JPH0336524A - 液晶電気光学素子 - Google Patents
液晶電気光学素子Info
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- JPH0336524A JPH0336524A JP17232689A JP17232689A JPH0336524A JP H0336524 A JPH0336524 A JP H0336524A JP 17232689 A JP17232689 A JP 17232689A JP 17232689 A JP17232689 A JP 17232689A JP H0336524 A JPH0336524 A JP H0336524A
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
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。
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１
本発明は強誘電性液晶を用いる電気光学素子に関する。
【従来の技術］
近年、情報処理のコンピユータ化が進み、それに伴いコ
ンピュータの小型化が強く望まれるようになった。特に
マンマシンインターフェイスとしてゆるぎない地位を占
めていたＣＲＴデイスプレィは重く大きい為、軽く薄い
液晶デイスプレィや、プラズマデイスプレィに置き換え
られようとしている。液晶デイスプレィとしては、ツイ
ストネマチック型の５のが一般に使用されている。しか
し、高精細のデイスプレィとしては、応答の遅いネマチ
ック液晶よりも高速でメモリー性を有する強誘電性液晶
が研究されている。 （例えばＣ１ａｒｋ ら、ＡＰ
Ｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、、、３６，８９９ （
１９８０））従来の強誘電性液晶を用いた電気光学素子
の配向制御方法は、基板表面にポリイミド等の有機高分
子層を設はラビング処理を行なう方法、ＳｉＯを斜め方
向から蒸着する方法、磁場配内法、直流電界を印加しな
がら徐冷する方法等がある。 ［発明が解決しようとする課題］ 強誘電性液晶の電界による応答特性、７特に記憶効果は
、液晶分子と基板表面の化学的、あるいは物理化学的相
互作用に大きく影響されると考えられる。カイラルスメ
クティックＣ相（以下、ＳｍＣ本相と略記する）のスイ
ッチング原理によれば、良好な記憶効果を得るためには
液晶分子は基板表面に平行かつ一方向に揃っている事が
望ましい。 しかしながら従来の高分子膜表面にラビング処理を施す
等の配向制御方法を用いると、ＳｍＣ本相における分子
配向はツイスト状態すなわち液晶分子ダイレクタが片側
の基板表面から対向基板表面において円錐の側面上を回
転しており、゛自発分極が上下両界面で内側或は外側を
向いた状態を呈しやすく、従って良好な記憶効果を得る
のは困難であった。また、上記配向方法で作成した液晶
電気光学素子は”Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ １９
８４． Ｖｏｌ、５９゜ｐｐ、 ６９−１１８”に示さ
れている様にいわゆるジグザグ欠陥が発生しやすい、１
ｇ壬子中この欠陥が発生すると、光漏れによる大幅なコ
ントラスト比の低下が起こる。 液晶材料に関しては、その相系列が高温側から等吉相−
力イラルネマティック相（以下、Ｎ本相と略記する）−
３ｍＡ相−８ｍＣ”相である物が多く用いられているが
、この場合、ＳｍＣ本相におけるティルト角（層法線と
液晶分子ダイレクタのなす角）の温度依存性が大きい為
、素子の環境温度が変化するとそれに伴って偏光軸と液
晶分子軸の位置関係にズレが生じ、コントラスト比及び
光透過率が変化するという問題点を有している。 また、強誘電性を示す相の場合、液晶分子の持つ双極子
の配列によって分極場という電場が生じる。 分極場は液晶中に含まれるイオン性不純物を局在化させ
たり、絶対値が大きい場合には液晶分子の配向分布にま
で影響を及ぼす事が知られている。 本発明は、基板表面の改質と電界処理による配向制御及
び液晶材料の相系列と物性を改良する事によって上記問
題点を解決するもので、その目的とするところは、双安
定なユニフォーム配向によって良好な記憶効果を持ち、
配向欠陥によるコントラスト低下の少ない優れた液晶電
気光学素子を提供する事である。 ［課題を解決するための手段］ 本発明の液晶電気光学素子は、上記課題を解決するため
に、 （１）透明電極を有する一対の基板間に強誘電性液晶を
挟持して成る液晶電気光学素子において、少なくとも一
