JPS62291621A - 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】 ３、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１表示特性を改善した液晶素子に関するものである
。

［従来の技術］ 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（Ｃｌａｒｋ）及びラガーウォル（Ｌａｇｅｒ
ｗａｌ　Ｉ）により提案されている（特開昭５６−１０
７２１６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（Ｓａｃ”）又はＨ相（Ｓ
ｓＨ”）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か期待されている。

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か効果的に起るような分子配
夕呼状態にあることが必要である。たとえばＳｖＣ″ま
たは５ＩｉＨ”相を有する強誘電性液晶については、Ｓ
ａｃ”または５ｓｌｌ″相を有する液晶分子相か基板面
に対して垂直て、したか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）か形成される必要
かある。

ところて、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ｕ４膜を用いる方法が知られＣいる。

この従来からの配向方法は、そのほとんどか双安定性を
示さないらせん構造をもつ強誘電性液晶に対するものて
あった。例えば、特開昭６０−６０−２３Ｏ６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
ークとラガウオー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、下達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１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
液晶てのチルト角（後述の第３図に示す角度）がらせん
構造をもつ強誘電性液晶てのチルト角■（後述の第２図
に示す五角錐の頂角の１／２に相当する）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１０°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、クラークとラガウオー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てのチルト角から
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
をもつはずであるか、実際には非らせん構造てのチルト
角θの方がらせん構造てのチルト角■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
ん構造てのチルト角■より小さくなる原因が非らせん構
造ての液晶分子のねじれ配列に帰因していることか判明
した。つまり、非らせん構造をもつ強誘電性液晶ては、
液晶分子が第４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４２より下基板に隣接する液晶
分子の軸４３（ねじれ配列の方向４４）へ連続的にねじ
れ角δてねしれて配列しており、このことが非らせん構
造てのチルト角θからせん構造てのチルト角■より小さ
くなる原因となっている。

尚、図中４１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一軸性配向軸を表わしている
。

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、 て表わされる。前述の非らせん構造におけるチルト角θ
は第１と第２の配向状態てのねし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、かかるチルト角０が２２．５″の角度の時最
大の透ｉＭ率となるか、双安定性を実現する非らせん構
造てのチルト角θは大きくてｌＯ°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％程度て十分なものとはならない問題かある
。

従って１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峙の透過率を向上
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１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。

［問題点を解決するための手段］及び［作　用コすなわ
ち、本発明は一対の平行基板と、該一対の平行基板の面
に対して垂直又は略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少なくとも一方の基板か前
記複数の層を一方向に優先して配向させる高分子物質の
被膜を有し、特に該高分子物質の被膜が同一分子内に親
水性部分と疎水性部分を併有した高分子化合物の単分子
膜又は単分子累積膜により形成されていることを特徴と
する液晶素子である。

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の液晶素子の一実施懲様を示す断面図
である。第１図に示す液晶素子は、一対の平行配置した
上基板１１ａ及び下基板１１ｂと、それぞれの基板に配
線した透明電極１２ａと＋２ｂを備えている。上基板１
１ａと下基板１１ｂとの間には強誘電性液晶、好ましく
は少なくとも２つの安定状態を示す非らせん構造の強誘
電性液晶１３が配置されている。

前述した透明電極１２ａと＋２ｂは、強誘電性液晶１３
をマルチプレクシング駆動するために、それぞれストラ
イプ形状で配線され、且つそのストライブ形状か互いに
交差して配置されていることか好ましい。

本発明の液晶素子は、基板１１ａとｌｌｂにそれぞれ高
分子化合物の単分子膜又は単分子累積膜により形成され
た配向制御膜１４ａと＋４ｂか配置されている。

本発明における単分子膜ヌは単分子累積膜を構成する高
分子化合物は、その分子内に疎水性部分及び親水性部分
を併有して、それらか高次構造上バランス良く配置して
いる高分子化合物であれば使用可能である。一般に疎水
性部分の構成要素として代表的なものは、アルキル基や
不飽和の炭化水素基てあって、直鎖状のものも分枝状の
ものも使用しつる。さらにはフェニル、ナフチル、アン
トラニル等の如き縮合多環フェニル基、ビフェニル、タ
ーフェニル等の鎖状多環フェニル基等の疎水基等が挙げ
られる。これらは各々単独又はその複数か組み合されて
上記分子の疎水性部分を構成する。

