JP3472189B2 - キャリア輸送素子及び発光素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な液晶素子と
その製造方法、液晶の配向制御方法に関し、さらに該液
晶素子を用いた、ＬＥＤ等の発光素子や電子写真等に適
したキャリア輸送素子に関する。
その製造方法、液晶の配向制御方法に関し、さらに該液
晶素子を用いた、ＬＥＤ等の発光素子や電子写真等に適
したキャリア輸送素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、有機化合物を用いた、半導体素子
等キャリア輸送素子の検討が行われてきている。最もポ
ピュラーには、電子写真プロセスにおける有機感光半導
体が挙げられ、その生産性、機能性などにおける優位性
から広く複写機、電子写真プリンタに使用されている。
また、近年では、ＥＬ素子或いはＬＥＤ素子といわれる
発光素子において、有機材料を用いる研究開発が活発に
行われており、例えば、Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇらによるキャ
リア移動層と発光層の機能分離による有機ＥＬ発光素子
の飛躍的機能改善研究（アプライド・フィジックス・レ
ター、５１巻、９１３頁、１９８７年）や、パイオニア
株式会社による最近の信頼性向上への諸検討（例えば、
日経ＢＰ社発行、フラットパネル・ディスプレイ、１９
９９，２１２頁）が挙げられる。
等キャリア輸送素子の検討が行われてきている。最もポ
ピュラーには、電子写真プロセスにおける有機感光半導
体が挙げられ、その生産性、機能性などにおける優位性
から広く複写機、電子写真プリンタに使用されている。
また、近年では、ＥＬ素子或いはＬＥＤ素子といわれる
発光素子において、有機材料を用いる研究開発が活発に
行われており、例えば、Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇらによるキャ
リア移動層と発光層の機能分離による有機ＥＬ発光素子
の飛躍的機能改善研究（アプライド・フィジックス・レ
ター、５１巻、９１３頁、１９８７年）や、パイオニア
株式会社による最近の信頼性向上への諸検討（例えば、
日経ＢＰ社発行、フラットパネル・ディスプレイ、１９
９９，２１２頁）が挙げられる。
【０００３】このような状況下、液晶材料を半導体素子
等キャリア輸送素子、或いはＥＬ素子やＬＥＤ素子等の
発光素子に応用しようという動きがある。即ち、液晶の
高度な秩序構造を用いて高性能の素子を作製しようとい
うものである。例えば、半那による液晶性有機半導体材
料の研究（応用物理、６８巻、１号、２６頁、１９９９
年）があり、スメクチック液晶の高キャリア移動特性が
あることが確認されている。また、Ａ．Ｍ．ｖａｎ ｄ
ｅ Ｃｒａａｔｓ等によれば、ディスコティック液晶に
おいても高キャリア移動特性があることが確認されてい
る（アドバンスマテリアルズ、１９９６年、８巻、８２
３頁）。
等キャリア輸送素子、或いはＥＬ素子やＬＥＤ素子等の
発光素子に応用しようという動きがある。即ち、液晶の
高度な秩序構造を用いて高性能の素子を作製しようとい
うものである。例えば、半那による液晶性有機半導体材
料の研究（応用物理、６８巻、１号、２６頁、１９９９
年）があり、スメクチック液晶の高キャリア移動特性が
あることが確認されている。また、Ａ．Ｍ．ｖａｎ ｄ
ｅ Ｃｒａａｔｓ等によれば、ディスコティック液晶に
おいても高キャリア移動特性があることが確認されてい
る（アドバンスマテリアルズ、１９９６年、８巻、８２
３頁）。
【０００４】しかしながら、液晶を高度に配向した状態
で使用しようとするとき、それを実現するために通常配
向膜（配向制御膜）の存在が不可欠である一方、以上で
述べてきた素子においては配向膜が性能を阻害する面が
あるためほとんどのケースで配向膜は使用されておら
ず、使用されている場合でも配向膜層が液晶層と他の
層、典型的には電極と直接接することができず、特にＥ
ＬやＬＥＤ素子においては性能ダウンが著しく、高度に
配向した状態での使用はほとんどの場合不可能となって
いた。わずかに配向可能な例としては、２枚の基板間で
のシェアリング法によるもの、２枚の基板間にディスコ
ティック液晶を挟み込む方法があった。しかし、前者は
再現性、大面積化といった面で生産性に乏しく、後者
は、２枚の硬い例えばガラス板のようなもので挟み込む
構成しかなり得ず、また、その均一性も不十分である一
方、ディスコティック液晶においてのみ適用可能であ
る。
で使用しようとするとき、それを実現するために通常配
向膜（配向制御膜）の存在が不可欠である一方、以上で
述べてきた素子においては配向膜が性能を阻害する面が
あるためほとんどのケースで配向膜は使用されておら
ず、使用されている場合でも配向膜層が液晶層と他の
層、典型的には電極と直接接することができず、特にＥ
ＬやＬＥＤ素子においては性能ダウンが著しく、高度に
配向した状態での使用はほとんどの場合不可能となって
いた。わずかに配向可能な例としては、２枚の基板間で
のシェアリング法によるもの、２枚の基板間にディスコ
ティック液晶を挟み込む方法があった。しかし、前者は
再現性、大面積化といった面で生産性に乏しく、後者
は、２枚の硬い例えばガラス板のようなもので挟み込む
構成しかなり得ず、また、その均一性も不十分である一
方、ディスコティック液晶においてのみ適用可能であ
る。
【０００５】このような状況下、一軸性を付与し得るネ
マチック、スメクチック液晶を含み、広範な液晶材料を
高度に配向する、しかも配向膜層による性能阻害を回避
できる手法、構成、素子が待望されている。また、その
ような状況であるがために、液晶の高度な配向状態を利
用した、新規な機能素子の提案が極めて制限されてい
る。
マチック、スメクチック液晶を含み、広範な液晶材料を
高度に配向する、しかも配向膜層による性能阻害を回避
できる手法、構成、素子が待望されている。また、その
ような状況であるがために、液晶の高度な配向状態を利
用した、新規な機能素子の提案が極めて制限されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、液晶材料をキャリア輸送素
子や発光素子に使用するに際し、高度に配向した液晶構
造を用いて新規な液晶素子を提案することにある。ま
た、高度に配向した液晶構造を用いて、新規な液晶素子
を提案することにある。
従来技術の問題点を解決し、液晶材料をキャリア輸送素
子や発光素子に使用するに際し、高度に配向した液晶構
造を用いて新規な液晶素子を提案することにある。ま
た、高度に配向した液晶構造を用いて、新規な液晶素子
を提案することにある。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のキャリア輸送素
子は、電極を備えた一枚の基板上に、液晶に対する一軸
配向規制力を有する配向制御層が選択的に設けられ、液
晶を該基板上に有し、該液晶が等方相−スメクチック液
晶相の相転移を示し、基板上において降温時に等方相か
らスメクチック液晶相への相転移過程において、上記配
向制御層と接する領域からスメクチック液晶相への転移
が生じて、該配向制御層の一軸配向規制力の規制軸方向
に沿って連続的にスメクチック液晶相転移領域が拡大し
配向状態が形成されたものである液晶素子を用い、液晶
としてキャリア輸送能を有する液晶を用いたことを特徴
とする。
子は、電極を備えた一枚の基板上に、液晶に対する一軸
配向規制力を有する配向制御層が選択的に設けられ、液
晶を該基板上に有し、該液晶が等方相−スメクチック液
晶相の相転移を示し、基板上において降温時に等方相か
らスメクチック液晶相への相転移過程において、上記配
向制御層と接する領域からスメクチック液晶相への転移
が生じて、該配向制御層の一軸配向規制力の規制軸方向
に沿って連続的にスメクチック液晶相転移領域が拡大し
配向状態が形成されたものである液晶素子を用い、液晶
としてキャリア輸送能を有する液晶を用いたことを特徴
とする。
【００１０】また本発明の発光素子は、上記電極を備え
た一枚の基板上に、液晶に対する一軸配向規制力を有す
る配向制御層が選択的に設けられ、液晶を該基板上に有
し、該液晶が等方相−スメクチック液晶相の相転移を示
し、基板上において降温時に等方相からスメクチック液
晶相への相転移過程において、上記配向制御層と接する
領域からスメクチック液晶相への転移が生じて、該配向
制御層の一軸配向規制力の規制軸方向に沿って連続的に
スメクチック液晶相転移領域が拡大し配向状態が形成さ
れたものである液晶素子を用い、少なくとも発光層を有
することを特徴とする。
た一枚の基板上に、液晶に対する一軸配向規制力を有す
る配向制御層が選択的に設けられ、液晶を該基板上に有
