリデンー４′−オクチルアニリン
、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、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′−カルボキシレート、４−オクチルオキシ
フェニル−４−（２”−メチルブチル）ビフェニル−４
′−カルボキシレート、４−へブチルフェニル−４−（
４”−メチルヘキシル）ビフェニル−４′−力ルポキシ
レート、４−（２”　−メチルブチル）フェニル−４−
（４”−メチルヘキシル）ビフェニル−４′−カルボキ
シレートなどを挙げることができ、これらの単独又は２
種以上組合せて用いることができ、又強誘電性を示す範
囲で他のコレステリック液晶やスメクチック液晶を含有
させることができる。

また、本発明では強誘電性液晶としてカイラルスメクチ
ック相を用いることができ、具体的には、カイラルスメ
クチックＣ相（Ｓ　ｍ　Ｃ＊　）、Ｈ相（Ｓ　ｍ　Ｈ＊
　）、Ｉ相（Ｓ　ｍ　Ｉ　＊　）、Ｋ相（ＳｍＫ＊）や
Ｇ相（ＳｍＧ＊）を用いることができる。

第４図は、本発明の液晶素子の１つの態様を表わす断面
図である。第４図に示す液晶素子は、一対の平行配置し
た上基板４１ａ及び下基板４１ｂと、それぞれの基板に
配線した透明電極４２ａと４２ｂを備えている。上基板
４１ａと下基板４１ｂとの間には強誘電性液晶、好まし
くは少なくとも２つの安定状態を非らせん構造の強誘電
性液晶４３が配置されている。

前述して透明電極４２ａと４２ｂは、強誘電性液晶４３
をマルチプレクシング駆動するために、それぞれストラ
イブ形状で配線され、且つそのストライプ形状が互いに
交差させて配置されていることが好ましい。

本発明の液晶素子は、基板４１ａと４１ｂにそれぞれ前
記一般式で示された高分子物質の被膜で形成した配向制
御膜４４ａと４４ｂが配置されている。

前記一般式で示される単位を繰返しもつポリイミドの配
向制御膜の具体例としては、下記のものが挙げられる。

（史不主上Ｉ（１）前記構造式（１）の化合物とｐ−フェニレンジア
ミンをｌ：ｌのモル比で加熱によって縮合させてポリア
ミック酸を作成した後、１００℃〜４００℃の温度で加
熱することによって、脱水閉環させて形成したポリイミ
ド（１）。

（２）前記ポリイミド（１）を作成する時に用いたｐ−
フェニレンジアミンを４．４′−ジアミノジフェニルエ
ーテルに代えて作成したポリイミド（２）。

（３）前記ポリイミド（１）を作成する時に用いたｐ−
フェニレンジアミンを４．４′−ジアミノジフェニルメ
タンに代えて作成したポリイミド（３）。

（４）前記ポリイミド（１）を作成する時に用いたｐ−
フェニレンジアミンをベンジジンに代えて作成したポリ
イミド（４）。

（５）前記ポリイミド（１）を作成する時に用いたｐ−
フェニレンジアミンを４，４′−ジアミノターフェニル
に代えて作成したポリイミド（５）。

（６）前記ポリイミド（１）を作成する時に用いたｐ−
フェニレンジアミンを４．４′−ジアミノジフェニルス
ルフィドに代えて作成したポリイミド（６）。

（７）前記ポリイミド（１）を作成する時に用いたｐ−
フェニレンジアミンを４．４′−ジアミノジフェニルス
ルホンに代えて作成したポリイミド（７）。

（８）前記ポリイミド（１）を作成する時に用いたｐ−
フェニレンジアミンを１，５−ジアミノナフタレンに代
えて作成したポリイミド（８）。

（９）前記ポリイミド（１）を作成する時に用いたｐ−
フェニレンジアミンを５（６）アミノ−１−（４′−ア
ミノフェニル）　−１，３，３−）リメチルインダンに
代えて作成したポリイミド（９）。

（ｌＯ）前記ポリイミド（１）を作成する時に用いたｐ
−フェニレンジアミンを３，３′−ベンゾフェノンジア
ミンに代えて作成したポリイミド（１０）。

これらの高分子物質の被膜は、絶縁膜としての機能をも
たせることが可能で、通常１００人〜１μ程度、好まし
くは５００人〜２０００人の範囲の膜厚で形成される。

又、これら高分子物質の被膜の形成法としては、この高
分子物質の溶液あるいはその前駆体溶液をスピンナー塗
布法、浸漬塗布法や、スクリーン印刷法、スプレー塗布
法やロール塗布法などの方法によって塗布した後、所定
の硬化条件（例えば加熱）下で硬化させる方法を用いる
ことができる。