一方、親水性部分の構成要素として最も代表的なものは
、例えばカルボキシル基及びその金属塩並びにアミン塩
、スルホン酸基及びその金属塩並びにアミン塩、スルホ
ンアミド基、アミド基、アミノ基、イミノ基、ヒドロキ
シル基、４級アミノ基、オキシアミノ基、オキシイミノ
基、ジアゾニウム基、グアニジン基、ヒドラジン基、リ
ン酸基、ケイ酸基、アルミン酸基等の親水性基等が挙げ
られる。これらも各々単独又はその複数か組み合わされ
て上記分子の親水性部分を構成する。

ここで、分子内に親水性部分及び疎水性部分を有すると
は１例えば分子が上記のような親木基及び疎水基の両者
を分子内に１つずつ有するか、又は分子内に１つ以上の
親木基及び疎水基を有する場合には、分子全体の構成に
おいである部分か他の部分との関係において親水性であ
り、一方接者の部分は前者の部分との関係において疎水
性の関係を有することをいう。

高分子化合物においては疎水性基と親水性基は一次元配
タリのみならず、α−へリックスやβ−シート構造等の
二次構造やさらには立体的構造などの高次構造を有して
いるため、疎水性基と親水性基が高次構造的にバランス
良く分布していることか必要である。そして、これら高
次構造をもつ分子を高秩序に配列配向することにより、
従来の配向Ｍ制御膜にない配向制御機能か発現されるも
のと期待される。

本発明における単分子膜又は単分子累積膜な構成する上
記の如き高分子化合物の具体例としては、例えば下記の
如き高分子が挙げられる。

■、ポリペプチド誘導体 例えば、合成ポリペプチドとしては ■ポリーγ−メチルーＬ−グルタメイト（Ｐ＠ＬＧ）■
ポリーγ−ベンジルーＬ−グルタメイト（ＰＢＬＧ） ■ポリーε−ベンジルオキシカルボニル−し−リジン（
ＰＢＣＬ） などのアミノ酸及びその誘導体を脱水重合して得られる
分子量１万〜百万、好ましくは分子量１０万〜７０万の
ポリペプチド。

さらには天然の蛋白質として、例えば ■バクテリオロドプシン ■チトクロームＣ （Φカイモトリプシン ■ウシ血清アルブミン ■トリプシン などの粒状蛋白質か挙げられる。

■、無水アレイン酸ポリマー誘導体 例えば、 ■ポリ−ローオクタデシルビニルエーテル−マレイック
アンハイドライト ［株］ポリーオクタデセンー１−マレイックアンハイド
ライド ■ポリースチレンーマレイックアンハイドライド が挙げられる。分子ｉ　１，０００〜１００，０００の
ものが好ましくい。

■、ポリアミドＩｖ誘導体 ３、：ｌ’、　４．４’−ジフェニルテトラカルボン酸
＠又はピロメット酸Ｏ等の酸無水物とｐ−フェニレンジ
アミン［相］、４，４′−ジアミノジフェニル■及び４
．４′−ジアミノターフェニル［相］、さらには４．４
′−ジアミノジフェニルエーテルＯ等のジアミノ化合物
とのｌ：１脱水縮合により得られるポリアミド酸の長鎖
アルキルアミン塩（例えばＮ（ＣＨ，）　　＋　ＣＨ２
←ＣＨ：＋、　１０≦ｎ≦２５）が挙げられる。

これらのポリアミド酸の単分子膜は酸および熱処理によ
りポリイミド単分子膜になり、このポリイミド被膜を配
向制御膜として使用する。

本発明における単分子膜又は単分子累積膜の作成方法の
概要につき、一般に広く知られているクーン（Ｋｕｈｍ
）の研究グループが考案したラングミュア・プロジェッ
ト法の成膜装とを使用する場合を例として説明する。尚
、本例では単分子膜を展開する液体を水として説明を行
う。

まず、前述の分子を成膜分子とし、これをベンゼン、ク
ロロホルム等の揮発性溶媒に溶解する。

この溶液を入れた槽（トラフ）にスポイト等て滴下し、
水相上に該成膜分子の単分子膜を展開する。次に、単分
子膜が水相上を自由に拡散して拡がりすぎないようにす
るために設けられている浮子（または仕切板）を動かし
、単分子膜の展開面積を縮小して単分子膜が二次元固体
膜の状態になるまで、単分子膜に表面圧をかける。この
表面圧を維持しながら、基板を水面に垂直に且つこれを
横切るように静かに上下させることにより、単分子膜を
基板上に移し取る。中分子膜は以上て製造されるが、単
分子累積膜は、前記の上下の操作な緑り返すことにより
所望の累積度の単分子累積膜か形成される。