し、該液晶が等方相−スメクチック液晶相の相転移を示
し、基板上において降温時に等方相からスメクチック液
晶相への相転移過程において、上記配向制御層と接する
領域からスメクチック液晶相への転移が生じて、該配向
制御層の一軸配向規制力の規制軸方向に沿って連続的に
スメクチック液晶相転移領域が拡大し配向状態が形成さ
れたものである液晶素子を用い、少なくとも発光層を有
することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に用いる液晶素子の
構造を実施形態を挙げて説明する。
構造を実施形態を挙げて説明する。
【００１２】図１は本発明に用いる液晶素子の一実施形
態の基本構造を模式的に示す断面図である。図中、１１
は好ましくはスメクチック液晶組成物からなる液晶層で
ある。１２は基板であり、必要に応じて、ガラス、プラ
スチック等透明性の高い材料が用いられる。１４は液晶
層１１に電圧を印加するための電極である。
態の基本構造を模式的に示す断面図である。図中、１１
は好ましくはスメクチック液晶組成物からなる液晶層で
ある。１２は基板であり、必要に応じて、ガラス、プラ
スチック等透明性の高い材料が用いられる。１４は液晶
層１１に電圧を印加するための電極である。
【００１３】図１において１６が液晶の配向状態に影響
を与える配向制御層であり、基板１２上に一軸配向処理
を施されて設けられ、一軸配向規制力を有する。このよ
うな配向制御層の形成方法としては、例えば、基板１２
上に溶液塗工または蒸着、或いはスパッタリング等によ
り、一酸化珪素、二酸化珪素、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
物などの無機物やポリビニルアルコール、ポリイミド、
ポリイミドアミド、ポリエステル、ポリアミド、ポリエ
ステルイミド、ポリパラキシレン、ポリカーボネート、
ポリビニルアセタール、ポリビニルクロライド、ポリス
チレン、ポリシロキサン、セルロース樹脂、メラミン樹
脂、ウレア樹脂、アクリル樹脂などの有機物を用いて被
膜形成した後、表面をビロード、布或いは紙等の繊維状
のもので摺擦（ラビング）することにより得られる。ま
た、ＳｉＯ等の酸化物或いは窒化物などを基板の斜方か
ら蒸着する方法なども用いられ得る。
を与える配向制御層であり、基板１２上に一軸配向処理
を施されて設けられ、一軸配向規制力を有する。このよ
うな配向制御層の形成方法としては、例えば、基板１２
上に溶液塗工または蒸着、或いはスパッタリング等によ
り、一酸化珪素、二酸化珪素、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
物などの無機物やポリビニルアルコール、ポリイミド、
ポリイミドアミド、ポリエステル、ポリアミド、ポリエ
ステルイミド、ポリパラキシレン、ポリカーボネート、
ポリビニルアセタール、ポリビニルクロライド、ポリス
チレン、ポリシロキサン、セルロース樹脂、メラミン樹
脂、ウレア樹脂、アクリル樹脂などの有機物を用いて被
膜形成した後、表面をビロード、布或いは紙等の繊維状
のもので摺擦（ラビング）することにより得られる。ま
た、ＳｉＯ等の酸化物或いは窒化物などを基板の斜方か
ら蒸着する方法なども用いられ得る。
【００１４】本発明では、こうして得られた配向制御層
に関し、形成時或いは形成後に所望の形状にパターニン
グして用いる。パターニングの方法としては、マスクエ
ッチング、リフトオフ、ＵＶアッシング等の方法により
所望の形状を得ることができる。或いは、配向制御層と
して感光性を付与した有機膜を用いることもできる。ま
た、配向制御層の形成時に所望の形状にする方法として
は、オフセット印刷やインクジェット方式及びバブルジ
ェット方式等を用いることができる。
に関し、形成時或いは形成後に所望の形状にパターニン
グして用いる。パターニングの方法としては、マスクエ
ッチング、リフトオフ、ＵＶアッシング等の方法により
所望の形状を得ることができる。或いは、配向制御層と
して感光性を付与した有機膜を用いることもできる。ま
た、配向制御層の形成時に所望の形状にする方法として
は、オフセット印刷やインクジェット方式及びバブルジ
ェット方式等を用いることができる。
【００１５】本発明に用いる液晶素子に用いる液晶組成
物には、コレステリック相を持たない材料が好適に用い
られる。例えば、高いキャリア輸送能を有する棒状液晶
として、２−フェニルナフタレン誘導体が報告されてお
り（１９９８年、日本液晶学会討論会、３Ａ１５、舟橋
正浩・半那純一）、これらのうちキャリア移動度及びそ
の温度依存性に関し良好な結果が得られているのはスメ
クチック液晶であり、且つこの材料はコレステリック相
を持たない材料であって、等方相−スメクチック相転移
を示す液晶材料である。
物には、コレステリック相を持たない材料が好適に用い
られる。例えば、高いキャリア輸送能を有する棒状液晶
として、２−フェニルナフタレン誘導体が報告されてお
り（１９９８年、日本液晶学会討論会、３Ａ１５、舟橋
正浩・半那純一）、これらのうちキャリア移動度及びそ
の温度依存性に関し良好な結果が得られているのはスメ
クチック液晶であり、且つこの材料はコレステリック相
を持たない材料であって、等方相−スメクチック相転移
を示す液晶材料である。
【００１６】このような液晶材料を用いた場合、等方相
−スメクチック相転移ではスメクチックの微小な核が生
成された後、層法線方向に急激にバトネが成長すると同
時に、層方向へとバトネの面積を拡大させるという過程
をたどる。この時、基板上において一軸配向規制力、表
面エネルギー或いは用いる液晶と基板界面との濡れ性等
の分布が存在すると、このスメクチックの微小な核発生
位置に選択性を持たせることができる。さらに、このバ
トネ成長方向の異方性、及びバトネ核発生の選択性を利
用すれば、液晶素子内の一部にのみ強い配向規制力を付
与し、他の部分については基板界面に配向規制力が存在
しなくとも均一に配向させることが可能となる。
−スメクチック相転移ではスメクチックの微小な核が生
成された後、層法線方向に急激にバトネが成長すると同
時に、層方向へとバトネの面積を拡大させるという過程
をたどる。この時、基板上において一軸配向規制力、表
面エネルギー或いは用いる液晶と基板界面との濡れ性等
の分布が存在すると、このスメクチックの微小な核発生
位置に選択性を持たせることができる。さらに、このバ
トネ成長方向の異方性、及びバトネ核発生の選択性を利
用すれば、液晶素子内の一部にのみ強い配向規制力を付
与し、他の部分については基板界面に配向規制力が存在
しなくとも均一に配向させることが可能となる。
【００１７】上記液晶素子を、半導体素子等キャリア輸
送素子、或いは、ＥＬ素子やＬＥＤ素子等の発光素子と
して利用する場合、より高次の液晶秩序を持っているこ
とが好ましい。例えば、スメクチックＡ相、スメクチッ
クＣ相、及びこれらのカイラル相である。また、より高
次の液晶秩序を持っている上で好ましいのは、高次のス
メクチック相であり、スメクチックＢ相、スメクチック
Ｅ相、スメクチックＦ相、スメクチックＩ相、スメクチ
ックＧ相、スメクチックＨ相、及びこれらのカイラル相
である。
送素子、或いは、ＥＬ素子やＬＥＤ素子等の発光素子と
して利用する場合、より高次の液晶秩序を持っているこ
とが好ましい。例えば、スメクチックＡ相、スメクチッ
クＣ相、及びこれらのカイラル相である。また、より高
次の液晶秩序を持っている上で好ましいのは、高次のス
メクチック相であり、スメクチックＢ相、スメクチック
Ｅ相、スメクチックＦ相、スメクチックＩ相、スメクチ
ックＧ相、スメクチックＨ相、及びこれらのカイラル相
である。
【００１８】上記液晶素子を、例えば液晶性キャリア輸
送素子として用いる場合、液晶分子が電子或いはホール
を電極から受け取る際に傷害となる絶縁膜などの存在量
をできるだけ少なく、或いは完全になくしてしまい、且
つ液晶分子長軸方向を一方向に揃えることによって、偏
光発光或いは指向性発光を大面積において実現すること
が可能となる。これは、液晶素子内の一部に強い一軸配
向規制力を付与した配向制御層を配置し、液晶分子が駆
動される領域は、上述したようにかかる液晶分子のキャ
リアの授受に対して電気的に傷害となる絶縁膜などの存
在量をできるだけ少なくする、或いは完全になくしてし
まうことと同時に、一軸配向規制力を逆に非常に小さな
ものとすること、或いは有さないこと、また、液晶分子
との相互作用がより小さなことにより実現できる。
送素子として用いる場合、液晶分子が電子或いはホール
を電極から受け取る際に傷害となる絶縁膜などの存在量
をできるだけ少なく、或いは完全になくしてしまい、且
つ液晶分子長軸方向を一方向に揃えることによって、偏