方の基板に配向処理が施され、該強誘電性液晶は封入後
、電界を印加されて配向状態リング剤にラビング法によ
ってなされている事を特徴とする。 （３）上記カップリング剤が、アミノ基、メチルアミノ
基、エポキシ基、メルカプト基の少なくとも一つを官能
基として有するカップリング剤、叉はそれらの混合物で
ある事を特徴とする。 （４）上記強誘電性液晶が、高温側から等吉相−カイラ
ルネマティック相−カイラルスメクティックＣ相なる相
系列を有する組成物である事を特徴とする。 （５）上記強誘電性液晶の成分要素のうち少なくとも１
種以上が、液晶組成物の誘電異方性を負にせしめる性質
を持った化合物である事を特徴とする。 （６）上記強誘電性液晶が、一般式 ％式％） で表わされる各群１）、２）、３〉及び４）の化合物を
各々少なくとも一成分含有する組成物である事を特徴と
する。 【実施例 １１ 第１図は本発明実施例に於ける電気光学素子の主要断面
図である。ＩＴＯ透明電極及びＳｉＯ２絶縁層を設けた
ガラス基板上にシランカップリング剤の膜を形成し、そ
の表面にラビング処理を施した。ここで用いたシランカ
ップリング剤としては、アミノ基を有する化合物である
ところの、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン （Ｃ２Ｈ＆０）３ＳｉＣ３Ｈ＠ＮＨ２ である。上記化合物の０． ２重量％エタノール溶液を
基板上にスピンコードし、８０℃で約６０分焼成した。 このようにして得られた基板を、上下でラビング方向が
１８０’となるように組み立てた。セル厚は約２μｍと
した。第１図においては上下両基板上に絶縁層を設けで
あるが、これはどちらか一方のみでも良い、また、ラビ
ング処理についても片側基板のみ施してもよい。 第１表は本発明実施例に用いた液晶化合物の具体例であ
る。化合物１）の例を１〜５に、化合物２）の例を６に
、化合物３）の例を７に、化合物４）の例を８に示す０
次にこれら１）〜４）の化合物を混合した液晶組成物の
例を第２表に示す。 上記基板間に第２表の強誘電性液晶組成物を加熱封入し
、室温まで徐冷した。この液晶の相系列は以下の通りで
ある。 Ｉ （６２）Ｎ本（４５）Ｓ ｍ ０本（＜０）ＫＯ内
転移温度／℃ 本実施例の液晶組成物は室温において誘電異方性Δεの
値が約−４であった。セル内に生じる分極場の絶対値は
基板法線方向の誘電率にほぼ逆比例するので、液晶分子
長軸に垂直な方向の誘電率が大きいΔさくＯの液晶材料
を用いれば、Δε≧Ｏのものと比較して分極場の絶対値
は小さくなっていると考えられる。 次に、この素子の電極間に±２５ｖ、１５Ｈｚの交番波
形を約１０秒間印加したところ、液晶の配向状態は、層
方向にほぼ垂直な方向にｍ密な筋状組織を伴ったユニフ
ォーム状態を呈した。この電界処理により、封入冷却時
に形成されたジグザグ欠陥は除去された１以上の方法で
得られた液晶電気光学素子を偏光軸の互いに直交する偏
光板間に挟持し、９２図（ａ）に示す駆動波形を印加し
て、その際の同図（ｂ）に示される光学応答を評価した
。記憶効果の良否は電界印加時の透過光量（第２図（ｂ
）のＩ＋） と電界除去後の透過光量（第２図（ｂ）
のＩ２） の比Ｉ２／ＩＩが大きい程良好であると考
えられる８本実施例では２５℃に於てＩ２／ＩＩ＝０．
９３、コントラスト比１：３６と良好であった。また、
第３図にみられる様に０℃から４０℃の温度範囲におけ
るコントラスト比の変動も極めて小さい。 ［実施例 ２１ 第１図と同様な構成の素子を用いて、ＩＴＯ透明電極及
び５ｉＣ）２絶縁層を設けたガラス基板上にシランカッ
プリング剤の膜を形成し、その表面にラビング処理を施
した。ここで用いたシランカップリング剤としては、メ
チルアミノ基を有する化合物であるところの、Ｎ−メチ
ル−３アミノプロピルトリメトキシシラン （ＣＨ３０）３ｓｉｃ３ＨａＮＨｃＨａである。上記化
合物の０． ２重量％エタノール溶液を基板上にスピン
コードし、１００℃で約６０分焼成した。このようにし
て得られた基板を、上下でラビング方向が１８０°とな
るように組み立てた。セル厚は約１．８μｍとした。 上記基板間に第２表の強誘電性液晶組成物を加熱封入し
、室温まで徐冷した１次に、この素子の電極間に±２５
Ｖ、１５Ｈｚの交番波形を約１５秒間印加したところ、
液晶の配向状態は、層方向にほぼ垂直な方向に緻密な筋
状組織を伴ったユニフォーム状態を呈した。この電界処
理により、封入冷却時に形成されたジグザグ欠陥は除去
された。 以上の方法で得られた液晶電気光学素子を偏光軸の互い
に直交する偏光板間に挟持し、第２図（ａ）に示す駆動
波形を印加して、その際の同図（ｂ）に示される光学応
