JPH04170518A

JPH04170518A - 液晶素子

Info

Publication number: JPH04170518A
Application number: JP2298644A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Kouden; 充浩向殿; Tomoaki Kuratate; 知明倉立; Fumiaki Funada; 船田　文明; Kenji Terajima; 寺島　兼詞
Original assignee: Sharp Corp; Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp; Sharp Corp
Priority date: 1990-11-01
Filing date: 1990-11-01
Publication date: 1992-06-18

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】

この発明は液晶素子に関し、より詳しくは、強誘電性液
晶表示素子に関する。

【従来の技術】

現在、最も広く用いられている液晶表示素子は液晶のネ
マチック相を利用したものである。しかし、ツイステソ
ト不マチック（ＴＮ）型液晶表示素子はライン数の増加
に伴ってコントラストが低下するため、２０００Ｘ２０
００ライン等の大容量表示素子を作ることは困難となっ
ている。このＴＮ型液晶表示素子を改良するために、ス
ーパーソイステ、ド不マチック（ＳＴＮ）型１ｆｆｌ　
高表示素子、タフ゛ルスーパーツイステンド不マチソク
（ＤＳＴＮ）型液晶表示素子が開発されているけれとも
、ライン数の増加と共にコントラストおよび応答速度か
低下するため、現状ては８００Ｘ　１０２４ライン程度
の表示容量が限界となっている。また、基板上に薄膜ト
ランジスタ（ＴＰＴ）を配列したアクティブマトリック
ス方式の液晶表示素子も開発され、これにより１０００
Ｘ　１０００ライン等の大容量表示か可能になった。し
かしながら、このアクティブマトリックス方式液晶表示
素子は、製造プロセスが長く、歩留りの低下も生じやす
（、製造コストが非常に高くなるという欠点を有してい
る。近年、上記ネマチック相を利用した液晶表示素子とは別
に、スメクチック相を利用した種々の表示モードの研究
も盛んに行われている。その中で特に、強誘電性液晶表
示素子（アプライド　フィジックス　レターズ、３６巻
、第８９９頁（１９８０年））が有望視されている。こ
の表示素子は、強誘電性液晶であるカイラルスメクチッ
クＣ相、カイラルスメクチックＩ相などを利用するもの
であり、メモリー性を利用する方式であることから、応
答速度の向上にともなって表示の大容量化が可能となっ
ている。また薄膜トランジスタなどのアクティブ素子を
必要としないことから、製造コストも上からない。さら
に、上記の強誘電性液晶表示素子は視角が広いという長
所も兼ね備えている。したがって、２０００Ｘ２０００ライン等の大容量表示
用の素子として大いに有望視されている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、上記強誘電性液晶表示素子は応答速度と
メモリ性に問題があり、実用化か阻まれている。応答速度の問題は、強誘電性液晶素子の表示容量が応答
速度によって制約されることにより生じている。表示容
量と応答速度との関係は、駆動法によって異なるが、例
えば、次式のように表すことができる。 τくＰ−□ Ｌ−ｎ（ここで、τは応答速度、Ｐは書き込みパルス幅、Ｔは
１画面書き込み時間、Ｌは走査線数、ｎは書き込みに必
要なパルス幅を表わしている。）この式から分かるよう