光発光或いは指向性発光を大面積において実現すること
が可能となる。これは、液晶素子内の一部に強い一軸配
向規制力を付与した配向制御層を配置し、液晶分子が駆
動される領域は、上述したようにかかる液晶分子のキャ
リアの授受に対して電気的に傷害となる絶縁膜などの存
在量をできるだけ少なくする、或いは完全になくしてし
まうことと同時に、一軸配向規制力を逆に非常に小さな
ものとすること、或いは有さないこと、また、液晶分子
との相互作用がより小さなことにより実現できる。
【００１９】この一軸配向規制力を非常に小さいものと
する、或いは持たせないためには、もちろん、ラビング
処理などの配向処理を施さないことによっても実施でき
るが、ＩＴＯや金属酸化物などの大部分の無機膜等高い
硬度を有する膜であれば、仮にその表面が通常のラビン
グ処理等を施されても液晶分子のオーダーパラメータを
変化させることなく、事実上一軸配向規制力を有してい
ないといえる。
する、或いは持たせないためには、もちろん、ラビング
処理などの配向処理を施さないことによっても実施でき
るが、ＩＴＯや金属酸化物などの大部分の無機膜等高い
硬度を有する膜であれば、仮にその表面が通常のラビン
グ処理等を施されても液晶分子のオーダーパラメータを
変化させることなく、事実上一軸配向規制力を有してい
ないといえる。
【００２０】このように、金属、ＩＴＯ、金属酸化物な
どの電極材料が直接液晶層に接する構成にすることもで
きるが、さらに強い一軸配向規制力を有した部分から生
じたバトネの成長を、かかる一軸配向規制力を有してい
ない駆動領域において妨げることなく連続させ均一な配
向状態を実現するためには、かかる「一軸配向規制力を
有していない駆動領域の配向制御層」を「強い一軸配向
規制力を有した配向制御層部分」より液晶との相互作用
を低下させておくことがより好ましい。これは、上述し
たように、一軸配向規制力に加えて、用いる液晶と基板
界面との濡れ性、接触角及び表面エネルギーなどで表す
ことができる。
どの電極材料が直接液晶層に接する構成にすることもで
きるが、さらに強い一軸配向規制力を有した部分から生
じたバトネの成長を、かかる一軸配向規制力を有してい
ない駆動領域において妨げることなく連続させ均一な配
向状態を実現するためには、かかる「一軸配向規制力を
有していない駆動領域の配向制御層」を「強い一軸配向
規制力を有した配向制御層部分」より液晶との相互作用
を低下させておくことがより好ましい。これは、上述し
たように、一軸配向規制力に加えて、用いる液晶と基板
界面との濡れ性、接触角及び表面エネルギーなどで表す
ことができる。
【００２１】本発明者等の検討によると、液晶との相互
作用を低下させるには、液晶と基板界面との濡れ性が良
くない方向（はじく方向）、接触角が大きな方向、表面
エネルギー分散項（γd）はより小さな方向で実現でき
る。
作用を低下させるには、液晶と基板界面との濡れ性が良
くない方向（はじく方向）、接触角が大きな方向、表面
エネルギー分散項（γd）はより小さな方向で実現でき
る。
【００２２】この時、一軸配向規制力を有しておらず、
液晶との相互作用が相対的に低い配向制御層上の「液体
相→液晶相の相転移温度」は、少なくとも一方の基板上
で強い一軸配向規制力を有した配向制御層上の「液体相
→液晶相の相転移温度」より低くなる。但し、この時上
述したように液晶との相互作用が相対的に低い配向制御
層の存在により電極から液晶へのキャリア授受を妨げら
れないようにすることが必要となる。
液晶との相互作用が相対的に低い配向制御層上の「液体
相→液晶相の相転移温度」は、少なくとも一方の基板上
で強い一軸配向規制力を有した配向制御層上の「液体相
→液晶相の相転移温度」より低くなる。但し、この時上
述したように液晶との相互作用が相対的に低い配向制御
層の存在により電極から液晶へのキャリア授受を妨げら
れないようにすることが必要となる。
【００２３】具体的には、配向制御層の下地層として絶
縁性のものを用いず、金属等の表面形状を制御すること
により、塗れ性、接触角を制御することができる。ま
た、膜抵抗の低い有機材料、或いは母材中に酸化物微粒
子等を分散したシリカ膜等を用いることで低抵抗で、且
つ表面エネルギーの分散項がポリイミド等より相対的に
低いものが得られ、それにより基板と液晶との相互作用
を低下させることも可能である。その上にポリイミド等
を数百Å程度またはそれ以上に十分厚膜で塗布し、その
ポリイミド膜を前述したような種々の方法によりパター
ニングし、ラビング処理等する（逆にラビング処理等を
した後、パターニングすることも可能）ことにより、強
い一軸配向規制力を有した配向制御層の部分と一軸配個
規制力を有しておらず、液晶との相互作用が相対的に低
い配向制御層の部分に分割してそれぞれ基板上の特定の
領域に配置することができる。但し、表面エネルギーが
低い場合、液晶が垂直に配向してしまうと所望の特性は
得られないため、適宜表面エネルギー値を最適化される
よう調整することが必要である。こうして得られる強い
一軸配向規制力を有した配向制御層の部分と一軸配向規
制力を有しておらず液晶との相互作用が相対的に低い配
向制御層部分を有する構成の素子中に後述するようなス
メクチック液晶組成物を用いた時、良好なキャリア注入
特性及びキャリア移動特性を有する素子とすることが可
能である。
縁性のものを用いず、金属等の表面形状を制御すること
により、塗れ性、接触角を制御することができる。ま
た、膜抵抗の低い有機材料、或いは母材中に酸化物微粒
子等を分散したシリカ膜等を用いることで低抵抗で、且
つ表面エネルギーの分散項がポリイミド等より相対的に
低いものが得られ、それにより基板と液晶との相互作用
を低下させることも可能である。その上にポリイミド等
を数百Å程度またはそれ以上に十分厚膜で塗布し、その
ポリイミド膜を前述したような種々の方法によりパター
ニングし、ラビング処理等する（逆にラビング処理等を
した後、パターニングすることも可能）ことにより、強
い一軸配向規制力を有した配向制御層の部分と一軸配個
規制力を有しておらず、液晶との相互作用が相対的に低
い配向制御層の部分に分割してそれぞれ基板上の特定の
領域に配置することができる。但し、表面エネルギーが
低い場合、液晶が垂直に配向してしまうと所望の特性は
得られないため、適宜表面エネルギー値を最適化される
よう調整することが必要である。こうして得られる強い
一軸配向規制力を有した配向制御層の部分と一軸配向規
制力を有しておらず液晶との相互作用が相対的に低い配
向制御層部分を有する構成の素子中に後述するようなス
メクチック液晶組成物を用いた時、良好なキャリア注入
特性及びキャリア移動特性を有する素子とすることが可
能である。
【００２４】こうしたパターン化された配向制御層を用
いた場合の等方相−スメクチック相転移過程を偏光顕微
鏡観測した典型的な様子を図２〜図４に示す。図中、１
２は電極を備えた基板、１６は一軸配向処理された配向
制御層、２１はバトネと呼ばれる等方相−スメクチック
相転移において発現するスメクチックの核、２２は一軸
配向処理方向である。
いた場合の等方相−スメクチック相転移過程を偏光顕微
鏡観測した典型的な様子を図２〜図４に示す。図中、１
２は電極を備えた基板、１６は一軸配向処理された配向
制御層、２１はバトネと呼ばれる等方相−スメクチック
相転移において発現するスメクチックの核、２２は一軸
配向処理方向である。
【００２５】 図２，図３は配向制御層１６のパターン
に平行に一軸配向処理を施した場合、図４は配向制御層
のパターンに垂直に一軸配向処理を施した場合を示して
いる。いずれの場合においてもバトネ２１は一軸配向規
制力の強い配向制御層１６上から発生する。そして等方
相から降温することにより、図２〜図４の（Ａ）〜
（Ｃ）に示したようにバトネ２１が成長する。
に平行に一軸配向処理を施した場合、図４は配向制御層
のパターンに垂直に一軸配向処理を施した場合を示して
いる。いずれの場合においてもバトネ２１は一軸配向規
制力の強い配向制御層１６上から発生する。そして等方
相から降温することにより、図２〜図４の（Ａ）〜
（Ｃ）に示したようにバトネ２１が成長する。
【００２６】即ち、図２，図３のように配向制御層１６
のパターンに平行に一軸配向処理を施した場合、バトネ
２１は一軸配向規制力の強い配向制御層１６上から発生
し、降温するに連れバトネ２１は当該配向制御層１６方
向に素早く成長する。つまり、通常バトネ２１は層法線
方向へ成長し易いというバトネ成長の異方性を持ってお
り、この液晶自身の有するスメクチック液晶成長方向の
異方性と、配向制御層１６のパターンの方向の一致によ
り、バトネ２１は配向制御層１６方向に素早く成長する
のである。
のパターンに平行に一軸配向処理を施した場合、バトネ
２１は一軸配向規制力の強い配向制御層１６上から発生