前述した配向制御膜４４ａと４４ｂは、前述の高分子物
質の被膜表面をラビング処理などの一軸性配向処理を施
すことによって得ることができる。この際、本発明では
、ラビング軸などの一軸性配同軸を互いに平行又は交差
させることができる。

特に、本発明では、第５図に示す様に一軸性配同軸を交
差させることが好ましい。すなわち、第５図に示す様に
、上基板と下基板に形成する一軸性配向処理面では、無
電界時にそれぞれの一軸性配向軸５１と５２が第３図に
示すねじれ配列の方向３４コは反対方向５５の角度で交
差している。この様な一軸性配向処理面の存在下にカイ
ラルスメクチック相を該相より高温側の相よりの降温で
配向させた時に、上下基板に隣接する液晶分子の軸５３
は互いに平行となる。このカイラルスメクチック相では
降温下で一軸性配向軸５Ｉと５２の中間の角度をもって
配向したスメクチックＡ相（ＳｍＡ）での液晶分子の軸
５４からチルト角θ（又は−〇）をもって安定状態）を
形成することが、できる。

この液晶素子では、直交ニコルの一方の偏光軸５６を第
１の安定状態における分子軸方向に対応する液晶分子の
軸５３と平行として、他方の偏光軸５７を偏光軸５６と
直交させた時に最大コントラストを得ることができる。

■と等しいか、あるいは同程度の角度まで増大させるこ
とができる。この時のチルト角をθ′とする。

この際に用いる交流としては、電圧２０〜５００ボルト
、好ましくは３０〜１５０ポルトで周波数１０〜５００
Ｈｚ。

好ましくはｌＯ〜２００Ｈｚを用いることができ、その
印加時間を数秒〜ｌＯ分間程度で交流印加前処理を施す
ことができる。又、かかる交流印加前処理は、液晶素子
を例えば映像信号や情報信号に応じて書込みを行う前の
段階で行なわれ、好ましくはかかる液晶素子を装置に組
込み、かかる装置を操作する時のウェイトタイムで前述
の交流印加前処理を行なうか、あるいはかかる液晶素子
の製造時でも交流印加前処理を施すことができる。

かかる交流印加前処理は、本発明者らが行なった実験、
すなわち第３図又は第５図に示す双安定状ジ ■と同程度にまで増大させたチルト°角θ′とすること
ができ、しかも第５図に示す状態の場合ではかかる交流
印加を一去した後であうでもその増大されたチルト角θ
′を維持することができる。

又、かかる交流印加前処理は、自発分極の大きい強誘電
性液晶（例えば２５℃で５ｎｃ／ｃｒ＋ｆ以上、好まし
くは１ｏｎｅ／ｃｎｆ〜３００ｎｃ／ｃｒｒｒ　；　ｎ
ｃはナノクーロンを示す単位である）に対して有効であ
る。

この自発分極は１００μセルで三角波印加法１により測
定することができる。

１ジヤパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フイ
ジイツクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ
　ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）　２２　（１０）号
、６６１〜６６３頁（１９８３年）に掲載されたケー・
ミャサト（Ｋ、Ｍｉｙａｓａｔｏ）らの共著の“グイレ
ツクト・メソッド・ウィズ・ドライアングラ−・ウエー
ブス・フォー・メジャーリング・スポンタナス・ポーラ
リゼーション・イン・フェロエレクトリック・リキッド
・クリスタル″（“Ｄｉｒｅｃｔ　　Ｍｅｔｈｏｄ　　
ｗｉｔｈ　　ＴｒｉａｎｇｕｌａｒＷ　ａ　ｖ　ｅ　ｓ
　　ｆ　ｏ　ｒ　　Ｍ　ｅ　ａ　ｓ　ｕ　ｒ　ｉ　ｎ　
ｇ　　Ｓ　ｐ　ｏ　ｎ　ｔ　ａ　ｎ　ｅ　ｏ　ｕ　ｓＰ
ｏ１ａｒｉｚａｔｉｏｎ　　ｉｎ　　Ｆｅｒｒｏｅｌｅ
ｃｔｒｉｃ　　ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａビ）による。