答を評価した０本実施例では２５℃に於てＩ２／ＩＩ＝
０．９６、コントラスト化工： ４５と良好であった。 【発明の効果】 本発明は上記の構成によって、基板表面の改質と電界処
理による配向制御を用い、上記従来技術の欠点を解決し
、双安定なユニフォーム配向によって良好な記憶効果を
持ち、配向欠陥によるコントラスト低下の少ない、光学
特性の温度依存性が小さい優れた液晶電気光学素子を提
供する事ができた。
ンピュータの小型化が強く望まれるようになった。特に
マンマシンインターフェイスとしてゆるぎない地位を占
めていたＣＲＴデイスプレィは重く大きい為、軽く薄い
液晶デイスプレィや、プラズマデイスプレィに置き換え
られようとしている。液晶デイスプレィとしては、ツイ
ストネマチック型の５のが一般に使用されている。しか
し、高精細のデイスプレィとしては、応答の遅いネマチ
ック液晶よりも高速でメモリー性を有する強誘電性液晶
が研究されている。 （例えばＣ１ａｒｋ ら、ＡＰ
Ｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、、、３６，８９９ （
１９８０））従来の強誘電性液晶を用いた電気光学素子
の配向制御方法は、基板表面にポリイミド等の有機高分
子層を設はラビング処理を行なう方法、ＳｉＯを斜め方
向から蒸着する方法、磁場配内法、直流電界を印加しな
がら徐冷する方法等がある。 ［発明が解決しようとする課題］ 強誘電性液晶の電界による応答特性、７特に記憶効果は
、液晶分子と基板表面の化学的、あるいは物理化学的相
互作用に大きく影響されると考えられる。カイラルスメ
クティックＣ相（以下、ＳｍＣ本相と略記する）のスイ
ッチング原理によれば、良好な記憶効果を得るためには
液晶分子は基板表面に平行かつ一方向に揃っている事が
望ましい。 しかしながら従来の高分子膜表面にラビング処理を施す
等の配向制御方法を用いると、ＳｍＣ本相における分子
配向はツイスト状態すなわち液晶分子ダイレクタが片側
の基板表面から対向基板表面において円錐の側面上を回
転しており、゛自発分極が上下両界面で内側或は外側を
向いた状態を呈しやすく、従って良好な記憶効果を得る
のは困難であった。また、上記配向方法で作成した液晶
電気光学素子は”Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ １９
８４． Ｖｏｌ、５９゜ｐｐ、 ６９−１１８”に示さ
れている様にいわゆるジグザグ欠陥が発生しやすい、１
ｇ壬子中この欠陥が発生すると、光漏れによる大幅なコ
ントラスト比の低下が起こる。 液晶材料に関しては、その相系列が高温側から等吉相−
力イラルネマティック相（以下、Ｎ本相と略記する）−
３ｍＡ相−８ｍＣ”相である物が多く用いられているが
、この場合、ＳｍＣ本相におけるティルト角（層法線と
液晶分子ダイレクタのなす角）の温度依存性が大きい為
、素子の環境温度が変化するとそれに伴って偏光軸と液
晶分子軸の位置関係にズレが生じ、コントラスト比及び
光透過率が変化するという問題点を有している。 また、強誘電性を示す相の場合、液晶分子の持つ双極子
の配列によって分極場という電場が生じる。 分極場は液晶中に含まれるイオン性不純物を局在化させ
たり、絶対値が大きい場合には液晶分子の配向分布にま
で影響を及ぼす事が知られている。 本発明は、基板表面の改質と電界処理による配向制御及
び液晶材料の相系列と物性を改良する事によって上記問
題点を解決するもので、その目的とするところは、双安
定なユニフォーム配向によって良好な記憶効果を持ち、
配向欠陥によるコントラスト低下の少ない優れた液晶電
気光学素子を提供する事である。 ［課題を解決するための手段］ 本発明の液晶電気光学素子は、上記課題を解決するため
に、 （１）透明電極を有する一対の基板間に強誘電性液晶を
挟持して成る液晶電気光学素子において、少なくとも一
方の基板に配向処理が施され、該強誘電性液晶は封入後
、電界を印加されて配向状態リング剤にラビング法によ
ってなされている事を特徴とする。 （３）上記カップリング剤が、アミノ基、メチルアミノ
基、エポキシ基、メルカプト基の少なくとも一つを官能
基として有するカップリング剤、叉はそれらの混合物で
ある事を特徴とする。 （４）上記強誘電性液晶が、高温側から等吉相−カイラ
ルネマティック相−カイラルスメクティックＣ相なる相
系列を有する組成物である事を特徴とする。 （５）上記強誘電性液晶の成分要素のうち少なくとも１
種以上が、液晶組成物の誘電異方性を負にせしめる性質
を持った化合物である事を特徴とする。 （６）上記強誘電性液晶が、一般式 ％式％） で表わされる各群１）、２）、３〉及び４）の化合物を