し、降温するに連れバトネ２１は当該配向制御層１６方
向に素早く成長する。つまり、通常バトネ２１は層法線
方向へ成長し易いというバトネ成長の異方性を持ってお
り、この液晶自身の有するスメクチック液晶成長方向の
異方性と、配向制御層１６のパターンの方向の一致によ
り、バトネ２１は配向制御層１６方向に素早く成長する
のである。
【００２７】さらに冷却を進めると、バトネ２１は当該
配向制御層１６パターン方向だけでなく、その方向と垂
直方向に太り始める。その際、徐々に太って成長するだ
けでなく、バトネ２１の脇からブランチが現れるのが一
般的である。そして、図２（Ｃ）に図示するように、隣
り合って成長したバトネ同士が接合することにより、一
軸配向規制力が存在しない領域においても層方向が一定
した均一な配向状態を実現することが可能となる。
配向制御層１６パターン方向だけでなく、その方向と垂
直方向に太り始める。その際、徐々に太って成長するだ
けでなく、バトネ２１の脇からブランチが現れるのが一
般的である。そして、図２（Ｃ）に図示するように、隣
り合って成長したバトネ同士が接合することにより、一
軸配向規制力が存在しない領域においても層方向が一定
した均一な配向状態を実現することが可能となる。
【００２８】尚、図３のように配向制御層１６のパター
ン同士の間隔が広い場合においても上述のブランチは層
方向へとゆっくり成長していくが、その際、図３（Ｃ）
のようにブランチ部分に一軸配向規制力が存在せず、且
つその領域が広い場合、ブランチがまっすぐに伸びずに
曲がった方向に伸びてしまう場合が多い。その結果、全
面がスメクチック相になるまで冷却した後は、配向制御
層１６のパターンの間隙部近傍（一軸配向規制力が存在
しない配向制御層領域の中央部分）において層方向が不
均一な領域が存在し易くなってしまう。
ン同士の間隔が広い場合においても上述のブランチは層
方向へとゆっくり成長していくが、その際、図３（Ｃ）
のようにブランチ部分に一軸配向規制力が存在せず、且
つその領域が広い場合、ブランチがまっすぐに伸びずに
曲がった方向に伸びてしまう場合が多い。その結果、全
面がスメクチック相になるまで冷却した後は、配向制御
層１６のパターンの間隙部近傍（一軸配向規制力が存在
しない配向制御層領域の中央部分）において層方向が不
均一な領域が存在し易くなってしまう。
【００２９】一方、図３と配向制御層１６のパターン同
士の間隔が同じであっても、図４のように配向制御層１
６のパターンに垂直に一軸配向処理を施した場合の偏光
顕微鏡観測の様子を説明する。この場合も同様に、バト
ネ２１は一軸配向規制力を有する配向制御層１６上から
発生する。そして、降温するに連れバトネ２１は層法線
方向へと成長する。つまり、図４（Ａ）のように配向制
御層１６上において核発生したバトネ２１は、層法線方
向へ成長し易いというバトネ成長の異方性により、一軸
配向規制力が存在しない場合であってもバトネの核によ
って決定された層法線方向に向かってまっすぐに成長す
る。この液晶自身の有するスメクチック液晶成長の異方
性により、配向規制力が存在しない、或いは非常に弱い
領域においても層方向を均一に保つことができる。
士の間隔が同じであっても、図４のように配向制御層１
６のパターンに垂直に一軸配向処理を施した場合の偏光
顕微鏡観測の様子を説明する。この場合も同様に、バト
ネ２１は一軸配向規制力を有する配向制御層１６上から
発生する。そして、降温するに連れバトネ２１は層法線
方向へと成長する。つまり、図４（Ａ）のように配向制
御層１６上において核発生したバトネ２１は、層法線方
向へ成長し易いというバトネ成長の異方性により、一軸
配向規制力が存在しない場合であってもバトネの核によ
って決定された層法線方向に向かってまっすぐに成長す
る。この液晶自身の有するスメクチック液晶成長の異方
性により、配向規制力が存在しない、或いは非常に弱い
領域においても層方向を均一に保つことができる。
【００３０】さらに冷却を進めると、バトネ２１は一軸
配向規制力の方向だけでなく、その方向と垂直な方向
（層方向）に太り始める。その際、図３と同様に徐々に
太って成長するだけでなく、バトネ２１の脇からブラン
チが現れるのが一般的である。このブランチは層方向へ
とゆっくり成長していくが、その際、図４（Ｂ）〜
（Ｃ） に示すように、ブランチは配向制御層１６のパ
ターン上を成長する。従って、配向制御層１６のパター
ンに平行に一軸配向処理を施した場合と異なり、ブラン
チ部分の層方向が曲がってしまうことはない。その結
果、全面がスメクチック相になるまで冷却した後、一軸
配向規制力が存在しない部分においても層方向を均一に
制御することが可能となる。このようにブランチの成長
過程において層方向の均一性を維持する意味において、
より好ましくは配向制御層のパターン形状は、層方向に
連続または略連続させたパターンとすることが望まし
い。
配向規制力の方向だけでなく、その方向と垂直な方向
（層方向）に太り始める。その際、図３と同様に徐々に
太って成長するだけでなく、バトネ２１の脇からブラン
チが現れるのが一般的である。このブランチは層方向へ
とゆっくり成長していくが、その際、図４（Ｂ）〜
（Ｃ） に示すように、ブランチは配向制御層１６のパ
ターン上を成長する。従って、配向制御層１６のパター
ンに平行に一軸配向処理を施した場合と異なり、ブラン
チ部分の層方向が曲がってしまうことはない。その結
果、全面がスメクチック相になるまで冷却した後、一軸
配向規制力が存在しない部分においても層方向を均一に
制御することが可能となる。このようにブランチの成長
過程において層方向の均一性を維持する意味において、
より好ましくは配向制御層のパターン形状は、層方向に
連続または略連続させたパターンとすることが望まし
い。
【００３１】また、電極線が直交してなるマトリクスセ
ルにおいては、上述したように、有効駆動領域の面積、
つまり表示素子として開口率を大きくすると言う観点か
ら、交差し重なり合う領域以外の部分（いわゆる画素間
部分）及び少なくとも一方のサイドメタル上の部分、つ
まり非有効表示領域に、一軸配向処理され一軸配向規制
力を有する配向制御層の部分が略配置され、両ストライ
プ電極が重なり合う部分であって液晶の有効駆動表示領
域に、一軸配向処理されていないまたは一軸配向規制力
を実質上持たない配向制御層の部分が略配置され得るこ
とが好ましい。但し、均一配向性の観点から、強い一軸
配向規制力を有する配向制御層の部分が、電極交差し重
なり合う部分であって通常は有効駆動表示領域に補助的
に配置される場合がある。
ルにおいては、上述したように、有効駆動領域の面積、
つまり表示素子として開口率を大きくすると言う観点か
ら、交差し重なり合う領域以外の部分（いわゆる画素間
部分）及び少なくとも一方のサイドメタル上の部分、つ
まり非有効表示領域に、一軸配向処理され一軸配向規制
力を有する配向制御層の部分が略配置され、両ストライ
プ電極が重なり合う部分であって液晶の有効駆動表示領
域に、一軸配向処理されていないまたは一軸配向規制力
を実質上持たない配向制御層の部分が略配置され得るこ
とが好ましい。但し、均一配向性の観点から、強い一軸
配向規制力を有する配向制御層の部分が、電極交差し重
なり合う部分であって通常は有効駆動表示領域に補助的
に配置される場合がある。
【００３２】この、有効表示エリア、開口率の低下を防
ぐためには当然、「非駆動領域となる一軸配向規制力を
有する配向制御層の部分」の面積に対して「有効駆動領
域となる一軸配向処理されていないまたは一軸配向規制
力を実質上持たない配向制御層の部分」の面積が相対的
に多いことが好ましい。本発明者等による検討では、単
なるこれらの面積比率で決定されるのではなく、重要な
のは、「一軸配向規制力を有する配向制御層の部分（Ａ
領域とする）」と隣接するＡ領域間に位置する「液晶と
の相互作用が相対的に低い一軸配向処理されていないま
たは一軸配向規制力を実質上持たない配向制御層の部分
（Ｂ領域とする）」の距離であった。具体的には、Ａ領
域の配向制御層（ポリイミド膜等）の幅を、２μｍから
１０μｍまで変化させても配向制御層が存在しないＢ領
域の幅が同じである（４μｍ、８μｍ、１６μｍ、３２
μｍ等に固定）なら、その均一配向性の程度はあまり差
はなかったが、Ｂ領域の幅が大きくなってくるとその均
一配向性の程度が悪くなることがある。Ａ領域とＢ領域
の材料種やラビング条件などのセル作成条件を種々検討
したところ、前述したように、均一配向に有利なＡ領域
のパターン形状が液晶層方向に連続または略連続させた
パターンである時は、Ａ領域の幅が４μｍでＢ領域の幅
が４０μｍ程度まで均一な配向状態が得られた。この程
度の間隔で均一な配向状態が得られれば、マトリクス電
極を用いた通常の表示素子において開口率の低下をほぼ