に、表示の大容量化のためには応答速度τを向上させる
必要かある。さらに、この応答速度τは、次式に示すよ
うに、強誘電性液晶の自発分極と結び付けられている。 η ５−Ｅ（ここで、ηは粘度、Ｐｓは自発分極、Ｅは印加電圧を
表わしている。）この式から分かるように、応答速度τ
を向上させるためには自発分極Ｐｓを増大させることが
求められる。一方、メモリ性の問題は、最近、吉田らによって報告さ
れたように、強誘電性液晶の自発分極Ｐｓによって誘起
される逆電場によって、メモリ状態が反転することによ
り生じている（吉田他、第１３回液晶討論会、２Ｚ１５
　（１９８７）、）。それゆえ、このメモリ性の問題に
対する対策の一つは強誘電性液晶の自発分極Ｐｓを小さ
くすることであり、現状では良好なメモリ性を得るため
には自発分極Ｐｓを１０ｎＣ／ｃｍ２以下、好ましくは
５ｎＣ／ｃｍ２以下にすることか望まれる。このように、応答速度の観点からは自発分極Ｐｓを大き
くすることが望まれ、一方、メモリ性の観点からは自発
分極Ｐｓを小さくすることか望まれる。このため、従来
は強誘電性液晶表示素子を実用化することができなかっ
た。そこで、この発明の目的は、応答速度の向上とメモリ性
の向上を同時に達成でき、したかって実用に耐えられる
強誘電性液晶表示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に、この発明は、一対の絶縁性
基板上のそれぞれに導電性膜を形成し、上記導電性膜上
にそれぞれ膜厚５００〜３０００人の８１０．膜を形成
し、上記Ｓｉ○、膜上に下記一般式（１）で表される基本構造を有する膜厚２００〜５００人の高
分子膜を形成し、上記高分子膜をラビングし、上記一対の基板をラビング方向が同一になるように、か
つ上記基板間の距離か１．２〜３μｍになるように貼り
合わせ、上記基板間に強誘電性液晶を注入してなる液晶素子にお
いて、上記強誘電性液晶が下記一般式（２）（式中Ｒは炭素数５〜１２のアルキル基またはアルキル
オキシ基を示し、Ｘは一〇〇〇−または一０ＣＲ，−を
示し、Ｙは一〇−または単結合を示し、ｎは１または２
の整数を示す。また、＊を付した炭素原子は不斉炭素原
子であることを示している。）て表される光学活性基を有する化合物を少なくとも一種
以上５〜１０％含有し、下記一般式（３）（式中Ｒは炭素数５〜１２のアルキル基またはアルキル
オキ７基を示し、Ｒ′は炭素数２〜１０のアルキル基を
示す。また、＊を付した炭素原子は不斉炭素原子である
ことを示す。）で表される光学活性基を有する化合物を少なくとも一種
以上１０〜２０％含有し、下記一般式（４）（式中Ｒは炭素数５〜１２のアルキル基またはアルキル
オキシ基を示し、Ｒ′は炭素数２〜１０のアルキル基を
示す。また、＊を付した炭素原子は不斉炭素原子である
ことを示す。）て表される光学活性基を有する化合物を少なくとも一種
以上５〜１５％含有し、下記一般式（５）（式中Ｒ及びＲ′は炭素数５〜１２のアルキル基を示す
。）て表される非光学活性化合物を３０〜７０％含有し、下記一般式（６）（式中Ｒ及びＲ′は炭素数５〜１２のアルキル基を示す
。）て表される非光学活性化合物を１５〜３０％含有して、
少なくともスメクチックＣ相、スメクチックＡ相、ネマ
チック相を示すようにしたことを特徴としている。この発明は次に述へる発見により創出された。ます、本発明の液晶素子は室温で通常の強誘電性液晶素
子とは異なる配向を示した。すなわち、従来の強誘電性
液晶素子においては液晶の７エプロン構造による／グサ
グ欠陥か観察されるのに対して、この発明の強誘電性液
晶素子においては室温で明確なングサグ欠陥か観察され
ない。また、本発明の液晶素子に用いた強誘電性液晶組
成物の自発分極は約２０ｎＣ／ｃｍ’と大きいにもかか
わらず、室温で良好なメモリ性を示した。

