JPS62170938A - 液晶素子 - Google Patents

液晶素子

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JPS62170938A
JPS62170938A JP1233786A JP1233786A JPS62170938A JP S62170938 A JPS62170938 A JP S62170938A JP 1233786 A JP1233786 A JP 1233786A JP 1233786 A JP1233786 A JP 1233786A JP S62170938 A JPS62170938 A JP S62170938A
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liquid crystal
tables
formulas
tilt angle
polyimide
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JP1233786A
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English (en)
Inventor
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
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films

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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1 2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1 p−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   2 3   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 (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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. (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. (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. (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. (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。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6398632A (ja) * 1986-10-15 1988-04-30 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 液晶電気光学装置

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JPS6398632A (ja) * 1986-10-15 1988-04-30 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 液晶電気光学装置

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