防ぐことが可能である。
ぐためには当然、「非駆動領域となる一軸配向規制力を
有する配向制御層の部分」の面積に対して「有効駆動領
域となる一軸配向処理されていないまたは一軸配向規制
力を実質上持たない配向制御層の部分」の面積が相対的
に多いことが好ましい。本発明者等による検討では、単
なるこれらの面積比率で決定されるのではなく、重要な
のは、「一軸配向規制力を有する配向制御層の部分（Ａ
領域とする）」と隣接するＡ領域間に位置する「液晶と
の相互作用が相対的に低い一軸配向処理されていないま
たは一軸配向規制力を実質上持たない配向制御層の部分
（Ｂ領域とする）」の距離であった。具体的には、Ａ領
域の配向制御層（ポリイミド膜等）の幅を、２μｍから
１０μｍまで変化させても配向制御層が存在しないＢ領
域の幅が同じである（４μｍ、８μｍ、１６μｍ、３２
μｍ等に固定）なら、その均一配向性の程度はあまり差
はなかったが、Ｂ領域の幅が大きくなってくるとその均
一配向性の程度が悪くなることがある。Ａ領域とＢ領域
の材料種やラビング条件などのセル作成条件を種々検討
したところ、前述したように、均一配向に有利なＡ領域
のパターン形状が液晶層方向に連続または略連続させた
パターンである時は、Ａ領域の幅が４μｍでＢ領域の幅
が４０μｍ程度まで均一な配向状態が得られた。この程
度の間隔で均一な配向状態が得られれば、マトリクス電
極を用いた通常の表示素子において開口率の低下をほぼ
防ぐことが可能である。
【００３３】尚、本発明では少なくとも一方の基板にお
いて、配向制御層として、特性における観点から、好ま
しく用いられる材料の具体的な構造としては、以下の一
般式Ｐで表される繰り返し単位からなるポリイミドが挙
げられる。
いて、配向制御層として、特性における観点から、好ま
しく用いられる材料の具体的な構造としては、以下の一
般式Ｐで表される繰り返し単位からなるポリイミドが挙
げられる。
【００３４】
【化１】
【００３５】また、これらのポリイミドの具体的構造と
してはたとえば以下の繰り返し単位構造が挙げられる。
してはたとえば以下の繰り返し単位構造が挙げられる。
【００３６】
【化２】
【００３７】
【化３】
【００３８】
【化４】
【００３９】次に、上記液晶素子が好適に使用され得る
素子として、キャリア輸送素子、発光素子について説明
する。
素子として、キャリア輸送素子、発光素子について説明
する。
【００４０】 先ず、キャリア輸送素子について説明す
る。本発明のキャリア輸送素子は、電極を備えた一枚の
基板上に、液晶に対する一軸配向規制力を有する配向制
御層が選択的に設けられ、液晶を該基板上に有すること
と、該液晶が等方相−スメクチック液晶相の相転移を示
し、基板上において降温時に等方相からスメクチック液
晶相への転移過程において、上記配向制御層と接する領
域からスメクチック液晶相への転移が生じて、該配向制
御層の一軸配向規制力の規制軸方向に沿って連続的にス
メクチック液晶相転移領域が拡大し配向状態が形成され
たものであることを特徴とする液晶素子における液晶を
キャリア輸送層として利用するところのキャリア輸送素
子である。
る。本発明のキャリア輸送素子は、電極を備えた一枚の
基板上に、液晶に対する一軸配向規制力を有する配向制
御層が選択的に設けられ、液晶を該基板上に有すること
と、該液晶が等方相−スメクチック液晶相の相転移を示
し、基板上において降温時に等方相からスメクチック液
晶相への転移過程において、上記配向制御層と接する領
域からスメクチック液晶相への転移が生じて、該配向制
御層の一軸配向規制力の規制軸方向に沿って連続的にス
メクチック液晶相転移領域が拡大し配向状態が形成され
たものであることを特徴とする液晶素子における液晶を
キャリア輸送層として利用するところのキャリア輸送素
子である。
【００４１】図５は本発明のキャリア輸送素子の一実施
形態の基本構成を模式的に示す断面図である。図中、５
１は陰極メタル電極、５２はキャリア輸送層（液晶
層）、５３は配向制御層（ポリイミド膜等）、５４は透
明電極（ＩＴＯ等）、５５はガラス基板である。作製手
順としては、前述したように、ガラス基板５５上にＩＴ
Ｏ等の電極５４を形成した後、ポリイミド部分５３をパ
ターニングして形成し、ラビングを施し、さらに液晶層
５２をスピンコーティング或いはディッピング、蒸着、
印刷等の方法で形成する。この後、液晶の等方相温度か
らスメクチック相温度へと徐冷することにより、均一な
一軸配向状態が形成される。その後、上部に蒸着等によ
り、アルミニウム等のメタル電極５１を形成することに
より、図５のキャリア輸送素子が作製できる。
形態の基本構成を模式的に示す断面図である。図中、５
１は陰極メタル電極、５２はキャリア輸送層（液晶
層）、５３は配向制御層（ポリイミド膜等）、５４は透
明電極（ＩＴＯ等）、５５はガラス基板である。作製手
順としては、前述したように、ガラス基板５５上にＩＴ
Ｏ等の電極５４を形成した後、ポリイミド部分５３をパ
ターニングして形成し、ラビングを施し、さらに液晶層
５２をスピンコーティング或いはディッピング、蒸着、
印刷等の方法で形成する。この後、液晶の等方相温度か
らスメクチック相温度へと徐冷することにより、均一な
一軸配向状態が形成される。その後、上部に蒸着等によ
り、アルミニウム等のメタル電極５１を形成することに
より、図５のキャリア輸送素子が作製できる。
【００４２】本発明において、液晶がホール輸送能より
電子輸送能の優れた、いわゆる電子輸送性材料であれ
ば、陰極メタル電極５１から電子が注入され、輸送され
る一方、陽極（透明電極５４）からはホールが相対的に
注入、輸送されないこととなり、いわゆるダイオード素
子特性を発現する。逆に、液晶がホール輸送性材料であ
れば、ホールのみ輸送するダイオード素子特性を発現す
ることとなる。また、液晶として両極性材料を用いれ
ば、両極性輸送の半導体もしくは伝導体としての機能を
発現する。
電子輸送能の優れた、いわゆる電子輸送性材料であれ
ば、陰極メタル電極５１から電子が注入され、輸送され
る一方、陽極（透明電極５４）からはホールが相対的に
注入、輸送されないこととなり、いわゆるダイオード素
子特性を発現する。逆に、液晶がホール輸送性材料であ
れば、ホールのみ輸送するダイオード素子特性を発現す
ることとなる。また、液晶として両極性材料を用いれ
ば、両極性輸送の半導体もしくは伝導体としての機能を
発現する。
【００４３】本発明の電子輸送素子において好ましく用
いられる液晶としては、正または負のキャリア移動度が
１×１０-6ｃｍ2／Ｖｓ以上であり、より好ましくは１
×１０-4ｃｍ2／Ｖｓ以上である。
いられる液晶としては、正または負のキャリア移動度が
１×１０-6ｃｍ2／Ｖｓ以上であり、より好ましくは１
×１０-4ｃｍ2／Ｖｓ以上である。
【００４４】 次に、発光素子について説明する。本発
明の発光素子は、電極を備えた一枚の基板上に、液晶に
対する一軸配向規制力を有する配向制御層が選択的に設
けられ、液晶を該基板上に有することと、該液晶が等方
相−スメクチック液晶相の相転移を示し、基板上におい
て降温時に等方相からスメクチック液晶相への相転移過
程において、上記配向制御層と接する領域からスメクチ
ック液晶相への転移が生じて、該配向制御層の一軸配向
規制力の規制軸方向に沿って連続的にスメクチック液晶
相転移領域が拡大し配向状態が形成されたものであるこ
とを特徴とする液晶素子において、液晶をキャリア輸送
層及び／または発光層として用いるものである。本発明
においては、発光状態を液晶の高度な秩序に由来して制
御できる点で液晶層に発光機能を有する素子が好ましい
応用例として挙げられる。
明の発光素子は、電極を備えた一枚の基板上に、液晶に
対する一軸配向規制力を有する配向制御層が選択的に設
けられ、液晶を該基板上に有することと、該液晶が等方
相−スメクチック液晶相の相転移を示し、基板上におい
て降温時に等方相からスメクチック液晶相への相転移過
程において、上記配向制御層と接する領域からスメクチ
ック液晶相への転移が生じて、該配向制御層の一軸配向
規制力の規制軸方向に沿って連続的にスメクチック液晶
相転移領域が拡大し配向状態が形成されたものであるこ
とを特徴とする液晶素子において、液晶をキャリア輸送
層及び／または発光層として用いるものである。本発明
においては、発光状態を液晶の高度な秩序に由来して制
御できる点で液晶層に発光機能を有する素子が好ましい
応用例として挙げられる。
【００４５】図６に本発明の発光素子の一実施形態の基
本構造を模式的に示した。図中、６１は陰極メタル電極
であり、アルミニウム或いはアルミニウム合金等を使用
する。６２は電子輸送層であり、発光層を兼ねていても
良い。発光層を兼ねる場合は、液晶を用いる。６３はホ
ール輸送層であり、発光層を兼ねていても良い。発光層
