JPS62234129A

JPS62234129A - 液晶素子

Info

Publication number: JPS62234129A
Application number: JP7670486A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Eguchi; 健江口; Harunori Kawada; 河田　春紀; Kunihiro Sakai; 酒井　邦裕; Yoshinori Tomita; 佳紀富田; Hiroshi Matsuda; 宏松田; Akira Tsuboyama; 明坪山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-04-04
Filing date: 1986-04-04
Publication date: 1987-10-14

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、液晶表示素子や液晶−光シャッタ等で用いる
液晶素子、特に強請’＋ｔｔ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みする
ことにより、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制御する型の表示素子か
クラーク（Ｃｌａｒｋ）及びラガーウオル（Ｌａｇｅｒ
ｗａｌ　ｌ）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″
！Ｐ＞。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（Ｓ＠（：”）又はＨ
相（Ｓｍｌｌ”）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、一対の平行ノ＾板間に
配ごされる液晶が、電界の印加状通とは無関係に、上記
２つの安定状態の間での変換が効果的に起るような分子
配列状態にあることが必要である。たとえば５ｔｓＣ”
またはＳｍＨ”相を有する強誘電性液晶については、５
ｔａＣ”またはＳｍＨ”相を有する液晶分子相か基板面
に対して垂直で、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、−股にラ
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６０−２：１０６：１５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
造の状態下で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、下述の如き問題点を有していた。

［発明か解決しようとする問題点］すなわち１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
液晶でのチルト角（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てのチルト角■（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
くなっていることが判明した。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０は、一般に１００程度で、その時の透過率
はせいぜい３〜５％程度であった。

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でのチルト角と同一の角度
をもつはずであるが、実際には非らせん構造でのチルト
角θの方がらせん構造でのチルト角■より小さくなって
いる。しかも、この非らせん構造でのチルト角０からせ
ん構造てのチルト角０より小さくなる原因か非らせん構
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では、
液晶分子が第４図に示す様に基板の法線に対してＬ基板
に隣接する液晶分子の軸４２より下ノ、（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
ねじれ角δで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０からせん構造でのチルト角０より
小さくなる原因となっている。

尚、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
。

ところで、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、 △口ｄ１／Ｉ（１＝　５ｉｎ２４０　　ｓｉｎ”□π入で表わされる。前述の非らせん構造におけるチルト０は
第１と第２の配向状態てのねじれ配列した液晶分子の平
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ｌＯ°程度の角度てあり、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かある。

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７Ａ電性液晶のモノドメイン形
成に適した配向制御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
、前記一対の平行ノλ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、しかも該高分子物質の被膜か同一分子内
に親水性部分と疎水性部分を併有して単分子Ｉ模又は単
分子累積膜として成膜された中量体を重合して得られる
高分子物質により形成されていることを４８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、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、一対の平行配こした
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ＩＥを示す非らせん構造の強
誘電性液晶１３が配置されている。

前述した透明電極１２ａと１２ｂは、強誘電性液晶１３
をマルチブレクシング駆動するために、それぞれストラ
イブ形状で配線され、且つそのストライブ形状か互いに
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Ｉｌｂ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膜１４ａと＋４ｂか配置さ
れている。

本発明における単分子膜又は単分子膜Ｊ１に膜を構成す
る分子は、その分子内に重合性部を有し、さらに疎水性
部分及び親水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素基であって、直鎖状のも
のも分枝状のものも使用しつる。

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、ビフェニル、
ターフェニル等の鎖状多環フェニルノ！笠の疎水基等が
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、親水性部
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、スルホン酸基
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ｆＩ７Ｉ＃
基、ケイ酸基、アルミン酸基等の親水性基等が挙げられ
る。これらも各／？単独又はその複数か組み合わされて
上記分子の親水性部分を構成する。

ここで、分子内に親水性部分及び疎水性部分を有すると
は、例えば分子か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水性てあ
つ、−劣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。

■　　Ｌ＋Ｃ１１，←Ｘ−Ｒ２−−−−−−（ｒ　）（
式中、Ｘ＝（：００．　Ｃ０ＮＩＩ、　ＯＣＯ，ｒｌ、
＝ｃ１１．−．　Ｃ１１２Ｃ１１−１１１２＝Ｉ＋、　
　−ＣＨ＝ＣＩ＋２．　−Ｃ（ＣＩｌ、）−（：１１２
．　−Ｃ１１２Ｃ１１−（：１１２．１０≦ｎ≦２５を
示す） ■　Ｉｌ＋Ｃｌｌ□廿Ｃ＝　Ｃ−ＣＮ　Ｃ＋ＣＨ□）−
Ｘ−Ｒａ　　（ＩＩ　）（式中、Ｘ＝Ｃ０Ｏ，Ｃ０ＮＩ
Ｉ、ＯＣＯ，Ｒ２＝ｌＩ、　−ＣＩｋＣＩ＋２゜−Ｃ（
（：Ｈ３）−ＣＩｌｇ、−Ｃｌ１ｇＣ１１−ＣＬ、０　
≦ｍ、ｎ、１０≦ｌ＋ｎ≦２５を示す）本発明における単分子膜又は単分子累積膜の作成方法の
概要につき、一般に広く知られているクーン（Ｋｕｈｍ
）の研究グループか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１模を展開する液体を水として説明を
行う。