以上、クーン（Ｋｕｈｍ）の成膜装置によって単分子膜
又は単分子累積膜を作成する場合を示したが１本発明に
おける単分子膜又は単分子累積膜を作成するための装置
は上記例に限定されるものではなく、その他水平付着方
法や円筒回転法等のラングミュア・プロジェット法の原
理に基く成膜装置を広く使用することか回旋である。

このようにして、基板上に形成された高分子化合物の単
分子膜又は単分子累積膜は基板引き上げ方向に対して膜
構成分子が一定の配向特性を示すことが知られている。

したかって該高分子化合物の単分子膜又は単分子累積膜
は、そのディピング方向に一軸性の配向制御効果を持つ
。しかし本発明ては一軸性配向効果をより顕著にするた
め、該？ｉ分子膜又は単分子累積膜の表面にラビンク処
理を施すことか好ましい。そして、これらの配向制御膜
は、絶縁膜としての機走ももたせることが可能で、通常
５０Ａ〜ｌＪＬ程度、好ましくは１００Ａ〜１０００Ａ
の範囲の膜厚て形成される。

次に、本発明の液晶素子に用いられる一対の平行基板の
面に対して垂直な複数の層を形成している分子の配列を
もつ強誘電性液晶について説明する。

第２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。２１ａと２１ｂは、Ｉｎ２
Ｏ，、５ｎＯｚやＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘ
ｉｄｅ）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２２がガラス基板面
に対して垂直な層となるよう配向したＳ■Ｃ１（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（
Ｐよ）２４を有している。この時の五角錐の頂角をなす
角度がかかるらせん構造のカイラルスメクチック相ての
チルト角０を表わしている。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２
３のらせん構造がほどけ、双極子モーメント（Ｐよ）２
４はすべて電界方向に向くよう、液晶分子２３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、′尼
界無印加時には、も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、特に双安定状態なもつ第３図に示す強誘電性液晶素
子を用いることがてきる。すなわち、液晶セルの厚さを
充分に薄くした場合（例えばＩＪＬ）には、第３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（：１４ａ）又は下向き（
３４ｂ）のどちらかの状態をとり、双安定状態か形成さ
れる。このようなセルに第３図に示す如く一定の閾値以
上の極性の異なる電界Ｅａまたは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３］ａかあるいは
第２の安定状態３３ｂ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Ｉ／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
との利点は２つある。第１に、応答速度か極めて速いこ
と、第２に液晶分子の配向か双安定性を有することであ
る。第２の点を１例えば第３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３３　Ｂ
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か
、やはり電界を切ってもこの状態に留っている。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、０．５ル〜２０．、特に１μ
〜５鉢が適している。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−Ｔｆ、気光学装置は、
例えばクラークとラガパルにより、米国特許第４３６７
９２４号明細書て提案されている。

本発明の液晶素子で用いることができる強請電性液晶と
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（ＨＯＢ八ｃへｃ）
、ｐ−デシロキシベンシリデンーｐ’−アミノ−２−メ
チルブチル−α−シアノシンナメート（ＤＯＢＡＭＢＣ
Ｇ）、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（ＴＤ
ＯＢＡＭＢＣＣ）　、　ｐ−才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−メチルブチル−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）ツチルレゾシリデンー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′−カ
ルボキシレート、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かでき、これらは単独
又は２ａ以上組合せて用いることかでき、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
を含有させることかできる。

又、本発明では強誘電性液晶としてカイラルスメクチッ
ク相を用いることかでき、具体的には、カイラルスメク
チックＣ相（ＳｍＣ”）　、　Ｈ相（ＳｍＨ”）、Ｉ相
（Ｓｎｌ”）　、　Ｋ相（ＳｓＫ”）やＧ相（ＳｍＧ”
）を用いることかてきる。

次に、本発明においては、前述した配向制御膜１４ａと
＋４ｂのラビング軸などの一軸性配向軸を互に平行又は
交差させることかできるが、特に第５図に示す様に一軸
性配向軸を交差させることか好ましい。

即ち、第５図に示す様に、上基板と下基板に形成する−
・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か第４図に示すねしれ配列の方向４４と
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ては降温下で一軸性配向軸５１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）ての液晶分子の軸５４からチルト角０（又は−
〇）をもって液晶分子か配向し、第１と第２の安定状７
？＋（チルト角θのとき第１の安定状態、チルト角−θ
の時第２の安定状態）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かてきる。