を兼ねる場合には液晶を用いる。６４は透明電極であ
り、通常ＩＴＯが用いられる。この図には、便宜上、配
向制御層を省略しているが、もちろん液晶と接する部分
に図５と同様にパターニングされた配向制御層が存在し
ている。６５はガラス基板である。
本構造を模式的に示した。図中、６１は陰極メタル電極
であり、アルミニウム或いはアルミニウム合金等を使用
する。６２は電子輸送層であり、発光層を兼ねていても
良い。発光層を兼ねる場合は、液晶を用いる。６３はホ
ール輸送層であり、発光層を兼ねていても良い。発光層
を兼ねる場合には液晶を用いる。６４は透明電極であ
り、通常ＩＴＯが用いられる。この図には、便宜上、配
向制御層を省略しているが、もちろん液晶と接する部分
に図５と同様にパターニングされた配向制御層が存在し
ている。６５はガラス基板である。
【００４６】図６の素子においても、図５で記載したと
同様に素子が形成されるが、ホール輸送層６３と電子輸
送層６２を積層するという構造が異なっている。電子輸
送層６２の積層についてはスピンコーティング或いはデ
ィッピング、蒸着、印刷等の方法で形成することができ
る。また、前述した両極性材料を用いれば、ホール輸送
層６３と電子輸送層６２は別に設けなくても良く、その
時は電極間には、両極性輸送能を持ち、且つ発光機能を
持つ液晶層のみが存在することとなる。この素子に両電
極部に所望の電圧を印加することで発光現象が現れる。
同様に素子が形成されるが、ホール輸送層６３と電子輸
送層６２を積層するという構造が異なっている。電子輸
送層６２の積層についてはスピンコーティング或いはデ
ィッピング、蒸着、印刷等の方法で形成することができ
る。また、前述した両極性材料を用いれば、ホール輸送
層６３と電子輸送層６２は別に設けなくても良く、その
時は電極間には、両極性輸送能を持ち、且つ発光機能を
持つ液晶層のみが存在することとなる。この素子に両電
極部に所望の電圧を印加することで発光現象が現れる。
【００４７】上記素子における発光メカニズムは、いわ
ゆる有機ＥＬ、有機ＬＥＤといわれる発光素子と同様で
あると考えられ、詳細は月刊ディスプレイ、９８年１０
月号、別冊１頁〜１２５頁に詳しい。簡単に説明する
と、両極からそれぞれキャリアである電子とホールが注
入、輸送され、発光機能を有する分子に到達し、これを
励起状態とした後、励起状態から基底状態へ遷移するに
伴い、発光現象が発現するというものであろうと考えら
れる。液晶層が発光する必要条件として、液晶層中に発
光機能を有する分子を有している必要があり、液晶その
ものが発光性の分子であっても良いし、液晶は秩序形成
のホストとなり発光性の分子をホストとしてこれにドー
プして用いても良い。この場合、ドープするゲスト発光
性物質は液晶構造に似た一軸配向性の良い、例えば２色
性を持つ色素のような分子が好ましく用いられる。好ま
しく用いられるゲスト発光物質の例を以下に挙げる。
ゆる有機ＥＬ、有機ＬＥＤといわれる発光素子と同様で
あると考えられ、詳細は月刊ディスプレイ、９８年１０
月号、別冊１頁〜１２５頁に詳しい。簡単に説明する
と、両極からそれぞれキャリアである電子とホールが注
入、輸送され、発光機能を有する分子に到達し、これを
励起状態とした後、励起状態から基底状態へ遷移するに
伴い、発光現象が発現するというものであろうと考えら
れる。液晶層が発光する必要条件として、液晶層中に発
光機能を有する分子を有している必要があり、液晶その
ものが発光性の分子であっても良いし、液晶は秩序形成
のホストとなり発光性の分子をホストとしてこれにドー
プして用いても良い。この場合、ドープするゲスト発光
性物質は液晶構造に似た一軸配向性の良い、例えば２色
性を持つ色素のような分子が好ましく用いられる。好ま
しく用いられるゲスト発光物質の例を以下に挙げる。
【００４８】
【化５】
【００４９】
【化６】
【００５０】本発明の発光素子においては、電子輸送
層、ホール輸送層、発光層の少なくとも一つの層に液晶
が使用されるが、その層は、前述したように、本発明の
液晶素子の構成が使用され、このため高度に一軸配向制
御された液晶層が実現できる。
層、ホール輸送層、発光層の少なくとも一つの層に液晶
が使用されるが、その層は、前述したように、本発明の
液晶素子の構成が使用され、このため高度に一軸配向制
御された液晶層が実現できる。
【００５１】本発明者等は、上記したように構成した発
光素子が、高度に一軸配向しているため、その発光した
光に偏光性を持たせることができることを見出した。ま
た、指向性を持たせることができることも見出した。こ
のことを利用し、例えば偏光発光素子であれば、これを
バックライトとして用いれば、ポーラライザの不要なツ
イステッドネマチック液晶表示素子を実現することがで
きる。また、指向性発光素子であれば、ライン型或いは
マトリクス型のパターン発光素子として、混色のない高
解像度のスモールディスプレイ或いは電子写真用光源と
して用いることで高解像度電子写真装置として使用する
ことができる。
光素子が、高度に一軸配向しているため、その発光した
光に偏光性を持たせることができることを見出した。ま
た、指向性を持たせることができることも見出した。こ
のことを利用し、例えば偏光発光素子であれば、これを
バックライトとして用いれば、ポーラライザの不要なツ
イステッドネマチック液晶表示素子を実現することがで
きる。また、指向性発光素子であれば、ライン型或いは
マトリクス型のパターン発光素子として、混色のない高
解像度のスモールディスプレイ或いは電子写真用光源と
して用いることで高解像度電子写真装置として使用する
ことができる。
【００５２】
【実施例】以下、実施例において本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるもので
はない。
説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるもので
はない。
【００５３】（実施例１、２、比較例１、２）以下の素
子Ａ〜Ｄには、下記液晶性化合物を用いた。
子Ａ〜Ｄには、下記液晶性化合物を用いた。
【００５４】
【化７】
【００５５】実施例に使用する４種類の基板を以下の如
く作製した。
く作製した。
【００５６】基板Ａ：（比較例１）
透明電極として厚さ７０ｎｍのＩＴＯ膜を形成した１．
１ｍｍ厚のガラス基板上に、下記繰り返し単位を有する
ポリイミド（前駆体）をスピンコート法により塗布し
た。その後、８０℃、５分間の前乾燥を行った後、２０
０℃で１時間加熱焼成を施し、配向制御層を形成した。
尚、この時の膜厚は５ｎｍであった。
１ｍｍ厚のガラス基板上に、下記繰り返し単位を有する
ポリイミド（前駆体）をスピンコート法により塗布し
た。その後、８０℃、５分間の前乾燥を行った後、２０
０℃で１時間加熱焼成を施し、配向制御層を形成した。
尚、この時の膜厚は５ｎｍであった。
【００５７】
【化８】
【００５８】次いで、当該基板上のポリイミドに対して
一軸配向処理としてナイロン布を直径１０ｃｍのローラ
ーに巻き付けたラビング装置を用い、押し込み量０．３
ｍｍ、送り速度１０ｃｍ／ｓｅｃ、回転数１０００ｒｐ
ｍ、回数４回という条件にてラビング処理を施した。
一軸配向処理としてナイロン布を直径１０ｃｍのローラ
ーに巻き付けたラビング装置を用い、押し込み量０．３
ｍｍ、送り速度１０ｃｍ／ｓｅｃ、回転数１０００ｒｐ
ｍ、回数４回という条件にてラビング処理を施した。
【００５９】基板Ｂ：（比較例２）
透明電極として厚さ７０ｎｍのＩＴＯ膜を形成した１．
１ｍｍ厚のガラス基板に対して一軸配向処理として基板
Ａと同一条件にてナイロン布によるラビング処理を施し
た。
１ｍｍ厚のガラス基板に対して一軸配向処理として基板
Ａと同一条件にてナイロン布によるラビング処理を施し
た。
【００６０】基板Ｃ：（実施例１）
透明電極として厚さ７０ｎｍのＩＴＯ膜を形成した１．
１ｍｍ厚のガラス基板上に、基板Ａと同じポリイミド
（前駆体）をスピンコート法により塗布した。その後、
８０℃、５分間の前乾燥を行った後、２００℃で１時間
加熱焼成を施し、配向制御層を形成した。尚、この時の
膜厚は５０ｎｍであった。
１ｍｍ厚のガラス基板上に、基板Ａと同じポリイミド
（前駆体）をスピンコート法により塗布した。その後、
８０℃、５分間の前乾燥を行った後、２００℃で１時間
加熱焼成を施し、配向制御層を形成した。尚、この時の
膜厚は５０ｎｍであった。
【００６１】次いで、当該基板の配向制御層上にポジレ
ジスト（東京応化社製「ＯＦＰＲ―８００」）を２μｍ
厚となるようにスピンコートした。その後、８０℃で３
０分間の前乾燥を行った後、図７に示すようにマスク幅
Ｌ1が４μｍ、間隔Ｌ2が１６μｍのストライプ状のマス
クを用いて、ＵＶ（λ＝３６５ｎｍ）にて１６秒間露光
