JPS62291622A - 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ｖノ御する型の表示素子
かクラーク（Ｃ１ａｒｋ）及びラガーウオル（Ｌａｇｅ
ｒｗａｌｌ）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（５ＩＩＣ”）又はＨ相（
ＳｍＨ”）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てあり、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か所定
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
つの安定状態の間ての変換が効果的に起るような分子配
列状態にあることか必要である。たとえばＳａｃ”また
はＳ＋ａＨ”相を有する強誘電性液晶については、　Ｓ
ａｃ”または５１１８相を有する液晶分子相が基板面に
対して垂直て、したかって液晶分子軸か基板面にほぼ平
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か知られている。

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で
あった。例えば、特開昭６０−２：１０６３５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
の状態下て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、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）からせん
構造をもつ強誘電性液晶でのチルト角０（後述の第２図
に示す三角錐の頂角の１／２に相当する）と較べて小さ
くなっていることか判明した。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ｌＯ°程度で、その時の透過率
はせいぜい３〜５％程度てあった。

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でのチルト角から
せん構造をもつ強誘電性液晶て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の方からせん構造てのチルト角■より小さくなって
いる。しかも、この非らせん構造てのチルト角０がらせ
ん構造てのチルト角０より小さくなる原因が非らせん構
造ての液晶分子のねし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ては、
液晶分子か第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）へ連続的にねし
れ角δてねじれて配列しており、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。

尚１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
。

ところて、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の配向状態でのねじれ配タクした液晶分子
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Ｏか２２．５°の角度の時
最大の透過率となるか、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１０°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
。

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Ｗ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］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か同一分子内に親
木性部分と疎水性部分を併有して単分子膜又は単分子累
積膜として成膜された単量体を重合して得られる高分子
物質により形成され、さらに前記基板表面に前記単分子
膜又は単分子累積膜を一方向に優先して配向させるため
のラビング処理が施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１本発明の液晶素子の一実施態様を示す断面図
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１２ｂ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か配置されている。

前述した透明電極１２ａと１２ｂ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、且つそのストライプ形状が互いに
交差させ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にそれぞれ重
合性単分子膜あるいは単分子累積膜て形成された高分子
物質の被膜からなる配向制御１膜１４ａと１４ｂか配置
されている。

本発明における単分子膜又は中分子累積膜を構成する分
子は、その分子内に重合性部を有し、さらに疎水性部分
及び親木性部分を併有する分子であれば使用可能である
。

このような分子の重合性部位の構成要素として代表的な
ものは、ビニレン、ビニリデン、アセチレン基等を少な
くとも１個もつ不飽和炭化水票基てあって、直鎖状のも
のも分枝状のものも使用しうる。

これらの重合性部位は疎水性を示すか、他の疎水性部分
を構成する基としては、例えばフェニル、ナフチル、ア
ントラニル等の如き縮合多環フェニル基、ビブエニル、
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、親木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
、スルホン耐大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木性基等が挙げ
られる。これらも各々単独又はその複数が組み合わされ
、て上記分子の親木性部分を構成する。

ここで、分子内に親木性部分及び疎水性部分を有すると
は２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木性てあ
り、一方後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。

本発明における単分子膜又は単分子累積膜を構成する上
記の如き分子の具体例としては、例えば下記の如き一般
式（Ｉ）、（ＩＩ）て示される分子か挙げられる。

■　Ｒ，＋ＣＩＩ□←Ｘ−Ｒ２−−−−−−（Ｉ　）（
式中、Ｘ＝Ｃ０Ｏ，Ｃ０ＮＨ，０ＣＯ１ＲＩ＝ＣＨ３−
、ＣＨ２＝ＣＨ−２Ｒ２＝Ｈ，−ＣＨ＝ＣＩ＋□、　−
Ｃ（ＣＬ）＝Ｃ１１２，−ＣＨ２＝Ｈ＝（：）Ｉ２．１
０≦ｎ≦２５を示す） ■　Ｈ（−ＣＨ，←Ｃ＝＝　Ｃ−Ｃ；　Ｃ（−ＣＨ２←
Ｘ−Ｒ２（［１）（式中、　Ｘ＝Ｃ０Ｏ，Ｃ０ＮＨ，０
ＣＯ１Ｒ２＝Ｈ，−ＣＨ＝ＣＨ，。