まず、前述の分子な成膜分子とし、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１模分子の単分子膜を展開する。次に、単
分子膜か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１１！２の展開面植を縮小して単分子膜か二
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
るか、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（にｕ　ｂ　ｔａ　）の成膜装置によって
単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ではなく、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〈成膜装置を広く使用することが可能で
ある。

このようにして、基板上に形成される単分子膜又は中分
子累積１漠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できる。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て１通常＋
００Ａ〜Ｉｇ程度、好ましくは２００Ａ〜１００ＯＡの
範囲の膜厚て形成される。

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
Ｏ３、ＳｎＯ□やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘ
ｉｄｅ）等の透明電極かコートされた基板（ガラス板）
であり、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Ｓａｃ”　（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か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、　）　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２１
ｂ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のらせん構造がほどけ、双極子モーメント（
Ｐ工）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かできる。

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
述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
子を用いることがてきる。すなわち、液晶セルの厚さを
充分に薄くシた場合（例えば１終）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（：１４ａ）又は下向き（：
１４ｂ）のどちらかの状態をとり、双安定状態か形成さ
れる。このようなセルに第３図に示す如く一定の闇値以
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の安定状態３３ａかあるいは
第２の安定状ｍ　３３　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かチル
ト角０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、応答速度か極めて速いこ
と、第２に液晶分子の配向か双安定性を有することであ
る。：ｔｒ、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３
３ａに配向するか、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
果か有効に実現されるには、セルとしては出来るだけ薄
い方か好ましく、一般的には、０．５ル〜２０μ、特に
１．〜５鉢か適している。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４：１６
７９２’１号明細書で提案されている。

本発明の液晶素子て用いることか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ト（ＤＯＢ八ＭへＣ
）　、　　Ｐ−へ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（１１０８八ｃｐ
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）−（ＤＯＢＡ
ＭＢＣＣ）、ｐ−テトラデシロキシベンジリデン−ｐ′
−アミノ−２−メチルフチルーα−シアノシンナメート
（ＴＤＯＢＡＭＢＣＣ）　、　　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
ミックアシットービス（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−（２″−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かてき、これ
らは単独又は２種以上組合せて用いることかてき、又強
誘電性を示す範囲で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かできる。

又、本発明では強誘電性液晶としてカイラルスメクチッ
ク相を用いることかてき、具体的には、カイラルスメク
チックＣ相（ＳＩｌＧ”）　、　Ｈ相（Ｓａｌｌ’）、
Ｉ相（Ｓ＋ｓｌ″）、Ｋ相（ＳｍＫ”）やＧ相（ＳｍＧ
”）を用いることかてぎる。

次に、本発明の液晶素子においては、前述した配向制御
１漠１４ａとｔ４ｂは、前述の高分子物質の被膜表面を
ラビング処理などの一軸性配向処理を施すことによって
得ることができる。この際、本発明では、ラビング軸な
どの一軸性配向軸を互いに平行又は交差させることかで
きる。

特に１本発明では、第５図に示す様に一軸性配向軸を交
差させることか好ましい。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か第４図に
示すねしれ配列の方向４４とは反対方向５５の角度て交
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て
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（ＳｉＡ）ての液晶分子の軸
５４からチルト角θ（又は−〇）をもって液晶分子か配
向し、第１と第２の安定状態（チルト角０のとき第１の
安定状態、チルト−〇の時第２の安定状態）を形成する
ことかできる。

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ＩＥ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０と等しいか、
あるいは同程度の角度まで増大させることができる。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１０〜５００１１ｚ　、好ましくはｌ
Ｏ〜２０旧１ｚを用いることがてき、その印加時間を数
秒〜ＩＯ分間程度で交流印加前処理を施すことかできる
。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して占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て前述の交流印加前
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がらせん構造てのチルト０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′を維持することかてきる。

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℃で５　ｎｃ／ｃｍ２以上、好まし
くは１０ｎｃ／ｃ＋ｓ２〜：１００ｎｃ／ｃｍ”　　；
　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１００７４セルで三角波印加法
１により測定することかできる。

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
　ＡｐｐｌｉｅｄＰｂｙｓｉｃｓ）　２２　（１０）号
、６６１〜６６：１頁（１９８３年）に掲載されたケー
・ミャサト（に、　Ｍｉｙａｓａｔｏ）らの共著の“タ
イレックト・メソッド・クイズ・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・ボ
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”（“　Ｄｉｒｅｃｔ　　Ｍｅｔｈｏ
ｄ　　ｗｉｓｈ　　Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ　　Ｗａｖｅ
ｓｆｏｒ　　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　　５ｐｏｎｔａｎｅ
ｏｕｓ　　Ｐｏ１ａｒｉｚａ目ｏｎ　　１ｎＦｅｒｒｏ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ”）
による。