した。その後、有機系現像液（ジプレー社製「ＭＦＣＤ
−２６」）を用いて現像し、流水洗浄を３分間行った
後、１００℃で１０分間の前乾燥を行った。次いで、低
圧水銀ランプを用い、基板温度を６０℃に保ち、２５４
ｎｍの波長における光量が１０［Ｊ／ｃｍ2］のＵＶ強
度にてＵＶアッシング処理を行って、レジストのない部
分のポリイミドを除去した。次いで、剥離液（ナガセ産
業社製「レジストストリップＮ−３２０」）を用い、レ
ジストを剥離した。その後、流水洗浄し、基板を乾燥さ
せた。この時点において基板上にはポリイミド膜が５０
ｎｍ存在する部分と全く存在しない部分とのストライプ
構造となっていた。
ジスト（東京応化社製「ＯＦＰＲ―８００」）を２μｍ
厚となるようにスピンコートした。その後、８０℃で３
０分間の前乾燥を行った後、図７に示すようにマスク幅
Ｌ1が４μｍ、間隔Ｌ2が１６μｍのストライプ状のマス
クを用いて、ＵＶ（λ＝３６５ｎｍ）にて１６秒間露光
した。その後、有機系現像液（ジプレー社製「ＭＦＣＤ
−２６」）を用いて現像し、流水洗浄を３分間行った
後、１００℃で１０分間の前乾燥を行った。次いで、低
圧水銀ランプを用い、基板温度を６０℃に保ち、２５４
ｎｍの波長における光量が１０［Ｊ／ｃｍ2］のＵＶ強
度にてＵＶアッシング処理を行って、レジストのない部
分のポリイミドを除去した。次いで、剥離液（ナガセ産
業社製「レジストストリップＮ−３２０」）を用い、レ
ジストを剥離した。その後、流水洗浄し、基板を乾燥さ
せた。この時点において基板上にはポリイミド膜が５０
ｎｍ存在する部分と全く存在しない部分とのストライプ
構造となっていた。
【００６２】このようにして作製された基板の断面模式
図を図８に示す。図８において、８１が膜厚５０ｎｍの
ポリイミド膜、８２がＩＴＯ膜、８３がガラス基板であ
る。次いで得られた当該基板上のポリイミド膜に対し
て、ストライプに垂直な方向に一軸配向処理として基板
Ａと同一条件にてナイロン布によるラビング処理を施し
た。
図を図８に示す。図８において、８１が膜厚５０ｎｍの
ポリイミド膜、８２がＩＴＯ膜、８３がガラス基板であ
る。次いで得られた当該基板上のポリイミド膜に対し
て、ストライプに垂直な方向に一軸配向処理として基板
Ａと同一条件にてナイロン布によるラビング処理を施し
た。
【００６３】基板Ｄ：（実施例２）
ポリイミド膜の膜厚を３０ｎｍとする以外は基板Ｃと同
様にして基板Ｄを得た。
様にして基板Ｄを得た。
【００６４】上記したプロセスで作製した各基板上に、
前記液晶化合物を２００ｎｍ厚となるようにスピンコー
トした後、液晶の等方相からスメクチックＡ相へ１℃／
分で徐冷し、液晶素子Ａ〜Ｄを作製した。得られた素子
に対して配向均一性の評価を行った。該評価は偏光顕微
鏡による目視観測によって行った。結果を表１に示す。
前記液晶化合物を２００ｎｍ厚となるようにスピンコー
トした後、液晶の等方相からスメクチックＡ相へ１℃／
分で徐冷し、液晶素子Ａ〜Ｄを作製した。得られた素子
に対して配向均一性の評価を行った。該評価は偏光顕微
鏡による目視観測によって行った。結果を表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】（実施例３）本発明に用い得るゲスト発光
物質として挙げた前記ＤＳＢを実施例１で用いた液晶化
合物に２重量％ドープしたものを用い、先の素子Ｂ、素
子Ｃと同様にして本例の素子Ｂ’、素子Ｃ’を作製し
た。この上に、アルミニウム電極を蒸着し、４５Ｖの電
圧を印加したところ、それぞれの素子で発光が確認さ
れ、先の液晶化合物が両極性材料であることがわかっ
た。また、ドーピングされたＤＳＢにより発光現象が現
れたことがわかった。この光を偏光顕微鏡で観察したと
ころ、素子Ｃ’については明らかに２色性が観測され、
偏光発光していることがわかった。素子Ｂ’では観測さ
れなかった。
物質として挙げた前記ＤＳＢを実施例１で用いた液晶化
合物に２重量％ドープしたものを用い、先の素子Ｂ、素
子Ｃと同様にして本例の素子Ｂ’、素子Ｃ’を作製し
た。この上に、アルミニウム電極を蒸着し、４５Ｖの電
圧を印加したところ、それぞれの素子で発光が確認さ
れ、先の液晶化合物が両極性材料であることがわかっ
た。また、ドーピングされたＤＳＢにより発光現象が現
れたことがわかった。この光を偏光顕微鏡で観察したと
ころ、素子Ｃ’については明らかに２色性が観測され、
偏光発光していることがわかった。素子Ｂ’では観測さ
れなかった。
【００６７】また、基板と垂直且つラビング軸に平行な
面で素子を回転させ、正面での光量と４５°での光量を
フォトマルチプライヤー検知し、比較したところ、素子
Ｂ’に比較して素子Ｃ’では４５°の光量に対する正面
での光量の比が明らかに大きく、指向性発光しているこ
とがわかった。また、素子Ｂ’の発光輝度は素子Ｃ’よ
り明らかに小さかった。
面で素子を回転させ、正面での光量と４５°での光量を
フォトマルチプライヤー検知し、比較したところ、素子
Ｂ’に比較して素子Ｃ’では４５°の光量に対する正面
での光量の比が明らかに大きく、指向性発光しているこ
とがわかった。また、素子Ｂ’の発光輝度は素子Ｃ’よ
り明らかに小さかった。
【００６８】一方、先の素子Ａ上にも同様にアルミニウ
ム電極を形成し、同様に電圧を印加したが、発光はほと
んどなかった。
ム電極を形成し、同様に電圧を印加したが、発光はほと
んどなかった。
【００６９】（実施例４）先の素子Ｄについて、実施例
３と同様に構成して発光素子としての評価を行ったとこ
ろ、素子Ｃ’と同様に発光現象が観測された。
３と同様に構成して発光素子としての評価を行ったとこ
ろ、素子Ｃ’と同様に発光現象が観測された。
【００７０】以上実施例において述べたように、基板上
に一軸配向規制力を付与された配向制御層が存在する領
域及び存在しない領域を混在させることによって、均一
な配向性と液晶の高度な配向秩序の形成を両立させるこ
とができた。
に一軸配向規制力を付与された配向制御層が存在する領
域及び存在しない領域を混在させることによって、均一
な配向性と液晶の高度な配向秩序の形成を両立させるこ
とができた。
【００７１】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、液晶素子において高度に配向した液晶秩序を形成す
ることができ、高性能の、半導体素子等キャリア輸送素
子或いは、ＥＬ素子やＬＥＤ素子等の発光素子を提供す
ることができる。また、高度に配向した液晶構造を用い
て、新規な液晶素子が提供される。
ば、液晶素子において高度に配向した液晶秩序を形成す
ることができ、高性能の、半導体素子等キャリア輸送素
子或いは、ＥＬ素子やＬＥＤ素子等の発光素子を提供す
ることができる。また、高度に配向した液晶構造を用い
て、新規な液晶素子が提供される。
【図１】本発明に用いる液晶素子の一実施形態の基本構
造を模式的に示す断面図である。
造を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明に用いる液晶素子における等方相−スメ
クチック相転移過程を偏光顕微鏡観測した様子を示す平
面模式図である。
クチック相転移過程を偏光顕微鏡観測した様子を示す平
面模式図である。
【図３】図２とは異なる構成の本発明に用いる液晶素子
における等方相−スメクチック相転移過程を偏光顕微鏡
観測した様子を示す平面模式図である。
における等方相−スメクチック相転移過程を偏光顕微鏡
観測した様子を示す平面模式図である。
【図４】図２，図３とは異なる方向に配向処理を施した
本発明に用いる液晶素子における等方相−スメクチック
相転移過程を偏光顕微鏡観測した様子を示す平面模式図
である。
本発明に用いる液晶素子における等方相−スメクチック
相転移過程を偏光顕微鏡観測した様子を示す平面模式図
である。
【図５】本発明のキャリア輸送素子の一実施形態の断面
模式図である。
模式図である。
【図６】本発明の発光素子の一実施形態の断面模式図で
ある。
ある。
【図７】本発明の実施例で用いたマスクの構造を示す平
面模式図である。
面模式図である。
【図８】本発明の実施例１の基板の構成を示す断面模式
図である。
図である。
１１ 液晶層
１２ 基板
１４ 透明電極
１６ 配向制御層
２１ バトネ
２２ 配向処理方向
５１ 陰極メタル電極
５２ キャリア輸送層
５３ 配向制御層
５４ 透明電極
５５ ガラス基板
６１ 陰極メタル電極
６２ 電子輸送層
６３ ホール輸送層
６４ 透明電極
６５ ガラス基板
８１ ポリイミド膜
８２ ＩＴＯ膜