−Ｃ（ＣＨ３）＝ＣＨ２，−ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ２，０≦
ｍ、ｎ、ｌＯ≦ｌｌ＋ｎ≦２５を示す） 本発明における単分子膜又は弔分子累！ＩＬ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（Ｋｕ
ｈｍ）の研究グループが考案したラングミュア・プロジ
ェット法の成膜装置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１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）にスポイト等で滴下し、
水相上に該成膜分子の中分子膜を展開する。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
、単分子膜の展開面精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。単分子膜は以上で製造されるが、単
分子累積膜は、前記の上下の操作を繰り返すことにより
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中分子膜
又は単分子累積膜を作成する場合を示したか、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てはなく、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可ス克である。

このようにして、基板上に形成される単分子膜又は単分
子累積膜は高密度で高度な秩序性を有しているので、好
適な方法、例えば紫外線あるいはＸ線等のエネルギーを
照射して単量体を重合することにより、薄く均質な高分
子物質の被膜を形成することかてきる。これらの高分子
物質の被膜は絶縁膜としても機能をもたせることか可能
で１通常１００Ａ〜１ル程度、好ましくは２００Ａ〜１
００ＯＡの範囲の膜厚て形成される。

前述し・だ液面上に展開された単分子膜を基板に移し取
る際に、外因子を与えることて、累ａ後の膜構成分子の
配列もしくは配向を高め、−軸性の配向軸方向の制御か
可１七となる。外因子とは具体的には基板表面形状（凸
凹）である。即ち、該外因子は基板表面のラビング処理
により一軸性配向処理を施すことによって得ることがて
きる。本発明てはＩＴＯの電極か形成されたガラス基板
に直接ラビング処理を行うか、該ＩＴＯ電極基板上にポ
リイミド等の従来液晶配向制御８１Ｉ１２として使用さ
れている高分子被膜を設け、該高分子被膜のラビング処
理によっても一軸性配向処理を施すことができる。

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，、ＳｎＯ，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）
てあり、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！１ｃ″（カイ
ラルスメクチックＣ相）の液晶か封入されている。太線
て示した線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工）２４を有している。この時の三角錐の頂角をな
す角度か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■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
２３のらせん構造かほどけ、双極子モーメント（Ｐよ）
２４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、電界
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、特に双安定状態をもつ第３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１延）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（３４ａ）又は下向き（３４
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！ｇ３３ａかあるいは第
２の安定状態３：＋ｂ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
との利点は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。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　ＪＬ〜２０ＩＬ、特に
１μ〜５終が適している。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ハルにより、米国特許第４３６７
９２４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）−（ＤＯＢ八Ｍへ
Ｃ）　、　Ｐ−ヘ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（ＩＩＯＢＡＣＰ
Ｃ）、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（ＤＯ８Ａ
ＭＢＣ１？）、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（ＴＯＯＢＡＭＢＣＣ）　、　　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）プ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−（２１−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ができ、こ
れらは単独又は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て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。

又１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てき、具体的には、カイラルスメク
チックＣ相（Ｓａｃ”）　、　Ｈ相（ＳｍＨ”）　、　
Ｉ相（Ｓｓｌ”）、に相（ＳｍＫ’）やＧ相（ＳｍＧ”
）を用いることができる。

次に、本発明においては、上下配向制ｍ膜の一軸性配向
軸は互いに平行又は交差させることがてきるか、本発明
では、第５図に示す様に−軸性配自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４図に示すねじれ配列の方向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
メクチック相で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（Ｓ■Ａ）
での液晶分子の軸５４からチルト角θ（又は−〇）をも
って液晶分子が配向し、第１と第２の安定状態（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。

この液晶素子ては、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できる。

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をらせん構造でのチルト■と等しいか、
あるいは同程度の角度まて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ボルトで周波数ＩＯ〜５００Ｈｚ　、好ましくは１０
〜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４図又は第５図に示す双安定状態をもつ強誘
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がらせん構造でのチルト■と同程度にまで増大させ
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であっても
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°Ｃで５　ｎｃ／ｃｍ２以上、好ま
しくは１Ｏｎｃ／ｃｍ２〜３００ｎｃ／ｃｍ２；　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１００ＪＬセルで三角波印加法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・オブ・アプライド°フィ
ジックス　（Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ
　ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）　２２　（１０）号
、６６１〜６６３頁（１９８：１年）に掲載されたケー
・ミャサト（に、　Ｍｉｙａｓａｔｏ）らの共著の“ダ
イレックト・メソッド・ウィズ・ドライアングラ−・ウ
エーブズ・フォー・メジャーリンク・スボンタナス・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”（”Ｄｉｒｅｒ：ｔ　Ｍｅｔｈｏｄ
　ｗｉｔｈ　Ｔｒｉａｎｇｕ！ａｒ　Ｗａｖｅｓｆｏｒ
　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　５ｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　Ｐｏ
１ａｒｉｚａｔｉｏｎ　１ｎＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ　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３１１ｒｇの使用を省略することかで
きる。又、本発明の別の具体例ては、前述した配向制御
膜１４ａ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かで
きる。又、他の配向制御膜としてＳｉＯや５ｉｎ２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０．７ｆｆｉ−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
。

