JPH03139614A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は強誘電性液晶を用いた液晶素子に関す［従来の
技術］ クラーク（Ｃ１ａｒｋ）およびラガウエル（Ｌａｇｅｒ
−ｗａｌｌ）により双安定性を有する液晶素子が提案さ
れている（特開昭５６−１０７２１６号公報、米国特許
第４，３６７．９２４号明細書等）。双安定性を有する
液晶としては、一般にカイラルスメクチックＣ相（Ｓｍ
Ｃ＊）又はＨ相（ＳｍＨ＊）を有する強誘電性液晶が用
いられる。この液晶は電界に対して第１の光学的安定状
態と第２の光学的安定状態からなる双安定状態を有し、
従って従来のＴＮ型の液晶を用いた光学変調素子とは異
なり、例えば一方の電界ベクトルに対して第１の光学的
安定状態に液晶が配向し、他方の電界ベクトルに対して
は第２の光学的安定状態に液晶が配向される。またこの
型の液晶は、加えられる電界に応答して、極めて速やか
に上記２つの安定状態のいずれかをとり、且つ電界の印
加のないときはその状態を維持する特質を有する。この
ような性質を有する強誕電性液晶を利用して液晶素子を
構成することにより、従来のＴＮ型素子が視野角特性が
悪いという問題点の多くに対して、かなり木質的な改善
が得られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述従来の双安定性を有する強誘電性液
晶素子においては、液晶の均一な配向状態が必ずしも満
足に形成されていない。また、液晶のカイラルスメクチ
ック相でのチルト角が、最大の透過率となる２２．５°
よりも小さく、大きくて８″程度の角度であるため、コ
ントラストが大きくならないという問題点がある。

本発明の目的はこの問題点を解決すること、すなわち双
安定性を有する均一な配向状態を形成し、かつカイラル
スメクチック相でのチルト角を増大してコントラストを
向上させた液晶素子を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明では、一軸性配向軸賀有
する２枚の基板間に強誂電性液晶を配置した液晶素子に
於いて、前記一軸性配向軸が互いに交差角（θ）をもっ
て交差しておりかつ液晶配向面と液晶分子の成すプレチ
ルト角が５°以上となるようにしている。

［作用］ この構成において、一軸性配向軸が互いに交差角（θ）
をもって交差しておりかつ液晶配向面と液晶分子の成す
プレチルト角が５°以上であるため、液晶の配向性が良
好となり、表示に際しては、より大きなチルト角をもっ
て、高いコントラストで表示が行なわれる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る液晶素子の平面図であ
り、第２図（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ異なる態様の第１
図のＡ−Ａ’断面図である。

第１図と第２図で示すセル構造体１００は、ガラス板又
はプラスチック板などからなる一対の基板１０１と１０
１°をスペーサ１０４で所定の間隔に保持して対向させ
、この一対の基板をシーリングするために接着剤１０６
で接着したセル構造を有しており、さらに基板１０１上
には複数の透明電極１０２からなる電極群（例えば、マ
トリクス電極構造のうちの走査電圧印加用電極群）が例
えば帯状パターンなどの所定パターンで形成されている
。基板１０１゛の上には前述の透明電極１０２と交差さ
せた複数の透明電極１０２°からなる電極群（例えば、
マトリクス電極構造のうちの信号電圧印加用電極群）が
形成されている。

そして、透明電極１０２と１０２°の少なくとも一方に
ショート防止用絶縁体膜を用いることができるが、第２
図（Ａ）の素子ではこの絶縁体膜は用いず、透明電極１
０２と１０２°がそれぞれ形成された基板１０１と１０
１゛上に直接配向制御膜１０５と１０５°がそれぞれ配
置される。

第２図（Ｂ）の素子では基板１０１と１０１°上にそれ
ぞれショート防止用絶縁体膜１０９と１０９゛並びに配
向制御ｌＩＭ１０５と１０５゛が配置される。第２図（
Ｃ）の素子では、基板１０１°上にショート防止用絶縁
体膜１０９°と配向制御膜１０５′を配置し、基板１０
１上には直接配向制御膜１０５が配置されている。

配向制御膜１０５と１０５°としては、例えば−酸化硅
素、二酸化硅素、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
絶縁物質やポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリア
ミドイミド、ポリエステルイミド、ポリパラキシリレン
、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルアセタ
ール、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリスチレン、セ
ルロース樹脂、メラミン樹脂、エリア樹脂やアクリル樹
脂などの有機絶縁物質を用いて被膜形成したものを用い
ることができる。上述の無機絶縁物質の膜は、ショート
防止用絶縁体膜の機能を兼ねることができる。特に、上
述したように、第２図（Ａ）に示す液晶素子で用いた配
向制御膜１０５及び１０５゛は、前述した配向制御とシ
ョート防止の機能を併せ持つ無機絶縁体膜によって形成
される。すなわち、例えば、ＳｉＯや５ｉ０２などの無
機絶縁物質を基板１０１及び１０１°の上に斜め蒸着法
によって被膜形成することによって配向制御１ｉＪ　１
０’　５及び１０５′を得ることができる。