【実施例】

以下、この発明の液晶素子を実施例により詳細に説明す
る。まず、調製した強誘電性液晶組成物について述べ、
次に上記液晶組成物を用いて構成した強誘電性液晶表示
素子について述べることとする。別紙表１は調製した強誘電性液晶組成物の成分を示して
いる。この表１に示すように、上記液晶組成物は、一般
式（２）で表わされる光学活性基を有する化合物としてＨ３とをそれぞれ４％、３％たけ含有している（Ｎ。２ａ、２ｂ）。また、一般式（３）て表わされる光学活
性基を有する化合物として、を１６％だけ含有している（Ｎｏ、３）。さらに、一般
式（４）で表わされる光学活性基を有する化合物として
、を８％だけ含有している（Ｎｏ、４）。また、−般式（
５）で表わされる非光学活性化合物として、とをそれぞ
れ２４％、７％、１４％たけ含有している（Ｎｏ、５ａ
、５ｂ、５ｃ）ｏさらに、一般式（６）で表わされる非
光学活性物として、とをそれぞれ１４％、１０％だけ含
有している（ＮＯ，６ａ、６ｂ）。この液晶組成物は、第１図に示すように、温度−５°Ｃ
において結晶相ＣからスメクチックＣ相ＳＣへ相転移し
た。また、温度７０°ＣにおいてスメクチックＣ相Ｓｃ
からスメクチックＡ相Ｓａへ、温度７５°Ｃにおいてス
メクチックＡ相Ｓａからネマチック相Ｎへ、温度８８°
Ｃにおいてネマチック相Ｎから等方性液体■へそれぞれ
相転移した。上記液晶組成物を用いて、強誘電性液晶表示素子を次の
ようにして作製した。まず、２枚のカラス基板のそれぞ
れに膜厚２０００人のＩＴＯ（インジウム錫酸化物）膜
を蒸着し、所定の形状にパターン化した。次に、膜厚１
０００人のＳ】○。膜（東京応化製、商品名○ＣＤ）をスピンコードし、３
５０’Ｃにて１時間焼成した。次に、一般式で表される
基本構造を有する膜厚３５０人の高分子膜をＮ−メチル
−２−ピロリドンとブチルセロソルブの１２ａ合液に溶
かし、この溶液をスピンコードして、１００°Ｃにて５
分、さらに２２０°Ｃにて１時間たけ加熱した。次に、
この２枚の基板のそれぞれをラビングし、この２枚の基
板のラビング方向か同一になるように、かつ基板間の距
離か２０μｍになるように貼り合わせた。そして、上に
述べた液晶組成物をこの基数間へ注入して封止した。−
旦、１００’Ｃまて加熱した後、室温まて徐冷した。こ
のようにして強誘電性液晶表示素子を作製した。この液晶表示素子を偏光顕微鏡によって観察したところ
、室温では、第４図に示すようにジグザグ欠陥りのある
配向を示す部分と、第５図に示すようにジグサグ欠陥の
ない配向を示す部分とか観察された。このジグサグ欠陥
りは温度の上昇とともに増加する傾向か認められた。例
えば、温度２５°Ｃにおいて第５図に示すようにジグサ
グ欠陥のない配向を示している部分ても、５０°Ｃまて
温度を上昇させると第６図に示すように／グサグ欠陥り
を有する配向に変化した。この変化は広い面積にわたっ
て観察された。なお、Ｘはラビング方向、Ｒはラビング
跡を示している。次に、第２図に示すように、Ｖ、、＝　１０　Ｖの矩形
波電圧を印加して、この液晶表示素子の応答速度τを測
定した。第３図は、温度Ｔａをパラメータとして、この
液晶表示素子の透過光量か０−５０％、０→９０％、１
０→９０％に変化する時間を応答速度τとしてそれぞれ
表わしている。また、温度Ｔａ＝２５°Ｃ，５０’Ｃに
おけるチルト角θ、メモリ角２ωの値も併せて表わして
いる。同図に示すように、応答速度τは、温度Ｔａ＝２
５〜７０°Ｃにおいて、透過光量の条件に応じてそれぞ
れ１１．１〜７２．５μｓｅｃ、２６．２〜９３９μｓ
ｅｃ、２１．５〜４１．２μｓｅｃの範囲の値を示した
。この液晶表示素子は、自発分極が約２０　ｎ　Ｃ／　
ｃ　ｍ　’と大きいにもかかわらず室温で良好なメモリ
性を示し、この結果、応答速度τの向上とメモリ性の向
上とを同時に達成することかできた。したがって、実用
性に耐えられる強誘電性液晶表示素子を作製できた。な
お、室温ではパルス幅Δｔが約８０μｓｅｃでスイッチ
ングしたか、４０℃より高温側ではスイッチングできな
かった。なお、室温て、Ｖ、ｐ＝５Ｖ、ｆ＝０．２Ｈｚの矩形波
を印加したところ、第７図または第８図に示すように、
ラビング方向Ｘに対して斜め方向にすし状のパターンか
生じるのか観察された。