本発明では、前述した配向制御膜４４ａと４４ｂのうち
、一方の配向制御膜の使用を省略することができる。又
、本発明の別の具体例では、前述した配向制御膜４４ａ
と４４ｂのうち、一方の配向制御膜を別の配向制御膜と
することも可能である。この他の配向制御膜を形成する
被膜としては、例えばポリビニルアルコール、ポリアミ
ド、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポ
リエステルイミドなどの被膜を挙げることができる。又
、他の配向制御膜としてＳｉＯや５ｉＯｚなどの無機物
質を斜方蒸着によって形成したものも使用可能である。

以下、本発明を具体例を挙げて説明する。

実施例１２枚の０　、７　ｍ　ｍ厚のガラス板を用意し、それぞ
れのガラス板の上に１０００人のＩＴＯ膜を形成した。

このＩＴＯ膜付きのガラス板のそれぞれにテトラカルボ
ン酸無水物である前記構造式（１）の化合物と１血藍１ｐ−フェニレンジアミンをｌ：ｌのモル比で縮合し、合
成したポリアミック酸をＮＭＰで２重量％に稀釈した液
を回転数３５０Ｏｒ、ｐ、ｍのスピンナーで４０秒間塗
布した。塗布後、約１時間の加熱処理を施した〔ポリイ
ミド（１）〕。この時のポリイミド（１）の塗膜の膜厚
は約１０００人であった。

その被膜には、布によりラビング処理がなされ、それぞ
れの配向制御膜におけるラビング軸を互いに平行となる
様に２枚のガラス基板をセル組みした。

セル厚（上下基板の間隔）は下基板に予め形成しておい
たフォトレジストスペーサーで保持した。

この液晶セル（これを１．８μｍセルという）に上述の
混合液晶を等吉相下で真空注入してから、等吉相から０
．５℃／ｈで３０℃まで徐冷することにより配向させる
ことができた。以後の実験は３０℃で行った。

上２つの最暗状態の位置は、液晶の安定な平均約分（重
量比）Ｈ３（Ｓ　ｍ　Ｃ”の温度範囲；３〜３５℃）直交ニコル下
でこのセルを観察すると、一様で欠陥のない非らせん構
造のカイラルスメクチックＣ相を形成したモノドメイン
が得られていた。

この液晶セルにパルス電界（２０Ｖ、５００μ５ｅｃ）
を印加することにより、一方の安定状態に液晶分子方向
をそろえ、直交ニコル下で、液晶セルを回転させながら
透過光量が最も低くなる最暗状態となる位置を見つけ、
次に、前のパルスと逆極性のパルス電界（−２０Ｖ、５
００μ５ｅｃ）を印加し、もう一方の安定分子配列状態
に転移させ、液晶セルを回転させて最暗状態となる角度
を見つけた。息子軸検出していることに対応し、これら
の間の角度がチルト角２θに相当している。

こうして前述の液晶セルのチルト角を測定したところ１
２°であった。すなわち、本例の液晶セルは、双安定性
カイラルスメクチック相で実現したメモリー状態下で、
そのチルト角が従来のものにはない大きなチルト角を示
していた。又、この液晶セルにおける最明状態での透過
光量を測定したところ、１０％であうた。この時の透過
光量の測定は、フォトマルによって行なった。

次に、本発明者らは、前述の液晶セルにおける基板の法
線方向に対する液晶分子のねじれ配列角度とその方向を
測定した。測定のために、前述の液晶セルで用いた１、
８μｍのフォトレジストスペーサに代えて、３．０μｍ
のアルミナビーズをスペーサとして用いたほかは、全く
同様の方法で液晶セル（３，０μｍセルという）を作成
した。

液晶分子のねじれ配列角度の測定は、直交ニコル下での
最暗状態時の交差角から、一方の検光子を回転させて、
その交差角を変化させ、さらに暗い状態となる位置を見
つけ、直交時から一方の検光子を回転させた角度を測定
した。この角度は、前述のねじれ角δに相当している。

従って、前述の３．０μｍセルに関して、観察者から見
て、時計まわりを正（＋）とし、反時計まわりを負（−
）とすると、検光子を直交ニコルから負方向に、１０’
程度回転し、次いで液晶セルを回転して暗状態を捜すこ
とができた。また、偏光子を直交ニコルから正方向にｌ
Ｏ°程度回転しても同様に暗状態が得られた。従って、
この素子での液晶分子は、正方向にねじれ配列を形成し
ており、上下基板の隣接面にある液晶分子の長軸がｌＯ
°程度のねじれ角δをもってねじれていることが判った
。

実施例２実施例１の１．８μｍセルで用いた平行なうピング軸に
代えて、負方向（−）に４５°及び２０°の角度で交差
したラビング軸を用いたほかは、全く同様の方法で液晶
セルを作成した。