この配向制御膜１０５と１０５′は、前述の如き無機絶
縁物質または有機絶縁物質を被膜形成した後に、その表
面をビロード、布や紙で一方向に摺擦（ラビング）する
ことによって、一軸性配向処理軸が付与される。

ただし、この一軸性配向軸は第３図（Ａ）および（Ｂ）
に示す様に上下の基板１０１及び１０１゛で互いに交差
角（θ）をもって交差するように付与される。交差角θ
は、使用する強誘電性液晶材料の種類や配向制御膜の種
類によって変化するが、好ましくは一般に２゜〜２５°
の範囲に設定される。また、第４図に示すように、液晶
配向面４０２と液晶分子４０３の成すプレチルト角αは
５°以上に設定される。

又、ショート防止用絶縁体膜１０９と１０９゜は２００
人厚以上、好ましくは５００人厚以上の膜厚に設定され
、５ｉＯａ　、ＴｉＯ２＋Ａｆ１２０３．Ｓ　ｉ　３Ｎ
４やＢａＴｉＯ３などの無機絶縁物質を成膜することに
よって得られる。成膜法としては、スパッタ法、イオン
ビーム蒸着法あるいは有機チタン化合物、有機シラン化
合物や有機アルミニウム化合物の塗布膜を焼成する方法
を用いることができる。この際有機チタン化合物として
は、アルキル（メチル、エチル、プロピル、ブチルなと
）、チタネート化合物、有機シラン化合物としては通常
のシランカップリング剤などを用いることができる。シ
ョート防止用絶縁体膜１０９と１０９°の膜厚が２００
Å以下である場合では、十分なショート防止効果を得る
ことができず、又その膜厚を５０００Å以上とすると、
液晶層に印加される実効的な電圧が印加されなくなるの
て、５０００Å以下、好ましくは２０００Å以下に設定
する。

本発明で用いる液晶材料として、特に適したものは、カ
イラルスメクティック液晶であって強誘電性を有するも
のである。具体的にはカイラルスメクティックＣ相（Ｓ
ｍＣ＊）、カイラルスメクティックＧ相（ＳｍＧ＊）　
、カイラルスメクティツクＦ相（ＳｍＦ＊）、カイラル
スメクティックＩ相（ＳｍＩ＊）またはカイラルスメク
ティックＨ相（ＳｍＨ＊）の液晶を用いることができる
。

強誘電性液晶の詳細については、例えばＬＥＪＯＵＲＮ
ＡＬ　ＤＥ　ＰＨＹＳＩＱＵＥ　ＬＥＴＴＥＲ５”３６
　（Ｌ−８９１１９７５、’Ｆｅｒｒ。

ｅｌｅｃｔｒｉｃ　　Ｌｉｑｕｉｄ　　Ｃｒｙｓｔａｌ
ｓ」；　　”八ｐｐｌｉｅｄ　　ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔ
ｔｅｒｓ　”　３６　（１１）　１９８０’Ｓｕｂｍｉ
ｃｒｏ　５ｅｃｏｎｄ　Ｂ１−５ｔａｂｌｅ　Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｏｐｔｊｃ　Ｓｗ４ｔｃｈｊｎｇ　ｉｎ　Ｌｉｑ
ｕｉｄ　ＣｒｙｓｔａＩｓＪ　；　　”固体物理”　１
６　（１４１）　１９８１　　ｒ液晶」、米国特許第４
，５６１．７２６号公報、米国特許第４．５８９，９９
６号公報、米国特許第４．５９２．８５８号公報、米国
特許第４，５９６，６６７号公報、米国特許第４，６１
３，２０９号公報、米国特許第４，６１４，６０９号公
報、米国特許第４，６２２，１６５号公報等に記載され
ており、本発明ではこれらに開示された強誘電性液晶を
用いることができる。

強誘電性液晶化合物の具体例としては、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（００ＲＡＭ６Ｇ）　、ヘキシルオキシベンジリデン
−ｐ　−アミノ−２−クロロプロピルシンナメート（Ｈ
ＯＢ八ｃへｃ）、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（ＭＢＲ８）が挙げ
られる。

以下、実際に製造した例を示す。

火五孤工二１ 上下の基板用として２枚の１．１ｍｍ厚のガラス板を用
意し、それぞれにＩＴＯのストライブ状電極を形成した
。次に、この上下基板電極のショート防止絶縁体膜とし
て５ｉｎ２をスパッタ法により５００人形成した。さら
に、その上にポリイミド形成液ＬＱ１８０２（日立化成
社製）１．０％溶液を回転数３００Ｏｒｐｍのスピンナ
ーで３０秒間塗布した。その後、約１時間３００℃の加
熱焼成処理を施してポリイミド配向膜を形成した。この
ポリイミド配向膜の膜厚は１５０人であった。次いで、
両基板上に形成されたポリイミド配向膜の表面に後述す
るようなラビング処理軸（一軸性配向軸）方向でのラビ
ング処理を施した。この後、平均粒径約１．５μｍのア
ルミナビーズを一方の基板上に散布した後、２枚の基板
を電極が平面的に交差し、かつ上下基板の一軸性配向軸
が第３図（Ａ）に示す所定の角度θをなすように組み合
わせて上下基板を貼り付け、セルを作成した。