本発明では、前述した配向制御膜１４ａと１ｌｌｂのう
ち、一方の配向制御膜の使用を省略することかてきる。

又、本発明の別の具体例では、前述した配向制御膜１４
ａ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ができる。

又、他の配向制御膜としてＳｉＯや５ｉ０２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１２枚の０．７　ａｍ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膜を形成した。

次に、ω−トリコセン酸をクロロホルムに溶解（ｅ度１
　ｔａｇ／ｍＲ）　Ｌ／　タ後、ＫＩＩＣＯ＋　テｐｆ
１６．８　ニ調整されたＣｄＣ１’ｚ水溶液（濃度４　
Ｘ　１０−’ｍｏｌ／ｊ）、水温２０℃）上に展開した
。

溶媒のクロロホルムを蒸着除去した後、表面圧を：１Ｏ
ｄｙｎ／ｃｓ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２０■醜／分て静かに上下して１０層に累植し
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
線リソグラフィー用のＸ線照射装置（Ｒｈ　　Ｌａ線、
線源−基板間圧ｒａ：　ｌ０ｃｍ、入射Ｘ線：　２０＋
ｓＪ／ｃｍ２・ｍ１ｎ）に入れ１分間露光して重合処理
を施した。この時の重合した単分子累積膜の膜厚は約２
５０Ａてあった。その被膜には、布によるラビング処理
かなされ、それぞれの配向制御膜におけるラビンク軸か
互いに平行となる様に２枚のガラス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鳳セルという）に下達の
混合液晶を等吉相下で真空注入してから、等吉相から０
．５℃／ｈで３０°Ｃまで徐冷することにより配向させ
ることかできた。以後の実験は３０℃で行った。

混合液晶（重量比）（：１１゜ＣＩ＋。

（Ｓ＋ｓ（：”＋７）温度範囲：３〜３５℃）直交ニコ
ル下でこのセルを観察すると、一様て欠陥のない非らせ
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
インか得られていた。

この液晶セルにパルス電界（２０Ｖ　、　５００ｕｓｅ
ｃ　）を印加することにより、一方の安定状態に液晶分
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（−２０
Ｖ　、　５００終ｓｅｃ　）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
状態の間のん度かチルト角２０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
、１３°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、１１〜１２％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ノ１（板
の法線方向に対する液晶分子のねしれ配列角度とその方
向を測定した。この測定のために、前述の液晶セルで用
いた１、８．１の）オドレジストスペーサに代えて、：
１．０４ｍのアルミナビーズをスペーサとして用いたほ
かは、全く同様の方法で液晶セル（：１．ｏ＝履セルと
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な゛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３．０鉢−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か
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か得られた。従って、この素
子での液晶分子は、正方向にねしれ配列を形成しており
、Ｌトノ上板の隣接面にある液晶分子の長袖か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１．８μｍセルて用いた平行なうピンク軸に
代えて、負方向（−）に４５″′及び２０°の角度て交
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Ｓａｃ”
の高温側にＳＥＡ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
ることか判った。

次いで、上述した２種の液晶セルにそれぞれ電圧７０ボ
ルトて周波数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３μｍセルの液晶
素子でのねしれ角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［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−４５°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　ｒａｓｅｃ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５９−１９：１４２６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てあっても、最大チルト角θ
′を維持することがて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１４％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か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′の状態で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′の状ぶては界
面付近の分子の分極が、一方の基板では内向きて、他の
基板ては外向きの配列をとる必要かある。

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
よる強制的なアンカリンクによる安定化エネルギーの方
が大きく、従って安定なチルト角θ′をもつ状態か実現
できる。

従って、透過率が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か必要である。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１．８１Ｌｍセルを作成した時に用いた配向
制ｍｌ）！２として、３．３’、４．４’−’）７ｘニ
ー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ｌ：ｌのモル比で脱氷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１１１
２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０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て実
現したメモリー状態下でのチルト角か小さく、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１．８Ｂセルを作成した時に用いた配向制ｕ
４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０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６１〜７°
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１２８μ膳セルを作成した時に用いた配向面
ｇｉ＋娘として、３．３’Ａ、Ｃ−ジフェニルテトラカ
ルボンＮｉ無水物と４，４′−ジアミノターフェニルと
をｌ＝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Ｑは５°〜７°
で、その時の透過率は３〜４％程度であった。

実施例３〜６実施例１の１．８ｇｍ＋セルで用いた配向制御膜を下記
の表２に挙げた被膜をラビング処理したものに代えて使
用したほかは、実施例１と全く同様の方法で液晶セルを
作成してから、同様の方法て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。

［発明の効果コ未発１１の液晶素子による配向制御によれば１強誘電性
液晶、特に非らせん４Ｉｊ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ｙＥ下）てのチルト角０を増大させることかてき
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図は基板の一軸配向軸と非らせん構造の強誘電性
液晶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　　Ｉ３・・・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

【特許請求の範囲】

（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、しかも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
により形成されていることを特徴とする液晶素子。
（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）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）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）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。