この液晶セルのチルト角を測定したところ、何れも１２
°であった。これら２つの液晶セルは、何れもＳ　ｍ　
Ｃ”の高温側にＳｍＡが存在しているが、Ｓ　ｍ　Ａの
光軸は交差したラビング軸のなす角度の二等分線上に存
在していることが判った。

次いで、上述した２種の液晶セルにそれぞれ電圧７０ポ
ルトで周波数７０Ｈｚの高電界交流を約５分間印加した
（交流印加前処理）。この時のチルト角θ′を測定した
。この結果を下表１に示す。

表　　　１この２種の液晶セルについて、前述の３μｍセルの液晶
素子でのねじれ角δを測定した時の方法と同様の方法で
第３図に示すねじれ角δを測定したところ、交差角−４
５°　と−２０６の交差ラビング軸を用いた液晶素子で
は、上下基板の法線に対する液晶分子のねじれ角δは観
察されず、上下基板に隣接する液晶分子軸は互いに平行
であることが判った。しかも交差角−４５°　と−２０
’　の交差ラビング軸を用いた液晶素子では＋２１ボト
ルと一２１ボルトの駆動用矩形パルスを１　ｍ５ｅｃで
交互に印加し続けても表１のチルト角θ′　を維持する
ことができた。これは、実際に映像信号や情報信号に応
じて、この液晶素子に例えば特開昭５９−１９３４２６
号公報や同５９−１９３４７号公報に記載された様な時
分割駆動法を適用した場合であっても、最大チルト角θ
′　を維持することができる点に対応したものである。

又、この時の透過率を測定したところ、何れも約１５％
であった。

ねじれ角δをもつねじれ配列状態の方向は、基板とその
界面付近の液晶との相互作用により決まる。つまり、界
面付近の液晶分子の分極方向が基板に対して内向きか、
外向きかが、基板の性質により決められ、上下基板とも
同一の配向制御膜を用いた場合、基板間の液晶は強制的
にねじれ配列をもって配向させられる。

基板の法線に沿ったねじれ配列の方向と一軸性配向軸の
ずらし方向が同一方向の場合、基板の界面付近の分子は
各基板の配向軸方向に配列するため、ねじれ配列状態が
より安定化され、前述の交流印加前処理の後のチルト角
θ′　の状態では準安定の配向状態となる。

前述の交流印加前処理の後のチルト角θ′　の状態では
界面付近の分子の分極が、一方の基板では内向きで、他
の基板では外向きの配列をとる必要がある。

液晶のねじれ配列方向と反対方向に一軸性配向軸をずら
した場合、すなわち、ねじれ配列方向と反対方向の角度
で一軸性配向軸を交差した場合、分子分極と界面との相
互作用による安定化エネルギーよりも、−軸性配向軸に
よる強制的なアンカリングによる安定化エネルギーの方
が大きく、従って安定なチルト角θ′　をもつ状態が実
現できる。

従、７て、透過率が高い強誘電性液晶素子を実現するた
めには、ねじれ配列状態を解消し、しかも交流印加前処
理によって付加された理想的な配列状態を安定化する方
向に一軸性配向軸に互いにずらすことが必要である。そ
の方向とは、液晶と基板界面によって決められるねじれ
角δをもつ液晶のねじれ配列方向の反対方向である。

比較例１実施例１の１．８μｍセルを作成した時に用いた配向制
御膜として、３．３’　、４．４’　−ジフェニルテト
ラカルボン酸無水物トｐ−フ二二レンジアミンとをｌ：
１のモル比で脱水縮合反応させて得たポリアミック酸の
３．５重量％Ｎ−メチル−２−ピロリドン液による塗布
膜を脱水閉環させて形成したポリイミド膜にラビング処
理したものに代えて使用したほかは、全（同様の方法で
液晶セルを作成した。

この液晶セルにおけるチルト角θと透過率を実施例１と
同様の方法で測定したところ、チルト角θは６°〜８°
で、その時の透過率は３〜５％程度であった。すなわち
、本比較セルは、双安定性カイラルスメクチック相で実
現したメモリー状態下でのチルト角が小さく、又その透
過率は表示装置に適用するには全（不十分である。