この［ＴＯ電極基板にラビング処理かなされ、その際そ
れぞれの配向制御膜の一軸性配向軸かセル組した時に互
いに平行となる様にラビング軸を決定した。そして、該
ラビング軸が中分子成膜装置の水面に垂直又は略垂直に
なる様に［ＴＯ電極基板を保持した。

次に、ω−トリコセン酸をクロロホルムに溶解（５度１
　ｒ１ｇ／ｒｓＲ）　シタ後、ＫＨＣＯ：ｌ　テｐＨ６
、８ニ調整されたＣｄＣｆ！２水溶液（濃度４　Ｘ　１
０−’ｍｏｌ／ｊ）、水温２０℃）上に展開した。

溶媒のクロロホルムを蒸発除去した後、表面圧を３０ｄ
ｙｎ／ｃ＋ｓまで高め単分子膜を形成した。表面圧を一
定に保ちながら、上記ＩＴＯ基板を水面を横切る方向に
上下速度５　ｍｍ／分て静かに上下して１０層に累積し
た。

このようにして重合性単分子累積膜を形成した基板をｘ
１１Ｉｉｔリソグラフィー用のＸ線照射装首（Ｒｈ　　
Ｌ（Ｘ線、線源−基板間圧＠　：　１０ｃｍ、入射Ｘ線
：　２０ｍＪ／ｃｏ＋２・ｍ１ｎ）に入れ１分間露光し
て重合処理を施した。

基板のラビング軸が互いに平行となる様に２枚の電極基
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１等方相から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°Ｃて行った。

混合液晶 （重量比） Ｈ３ Ｃ！（３ Ｈ３ （５ＩＩＣ”の温度範囲；３〜３５°Ｃ）直交ニコル下
て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、５００μｓｅｃ　
）を印加することにより、一方の安定状８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　
、　５００ｐｓｅｃ　）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つの最暗状態の位置は、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
の間の角度かチルト角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での透
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。この測定のために、前述の液晶セルて用いた
１、８μｌのフォトレジストスペーサに代えて、３．０
μＩのアルミナビーズなスペーサとして用いたほかは、
全く同様の方法て液晶セル（３，０ｐｍ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３．０１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４〜６°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４〜６°
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袖が４〜６°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１．８１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ＳｍＣ”
の高温側にＳｍＡが存在しているが、ＳｍＡ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３ｐｍ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４図に示すねじれ角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−４５３と一２０°の
交差ラビング軸を用いた液晶素子では＋２０ボルトと一
２０ボルトの駆動用矩形パルスをｌ　５ｓｅｃ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
特開昭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１７％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、
外向きかか、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′の状態て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、一方の基板ては内向きで、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か大きく、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、透過率か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１．８ｐｍ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く不十分である。

比較例２ 実施例１の１．８μ層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
：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１．８ｇｍ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％程度であった。

実施例３ 実施例１の１．８ｇｍセルで用いた透明電極基板に代え
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　ＩＴＯ
電極上に形成した後、該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を施した透明電極基
板を用いて、実施例１と同様な方法で、ω−トリコセン
酸を２層累積して重合した。そして実施例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１３＠で、その時の透過率は１２％
であった。

実施例４〜７ 実施例１の１．８Ｂセルで用いた配向制御膜を下記の表
２に挙げた被膜に代えて使用したほかは、実施例１と全
く同様の方法て液晶セルを作成してから、同様の方法で
液晶セルにおけるチルト角０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、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）でのチルト角θを増大させることができる点に第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
明の液晶素子で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。 １１ａ・・・上基板　　　　　１１ｂ・・・下基板１２
ａ　、　１２ｂ・・・透明電極　　１３・・・強誘電性
液晶１４ａ、１４ｂ・・・配向制御膜　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
３３ｂ・・・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が同一分子内に親水性部
   分と疎水性部分を併有して単分子膜又は単分子累積膜と
   して成膜された単量体を重合して得られる高分子物質に
   より形成され、さらに前記基板表面に前記単分子膜又は
   単分子累積膜を一方向に優先して配向させるためのラビ
   ング処理が施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。