本発明の好ましい具体例では、交流印加前処理により前
述したチルトθをらせん構造てのチルト０と等しいか、
あるいは同程度の角度まで増大させることかてきる。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３０〜１５
０ボルトて周波数１０〜５００Ｈｚ　、好ましくはＩｎ
〜２００ｆｌｚを用いることができ、その印加時間を数
秒〜１０分間程度で交流印加前処理を施すことかてきる
。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て行なわ
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かてきる。

かかる交流印加前処理は、本発明者らか行なった実験、
すなわち第４図又は第５図に示す双安定状態をもつ強請
電性液晶素子に交流電場を印加すると、印加前のチルト
角θからせん構造てのチルト０と同程度にまて増大させ
たチルト角θ′とすることかでき、しかも第５図に示す
状態の場合てはかかる交流印加を除去した後てあっても
その増大されたチルト角θ′を維持することがてきる。

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°Ｃで５　ｎｃ／ｃｍ２以上、好ま
しくは１０ｎｃ／ｃｍ”−３００ｎｃ／ｃｍ”　　；　
ｎｃ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１００延セルて三角波印加法８に
より測定することがてきる。

１ジヤパニーズ・ジャーナル・才ブ・アプライド°フィ
ジックス　（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“ダイ
レックト・メソッド・クイズ・トライアングラ−・ウエ
ーブズ・フォー・メジャーリング・スボンタナス・ボー
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　Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ　Ｗａｖｅｓｆｏｒ　
　Ｍｅａｓｕｒ’ｒｎｇ　　５ｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　
　Ｐｏ１ａｒｉｚａｔｉｏｎ　　１ｎＦｅｒｒｏｅｌｅ
ｃｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ”）による
。

本発明では、前述した配向制御膜１４ａと１４ｂのうち
、一方の配向制御膜の使用を省略することかできる。又
、本発明の別の具体例では、前述した配向制御Ｊｇｉ１
４ａと１４ｂ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てきる
。又、他の配向制御膜としてＳｉＯやＳｉＯ□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。

［実施例］ 以下、本発明を実施例及び比較例を示し、さらに具体例
を挙げて説明する。

実施例１ ２枚の０．７１１層厚のガラス板を用意し、それぞれの
ガラス板の上に１００ＯＡのＩＴＯ電極を形成した。

次に１合成ポリペプチドのポリーγ−ベンジルーＬ−グ
ルタメイト（ＰＢＬＧ■１分子量６４万）を塩化メチレ
ンに溶解（濃度１　ｒａｇ／ｍｆ！　）　Ｌ／た後、温
度１７°Ｃの純水（伝導度０．０３ｇ５／ｃ＋ｓ　）の
上に展開した。

溶媒の塩化メチレンを蒸発除去したのち、表面圧を５　
ｄｙｎ／ｃｍまで高め、一層の巾分子膜を水面上に形成
した。表面圧を５　ｄｙｎ／ｃｍに保ち、１．５時間放
置した後、上記ＩＴＯ基板を水面を横切る方向に上下速
度２．５ｍｍ／分て静かに上下して２０層に累積した。

この累積条件では、引き上げ時にのみＰＢＬＧか累積さ
れ、Ｚ型の単分子累積膜（膜厚的２２ＯＡ　）を得た。

このＰＢＬＧの単分子累積膜には、さらにディッピング
方向と平行に布によるラビング処理かなされ、配向制御
膜とした。それぞれの配向制御膜におけるラビンタ軸が
、互に平行となる様に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１．８μ■セルという）に下達の
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℃ハで３０°Ｃ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。

混合液晶 （重量比） ＣＨ３ ＣＨ。

（Ｓａｃ”の温度範囲：３〜３５℃） 直交ニコル下てこのセルを！ｔＩ！察すると、一様て欠
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か得られていた。

この液晶セルにパルス電界（２０Ｖ　、　５００ｐｓｅ
ｃ　）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
ながら透過光量か最も低くなる最暗状ｙＥ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（−２
０Ｖ　、　５００鉢ｓｅｅ　）を印加することによって
、もう一方の安定分子配列状態に転移させて明状態とし
た後、再び液晶セルを回転させて最暗状態となる角度を
見つけた。以上２つの岐暗状態の位置は、液晶の安定な
平均的分子軸を検出していることに対応し、これら２つ
の状態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、
１４′″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、そのチルト角か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ての
透過光量を測定したところ、１２％であった。この時の
透過光量のυ−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。この測定のために、前述の液晶セルて用いた
１、８１のフォトレジストスペーサに代えて、３．０μ
ｍのアルミナビーズな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゜０＃１１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、前述のねしれ角δに相当している。