【発明の効果】

以上より明らかなように、この発明によれば、応答速度
の同上とメモリ性の向上を同時に達成でき、したかって
実用に耐えられる強誘電性液晶表示素子を提供すること
かできる。 −以下余白一別紙表１

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の強誘電性液晶表示素子を
構成する強誘電性液晶組成物か相転移する状態を示す図
、第２図は上記強誘電性液晶表示素子に印加した電圧波
形を示す図、第３図は上記強誘電性液晶表示素子の応答
速度の測定結果を示す図、第４図乃至第８図は上記強誘
電性液晶表示素子を偏光顕微鏡で観察した状態を示す図
である。Ｄ・　ジグ号グ欠陥、Ｒ・・ラビング跡。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一対の絶縁性基板上のそれぞれに導電性膜を形成
し、上記導電性膜上にそれぞれ膜厚５００〜３０００ÅのＳ
ｉＯ＿２膜を形成し、上記ＳｉＯ＿２膜上に下記一般式（１） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（１）で表される基本構造を有する膜厚２００〜５００Åの高
分子膜を形成し、上記高分子膜をラビングし、上記一対の基板をラビング方向が同一になるように、か
つ上記基板間の距離が１．２〜３μｍになるように貼り
合わせ、上記基板間に強誘電性液晶を注入してなる液晶素子にお
いて、上記強誘電性液晶が下記一般式（２） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（２）（式中Ｒは炭素数５〜１２のアルキル基またはアルキル
オキシ基を示し、Ｘは−ＣＯＯ−または−ＯＣＨ＿２−
を示し、Ｙは−Ｏ−または単結合を示し、ｎは１または
２の整数を示す。また、＊を付した炭素原子は不斉炭素
原子であることを示している。）で表される光学活性基を有する化合物を少なくとも一種
以上５〜１０％含有し、下記一般式（３） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（３）（式中Ｒは炭素数５〜１２のアルキル基またはアルキル
オキシ基を示し、Ｒ′は炭素数２〜１０のアルキル基を
示す。また、＊を付した炭素原子は不斉炭素原子である
ことを示す。）で表される光学活性基を有する化合物を少なくとも一種
以上１０〜２０％含有し、下記一般式（４） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（４）（式中Ｒは炭素数５〜１２のアルキル基またはアルキル
オキシ基を示し、Ｒ′は炭素数２〜１０のアルキル基を
示す。また、＊を付した炭素原子は不斉炭素原子である
ことを示す。）で表される光学活性基を有する化合物を少なくとも一種
以上５〜１５％含有し、下記一般式（５） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（５）（式中Ｒ及びＲ′は炭素数５〜１２のアルキル基を示す
。）で表される非光学活性化合物を３０〜７０％含有し、下記一般式（６） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（６）（式中Ｒ及びＲ′は炭素数５〜１２のアルキル基を示す
。）で表される非光学活性化合物を１５〜３０％含有して、少なくともスメクチックＣ相、スメクチックＡ相、ネマ
チック相を示すようにしたことを特徴とする液晶素子。