次に、このセル内にチッソ（株）社製の「Ｃ８１０１４
」　（商品名）を等方相下で真空注入してから、これを
カイラルスメクチック相まで徐冷して配向させた。この
セルの液晶配向面と液晶分子の成すプレチルト角は、ク
リスタルローテーション法によって測定を行なった結果
、１２°であった。

以上の工程によって、上下基板のラビング処理軸が交差
する角度θが本発明の範囲内のθ＝２°、５°、θ＝１
０’及びθ＝１５°のセルを作成して、配向状態、およ
び十分な電圧の単発パルスを印加したときの双安定性を
観察し、また、クロスニコル下でのチルト角、及びコン
トラスト比を測定したところ、第１表に示す結果が得ら
れた。

第　　１　　表 １ 用！ヱＡ 実施例１で用いたポリイミド形成液ＬＱ１８０２（日立
化成社製）に代えＬＰ６４　（東し社製）を用いた他は
前述実施例１と同様の方法でラビング処理軸の交差角θ
が０°、２°　　１０°および２５°の４ｆｆ！のセル
を作成した。実施例１と同様にプレチルト角を測定した
ところ、２．５°であった。これらのセルのチルト角及
びコントラスト比を測定した結果を第２表に示す。

第　　２　　表 　２ 火茄４１１Ｊ　５ヱ互 チッソ（株）社製のｒｃｓ−ｘ　ｏ　１４Ｊ　　（商品
名）の代わりに同社製のｒＣ３−１０１１Ｊ　　（商品
名）を用いた以外は実施例１と同様な方法でラビング処
理軸の交差角θが２°、５°　　１０″および２０°の
４種のセルを作成し、クロスニコル下でこれらセルのチ
ルト角及びコントラスト比を測定した。また、プレチル
ト角は１０．５＠であった（実施例５〜８）。

得られた結果を第３表にまとめて示す。

第　　３　　表 第２表の結果より、プレチルト角の小さい（２，５＠）
セルに於いては一軸性配向軸を交差させることによって
もチルト角とコントラスト比の増大はあまり見られなか
った。

上下基板の一軸性配向軸が第３図（Ｂ）に示す様に相互
に逆向きになるように上下基板を貼り付けた以外は実施
例１と同様な方法で一軸性配向軸の交差角θがＯ”　　
２°　５°　１０°および１５°の４種のセルを作製し
た。また、プレチルト角は、８．５°であった（実施例
９〜１２）。

クロスニコル下でこれらセルのチルト角及びコントラス
ト比を測定して得られた結果を第４表にまとめて示す。

第　　４　　表 わかる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、一軸性配向軸を有
する２枚の基板間に強誘電性液晶を配置した液晶素子に
於いて、一軸性配向軸が互いに交差角θをもって交差し
、かつ液晶配向面と液晶分子の成すプレチルト角が５°
以上となるようにしたため、配向性を良好にし、チルト
角及びコントラスト比を増大することができる。

以上の実施例及び比較例の結果より、交差した一軸性配
向軸を有する上下基板を用い、かつ、液晶配向面と液晶
分子との成すプレチルト角を５゜以上に設定することで
配向性の良い、コントラストの向上した強誘電性液晶素
子が得られることが

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る強誘電性液晶素子の
平面図、 第２図（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ異なる実施態様の第１
図のＡ−Ａ’断面図、 第３図（Ａ）および（Ｂ）は、第１図の液晶素子におい
て交差する上下基板の一軸性配向軸を模式的に表わす平
面図、そして 第４図は、液晶配向面と液晶分子を模式的に表わした模
式図である。 ５ ６ １０１．１０１°　：基板、１０２，１０２’　　：話
明電極、１０３：強誘電性液晶、１０５１０５°　：配
向制御膜、３０１，３０２ニー軸性配向軸、４０２：液
晶配向面、４ｏ３：液晶分子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電圧を印加して強誘電性液晶を駆動するための電
   極群が形成され強誘電性液晶を配向させるための一軸性
   配向軸を有する一対の基板間に強誘電性液晶を配置した
   強誘電性液晶素子に於いて、一軸性配向軸が互いに所定
   の角度で交差しており、かつ液晶配向面と液晶分子との
   成すプレチルト角が５゜以上であることを特徴とする強
   誘電性液晶素子。
2. （２）前記交差角が、２゜〜２５゜である請求項１記載
   の強誘電性液晶素子。