従って、前述の３．昨■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’ｌ−〜５
°回転し、次いで液晶セルを回転して暗状態を捜すこと
かできた。また、偏光子を直交ニコルから正方向に４〜
５°回転しても同様に暗状態か得られた。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袖が４〜５°
のねじれ角δをもってねじれていることか判った。

実施例２ 実施例１の１．８ｐｍ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、実施例１と全く同様の
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１４
°であった。これら２つの液晶セルは、何れも５ｔａｂ
”の高温側にＳｍＡが存在しているか、５ｒｓＡ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ボ
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
。この結果を下記の表１に示す。

表　　　　１ この２種の液晶セルについて、前述の３鰺ｌセルの液晶
素子てのねじれ角δを測定した時の方法と同様の方法て
第４図に示すねしれ角δを測定したところ、交差角−４
５°と一２０＠の交差ラビング軸を用いた液晶素子ては
、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
あることか判った。しかも交差角−４５°と一２０°の
交差ラビング軸を用いた液晶素子ては＋２０ボルトと一
２０ボルトの駆動用矩形パルスを１　ｍ５ｅｃて交互に
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５９−１９：１４２６号公報
や特開昭５９−１９：１４７号公報に記載された様な時
分割駆動法を適用した場合てあっても、最大チルト角θ
′を維持することがて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Ｉｓ％て
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か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て、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
て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、−軸配向性軸に
よる強制的なアシ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。

従って、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夕嗜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
カルボン酸無水物とｐ−フェニレンジアミンとをｌ：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塗布膜にラビング
処理したものに代えて使用したほかは、全く同様の方法
て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６９〜８８
て、その蒔の透過率は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て実
現したメモリー状！８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く不十分である。

比較例２ 実施例１１７）１．８ｇ−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ｌ：ｌのモル比て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塗布膜に
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６″〜７°
て、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１．８ｇｍ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
１：１のモル比て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塗布膜にラ
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０は５″〜７°
で、その時の透過率は３〜４％程度であった。

実施例３ 実施例１の１．８μ■セルを作成した時に用いた配向制
御膜にラビング処理を施さなかった以外は、実施例１と
全く同様の方法て液晶セルを作成した。

この液晶セルにおけるチルト角０と透ｉＩ！Ｓ−Ｆを実
施例１と同様の方法で測定したところ、チルト角０は１
３°で、その時の透過率は１１％てあった。

実施例４〜８ 実施例１の１．８μｍセルて用いた配向制ｇｇ膜を下記
の表２に挙げた単分子累積膜をラビング処理したものに
代えて使用したほかは、￥雄側１と全く同様の方法て液
晶セルを作成してから、同様の方法て液晶セルにおける
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。

［発明の効果］ 本発明の液晶素子による配向制御によれば１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ｙ島をもつ強誘電性液晶のモノドメインを得る
ことかできる点に第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）てのチルト角θを増大させることがてきる点に第
２の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶素子の１つの実施態様を表わす断
面図、第２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、第３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
、第４図は基板の一軸性配向軸と非らせん構造の強誘電
性液晶分子の軸との関係を表わす説明図、第５図は本発
明の液晶素子て用いた一軸配向軸と液晶分子の軸との関
係を表わす説明図である。 ｔｅａ・・・上基板　　　　　１１ｂ・・・下基板１２
ａ、１２ｂ・・・透明電極　　１３・・・強誘電性液晶
１４ａ、＋４ｂ　−＝配向制御７１９　２１−・・基板
２２・・・液晶分子層　　　　２３・・・液晶分子２４
・・・双極子モーメント　３３ａ・・・第１の安定状態
１３ｂ・・・第２の安定状態 ３４ａ・・・上向き双極子モーメント ３４ｂ・・・下向き双極子モーメント ■・・・らせん構造でのチルト角 θ・・・非らせん構造でのチルト角 Ｅａ、Ｅｂ・・・電界

Claims (5)

【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
   て垂直又は略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高分子物質の被膜を
   有し、特に該高分子物質の被膜か同一分子内に親水性部
   分と疎水性部分を併有した高分子化合物の単分子膜又は
   単分子累積膜により形成されていることを特徴とする液
   晶素子。
2. （２）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。
3. （３）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。
4. （４）前記強誘電性液晶がカイラルスメクチック液晶で
   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非らせん構造のカイラルスメ
   クチック液晶である特許請求の範囲第１項記載の液晶素
   子。