各々少なくとも一成分含有する組成物である事を特徴と
する。 【実施例 １１ 第１図は本発明実施例に於ける電気光学素子の主要断面
図である。ＩＴＯ透明電極及びＳｉＯ２絶縁層を設けた
ガラス基板上にシランカップリング剤の膜を形成し、そ
の表面にラビング処理を施した。ここで用いたシランカ
ップリング剤としては、アミノ基を有する化合物である
ところの、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン （Ｃ２Ｈ＆０）３ＳｉＣ３Ｈ＠ＮＨ２ である。上記化合物の０． ２重量％エタノール溶液を
基板上にスピンコードし、８０℃で約６０分焼成した。 このようにして得られた基板を、上下でラビング方向が
１８０’となるように組み立てた。セル厚は約２μｍと
した。第１図においては上下両基板上に絶縁層を設けで
あるが、これはどちらか一方のみでも良い、また、ラビ
ング処理についても片側基板のみ施してもよい。 第１表は本発明実施例に用いた液晶化合物の具体例であ
る。化合物１）の例を１〜５に、化合物２）の例を６に
、化合物３）の例を７に、化合物４）の例を８に示す０
次にこれら１）〜４）の化合物を混合した液晶組成物の
例を第２表に示す。 上記基板間に第２表の強誘電性液晶組成物を加熱封入し
、室温まで徐冷した。この液晶の相系列は以下の通りで
ある。 Ｉ （６２）Ｎ本（４５）Ｓ ｍ ０本（＜０）ＫＯ内
転移温度／℃ 本実施例の液晶組成物は室温において誘電異方性Δεの
値が約−４であった。セル内に生じる分極場の絶対値は
基板法線方向の誘電率にほぼ逆比例するので、液晶分子
長軸に垂直な方向の誘電率が大きいΔさくＯの液晶材料
を用いれば、Δε≧Ｏのものと比較して分極場の絶対値
は小さくなっていると考えられる。 次に、この素子の電極間に±２５ｖ、１５Ｈｚの交番波
形を約１０秒間印加したところ、液晶の配向状態は、層
方向にほぼ垂直な方向にｍ密な筋状組織を伴ったユニフ
ォーム状態を呈した。この電界処理により、封入冷却時
に形成されたジグザグ欠陥は除去された１以上の方法で
得られた液晶電気光学素子を偏光軸の互いに直交する偏
光板間に挟持し、９２図（ａ）に示す駆動波形を印加し
て、その際の同図（ｂ）に示される光学応答を評価した
。記憶効果の良否は電界印加時の透過光量（第２図（ｂ
）のＩ＋） と電界除去後の透過光量（第２図（ｂ）
のＩ２） の比Ｉ２／ＩＩが大きい程良好であると考
えられる８本実施例では２５℃に於てＩ２／ＩＩ＝０．
９３、コントラスト比１：３６と良好であった。また、
第３図にみられる様に０℃から４０℃の温度範囲におけ
るコントラスト比の変動も極めて小さい。 ［実施例 ２１ 第１図と同様な構成の素子を用いて、ＩＴＯ透明電極及
び５ｉＣ）２絶縁層を設けたガラス基板上にシランカッ
プリング剤の膜を形成し、その表面にラビング処理を施
した。ここで用いたシランカップリング剤としては、メ
チルアミノ基を有する化合物であるところの、Ｎ−メチ
ル−３アミノプロピルトリメトキシシラン （ＣＨ３０）３ｓｉｃ３ＨａＮＨｃＨａである。上記化
合物の０． ２重量％エタノール溶液を基板上にスピン
コードし、１００℃で約６０分焼成した。このようにし
て得られた基板を、上下でラビング方向が１８０°とな
るように組み立てた。セル厚は約１．８μｍとした。 上記基板間に第２表の強誘電性液晶組成物を加熱封入し
、室温まで徐冷した１次に、この素子の電極間に±２５
Ｖ、１５Ｈｚの交番波形を約１５秒間印加したところ、
液晶の配向状態は、層方向にほぼ垂直な方向に緻密な筋
状組織を伴ったユニフォーム状態を呈した。この電界処
理により、封入冷却時に形成されたジグザグ欠陥は除去
された。 以上の方法で得られた液晶電気光学素子を偏光軸の互い
に直交する偏光板間に挟持し、第２図（ａ）に示す駆動
波形を印加して、その際の同図（ｂ）に示される光学応
答を評価した０本実施例では２５℃に於てＩ２／ＩＩ＝
０．９６、コントラスト化工： ４５と良好であった。 【発明の効果】 本発明は上記の構成によって、基板表面の改質と電界処
理による配向制御を用い、上記従来技術の欠点を解決し
、双安定なユニフォーム配向によって良好な記憶効果を
持ち、配向欠陥によるコントラスト低下の少ない、光学
特性の温度依存性が小さい優れた液晶電気光学素子を提
供する事ができた。
第１図は本発明実施例の液晶電気光学素子の断面図であ
る。 第２図は本発明の液晶電気光学素子を評価する際に用い
た駆動波形と、対応する光学応答の一例を示す図である
。 第３図は本発明実施例１の液晶電気光学素子に於けるコ
ントラスト比の温度依存性を示す図である。 １、 ２ ４．５ ７．８ 上下ガラス基板 スペーサ 透明電極 液晶層 絶縁層 ９．１０゜ １１．１２゜ １ ２ 、配向膜 、偏光板 、駆動波形 、光学応答 以上