比較例２実施例１の１．８μｍセルを作成した時に用いた配向制
御膜として、３．３’　、４．４’　−ジフェニルテト
ラカルボン酸無水物と４．４′　−ジアミノジフェニル
とを１−１のモル比で脱水縮合反応させて得たポリアミ
ック酸の３．５重量％Ｎ−メチル−２−ピロリドン液に
よる塗布膜を脱水閉環させて形成したポリイミド膜にラ
ビング処理したものに代えて使用したほかは、全（同様
の方法で液晶セルを作成した。

この液晶セルにおけるチルト角θと透過率を実施例１と
同様の方法で測定したところ、チルト角θは６°〜７°
で、その時の透過率は３〜４％程度であった。

比較例３実施例１の１．８μｍセルを作成した時に用いた配向制
御膜として、３．３’　、４．４’　−ジフェニルテト
ラカルボン酸無水物と４．４′−ジアミノターフェニル
とを１：ｌのモル比で脱水縮合反応させて得たポリアミ
ック酸の３．５重量％Ｎ−メチル−２−ピロリドン液に
よる塗布膜を脱水閉環させて形成したポリイミド膜にラ
ビング処理したものに代えて使用したほかは、全く同様
の方法で液晶セルを作成した。

この液晶セルにおけるチルト角θと透過率を実施例１と
同様の方法で測定したところ、チルト角θは５°〜７°
で、その時の透過率は３〜４％程度であっ　テこ　。

実施例３−１１実施例１の１．８μｍセルで用いた配向制御膜を下記表
２に挙げた被膜をラビング処理したもにに代えて使用し
たほかは、実施例１と全く同様の方法で液晶セルを作成
してから、同様の方法で液晶セルにおけるチルト角θと
、その時の透過率を測定した。

その結果を表２に示す。

ｌｌ −１ζ、：′ｊ表　　　２３　　　前述のポリイミド（２）　　　　　　１２°　
　　　　１１％４　　　前述のポリイミド（３）　　　
　　　１４’　　　　　　１２％５　　　前述のポリイ
ミド（４）　　　　　　１１’　　　　　　１０％６　
　　前述のポリイミド（５）　　　　　　１２°　　　
　　１０％７　　　前述のポリイミド（６）９°　　　
　　　９％８　　　前述のポリイミド（７）　　　　　
　１４°　　　　　１２％９　　　前述のポリイミド（
８）　　　　　　１５°　　　　　１４％１０　　　　
前述のポリイミド（９）　　　　　　１５°　　　　　
１５％〔発明の効果〕本発明の配向制御によれば、強誘電性液晶、特に非らせ
ん構造によって得られる少なくとも２つの安定状態をも
つ強誘電性液晶のモノドメインを得ることができる点に
第１の効果を有し、さらに強誘電性液晶の非らせん構造
によって発現する少なくとも２つの安定状態下、特に双
安定状態下（すなわち、メモリー状態下）でのチルト角
θを増大させることができる点に第２の効果を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、らせん構造の強誘電性液晶を用いた液晶素子
を模式的に表わす斜視図である。第２図は、非らせん構
造の強誘電性液晶を用いた液晶素子を模式的に表わす斜
視図である。第３図は、基板の法線に沿ってねじれ配列
した液晶分子を模式的に表わす平面図である。第４図は
、本発明の液晶素子の１つの態様を表わす断面図である
。第５図は本発明の液晶素子で用いた一軸配向軸と液晶
分子の軸との関係を表わす平面図である。１＋ｌｂ　出ＢＲ’ｔ’＆

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一対の平行基板と、該一対の平行基板の面に対し
て実質的に垂直な複数の層を形成している分子の配列を
もつ強誘電性液晶を有する液晶素子において、前記一対
の平行基板のうちの少なくとも一方の基板が、前記複数
の層を一方向に優先して配向させる効果をもつ下記一般
式で示された単位をもつ高分子物質の被膜を有している
ことを特徴とする液晶素子。 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは少なくとも１つのアリール基をもつ２価の
残基である。）
（２）前記一般式中のＲが ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
、 ▲数式、化学式、表等があります▼又は▲数式、化学式
、表等があります▼ で示される２価の残基である特許請求の範囲第１項記載
の液晶素子。
（３）前記強誘電性液晶が、少なくとも２つの安定状態
をもつ液晶である特許請求の範囲第１項記載の液晶素子
。
（４）前記強誘電性液晶が双安定性をもつ液晶である特
許請求の範囲第１項記載の液晶素子。
（５）前記強誘電性液晶がカイラルスメクチツク液晶で
ある特許請求の範囲第１項記載の液晶素子。
（６）前記強誘電性液晶が非らせん構造のカイラルスメ
クチツク液晶である特許請求の範囲第１項記載の液晶素
子。