８３ ガラス基板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−190081（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−130415（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−230348（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−359222（ＪＰ，Ａ)
特開2000−111922（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/1333,1/1337
H05B 33/00 - 33/28
B82B 1/00 - 3/00
H01L 51/00
Claims (12)
- 【請求項１】 電極を備えた一枚の基板上に、液晶に対
する一軸配向規制力を有する配向制御層が選択的に設け
られ、液晶を該基板上に有し、該液晶が等方相−スメク
チック液晶相の相転移を示し、基板上において降温時に
等方相からスメクチック液晶相への相転移過程におい
て、上記配向制御層と接する領域からスメクチック液晶
相への転移が生じて、該配向制御層の一軸配向規制力の
規制軸方向に沿って連続的にスメクチック液晶相転移領
域が拡大し配向状態が形成されたものである液晶素子を
用い、液晶としてキャリア輸送能を有する液晶を用いた
ことを特徴とするキャリア輸送素子。 - 【請求項２】 前記配向制御層が、該配向制御層の一軸
配向規制力の規制軸方向に直交する方向に連続した形状
で選択的に設けられている請求項１記載のキャリア輸送
素子。 - 【請求項３】 前記配向制御層が、液晶を構成するスメ
クチック層方向と同方向を長手方向とする複数のストラ
イプからなるパターンを有する請求項２記載のキャリア
輸送素子。 - 【請求項４】 前記ストライプに直交する方向におい
て、前記配向制御層の幅が、該配向制御層が設けられて
いない部分の幅より短い請求項３記載のキャリア輸送素
子。 - 【請求項５】 前記配向制御層が設けられた基板におい
て、該配向制御層の全平面積が、該配向制御層が設けら
れていない領域の全平面積より小さい請求項１記載のキ
ャリア輸送素子。 - 【請求項６】 前記配向制御層が、有機膜をラビング処
理したものである請求項１記載のキャリア輸送素子。 - 【請求項７】 電極を備えた一枚の基板上に、液晶に対
する一軸配向規制力を有する配向制御層が選択的に設け
られ、液晶を該基板上に有し、該液晶が等方相−スメク
チック液晶相の相転移を示し、基板上において降温時に
等方相からスメクチック液晶相への相転移過程におい
て、上記配向制御層と接する領域からスメクチック液晶
相への転移が生じて、該配向制御層の一軸配向規制力の
規制軸方向に沿って連続的にスメクチック液晶相転移領
域が拡大し配向状態が形成された ものである液晶素子を
用い、少なくとも発光層を有することを特徴とする発光
素子。 - 【請求項８】 前記配向制御層が、該配向制御層の一軸
配向規制力の規制軸方向に直交する方向に連続した形状
で選択的に設けられている請求項７記載の発光素子。 - 【請求項９】 前記配向制御層が、液晶を構成するスメ
クチック層方向と同方向を長手方向とする複数のストラ
イプからなるパターンを有する請求項８記載の発光素
子。 - 【請求項１０】 前記ストライプに直交する方向におい
て、前記配向制御層の幅が、該配向制御層が設けられて
いない部分の幅より短い請求項９記載の発光素子。 - 【請求項１１】 前記配向制御層が設けられた基板にお
いて、該配向制御層の全平面積が、該配向制御層が設け
られていない領域の全平面積より小さい請求項７記載の
発光素子。 - 【請求項１２】 前記配向制御層が、有機膜をラビング
処理したものである請求項７記載の発光素子。
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|---|---|---|---|
| JP10095199A JP3472189B2 (ja) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | キャリア輸送素子及び発光素子 |
| US09/544,162 US6650387B1 (en) | 1999-04-08 | 2000-04-06 | Liquid crystal device having a substrate provided with portions of an alignment control layer and carrier-transporting device and light-emitting device using the liquid crystal device |
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|---|---|---|---|
| JP10095199A JP3472189B2 (ja) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | キャリア輸送素子及び発光素子 |
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|---|---|
| JP2000289000A JP2000289000A (ja) | 2000-10-17 |
| JP3472189B2 true JP3472189B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=14287671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10095199A Expired - Fee Related JP3472189B2 (ja) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | キャリア輸送素子及び発光素子 |
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| EP1227347A1 (en) * | 2001-01-29 | 2002-07-31 | Rolic AG | Optical device and method for manufacturing same |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| EP0637622B1 (en) * | 1993-08-03 | 1998-06-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid crystal device |
| US5798056A (en) * | 1995-02-01 | 1998-08-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Aligning method of liquid crystal, production process of liquid crystal device, and liquid crystal device |
| US5932136A (en) | 1995-10-20 | 1999-08-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid crystal device and liquid crystal apparatus |
| US6195147B1 (en) * | 1997-08-01 | 2001-02-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid crystal substrate with optical modulation region having different alignment control forces |
-
1999
- 1999-04-08 JP JP10095199A patent/JP3472189B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-04-06 US US09/544,162 patent/US6650387B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2000111922A (ja) | 1998-10-06 | 2000-04-21 | Canon Inc | 液晶素子 |
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| Publication number | Publication date |
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