る。 第２図は本発明の液晶電気光学素子を評価する際に用い
た駆動波形と、対応する光学応答の一例を示す図である
。 第３図は本発明実施例１の液晶電気光学素子に於けるコ
ントラスト比の温度依存性を示す図である。 １、 ２ ４．５ ７．８ 上下ガラス基板 スペーサ 透明電極 液晶層 絶縁層 ９．１０゜ １１．１２゜ １ ２ 、配向膜 、偏光板 、駆動波形 、光学応答 以上
Claims (6)
- （１）透明電極を有する一対の基板間に強誘電性液晶を
挟持して成る液晶電気光学素子において、少なくとも一
方の基板に配向処理が施され、該強誘電性液晶は封入後
、電界を印加されて配向状態が規制されている事を特徴
とする液晶電気光学素子。 - （２）上記配向処理は、基板上に塗布されたカップリン
グ剤にラビング法によってなされている事を特徴とする
請求項１記載の液晶電気光学素子。 - （３）上記カップリング剤が、アミノ基、メチルアミノ
基、エポキシ基、メルカプト基の少なくとも一つを官能
基として有するカップリング剤、叉はそれらの混合物で
ある請求項２記載の液晶電気光学素子。 - （４）上記強誘電性液晶が、高温側から等方相−カイラ
ルネマティック相−カイラルスメクティックＣ相なる相
系列を有する組成物である事を特徴とする請求項１記載
の液晶電気光学素子。 - （５）上記強誘電性液晶の成分要素のうち少なくとも１
種以上が、液晶組成物の誘電異方性を負にせしめる性質
を持った化合物である事を特徴とする請求項１記載の液
晶電気光学素子。 - （６）上記強誘電性液晶が、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で表わされる各群１）、２）、３）及び４）の化合物を
各々少なくとも一成分含有する組成物である事を特徴と
する請求項１記載の液晶電気光学素子。 但し、Ｒ＿１、Ｒ＿３、Ｒ＿５及びＲ＿８は炭素数２〜
２０のアルキル基。 Ｒ＿２、Ｒ＿４、Ｒ＿６及びＲ＿７は炭素数２〜２０の
アルコキシ基。 ▲数式、化学式、表等があります▼及び▲数式、化学式
、表等があります▼はシクロヘキサン環（▲数式、化学
式、表等があります▼）若しくはベンゼン環（▲数式、
化学式、表等があります▼）。 Ｘ、Ｙは各々ＣＨ＿３若しくはＣｌであるとする。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17232689A JPH0336524A (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 液晶電気光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17232689A JPH0336524A (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 液晶電気光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0336524A true JPH0336524A (ja) | 1991-02-18 |
Family
ID=15939834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17232689A Pending JPH0336524A (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 液晶電気光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0336524A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0618884A (ja) * | 1992-02-21 | 1994-01-28 | F Hoffmann La Roche Ag | ディスクリネーションのないコレステリック液晶の平面配向方法 |
-
1989
- 1989-07-04 JP JP17232689A patent/JPH0336524A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0618884A (ja) * | 1992-02-21 | 1994-01-28 | F Hoffmann La Roche Ag | ディスクリネーションのないコレステリック液晶の平面配向方法 |
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