JPH01500856A - スメクチツク液晶デバイス - 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】 スメクチック液晶デバイス 本発明はスメクチック液晶デバイスに係る。

液晶装置は２枚のガラス板またはガラス壁の間に液晶材料の薄い層を容れて成る のが普通である。両壁の内面側に薄い透明電極をデポジットする。このような液 晶層と壁と電極とを組合せたものを液晶セルと称することが多い。２つの電極間 に電界を印加すると、液晶分子が電界内で回転してオン状態になる。

電界を除去すると、液晶分子は反転してオフ状態に戻るが、このオフ状態はセル の組立て前に壁に対して行なう表面処理および液晶材料の種類によって決定され る。オン状態とオフ状態では透光特性に相違がある。装置によってはオン状態と オフ状態を視覚的に判別するために１つまたはそれ以上の偏光子および／または 色素を要するものがある。

大雑把に言って、液晶材料にはネマチック、コレステリック。

スメクチックの３種類があり、それぞれ分子の秩序によって区別される。

これらの物質が液晶相を示すのは、固相と等方性液相との間の限られた温度範囲 だけである。液晶相温度範囲内において、ネマチック、コレステリックまたはス メクチックのうち１つまたはそれ以上の相を示すが、通常の場合はその動作温度 範囲内で１種類の液晶相のみ形成するような材料を選択する。

本発明はスメクチック液晶材料を用いるデバイスに係る。

一方の壁部に電極を行形成し、他方の壁部に列形成した表示装置が現在製造され ている。これらは大型表示装置の上に別個にアドレスできる素子から成るｘ、ｙ マトリックスを集合的に形成したものである。このような表示装置をアドレスす る方法の１つとしてマルチプレックス、即ち表示装置全体のアドレスを完了する まで１行毎に逐次アドレスして行く方法がある。表示を必要とする毎にこれを反 復する。別の種類の表示装置ではオン状態とオフ状態を用いて電気的に切換え可 能な光学シャッタを形成している。さらに別の種類の表示装置は光記憶装置とし て使用される。このような装置にネマチック、コレステリックおよびスメクチッ ク液晶材料が使用されている。多くの表示装置の持つ問題点は、２つの状態間で の切換えに要する時間、すなわち応答時間に関係するものである。表示装置は応 答時間を短かくする必要のある場合が多い。ネマチック材料を９０度捩った構造 とした場合、応答時間は１００ミリセカンドになるのが普通である。

スメクチック材料を含む装置はネマチック材料やコレステリッタ材料を用いた装 置はど広く使用されるには至っていない。

スメクチック材料を基材とした現存の表示装置が所要の特性を満たしていなかっ たためである。最近になって、切換え速度が速く、双安定特性を有する強磁電性 スメクチック装置に関心が持たれるようになった。Ｎ、＾、Ｃ１ａｒｋ　＆　Ｓ 、Ｔ、Ｌａｇｃｒｗａｌｌ、Ａｐｐ。

Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔｅｒｓ　３６（１１）１９８０　ｐｐ、８９９〜９０１を 参照されたい。液晶材料は傾斜スメクチック相、例えばｓ　”、ｓＩ”、ｓＦ” 。

Ｓ　＊　Ｓ　Ｉにおいて強誘電性を有することが知らＳＪｏ・　Ｇ−Ｈ れている。これについては、Ｒ，Ｂ、Ｈｅｙｅｒ、　Ｌ、Ｌｉｅｂｅｒｔ。

Ｌ、５ｔｒｚｅｌｅｃｋｉ　ａｎｄ　Ｐ、Ｋｅｌｌｅｒ、　Ｊ、ｄｅ　Ｐｈｙｓ ｉｇｕｅ（Ｌｅｔｔ）、３６．Ｌ−６９（１９７５）に記載されている。

本発明による液晶表示デバイスの製造方法は、内側表面に電極構造を形成されて おり、少なくとも一方の壁表面が液晶の配向が得られるように処理された２つの セル壁を、その中に液晶材料層を収容するようにスペーサによって間隔をあけて 設ける段階と、 キラルスメクチック相と等方性相の間で周囲温度以上の高温においてコレステリ ック相を有し、コレステリック相からスメクチック相への転移温度より少なくと も０．１℃高い温度において層の厚さｄの半分より大きいコレステリックピッチ ｐを有し、キラルスメクチック相において有意な自発分極係数ｐｓを有する傾斜 ギラルスメクチック液晶材料を用意する段階と、混合物を加熱してコレステリッ ク相にする段階と、該混合物をセル壁間の空間に導入して密封する段階と、該材 料を冷却して傾斜キラルスメクチツク相にする段階とを含む 加熱段階を行なうのは材料をセル壁間の空間に導入する前後何れでも良い。

液晶材料は里−成分としても良いし、複数成分の混合物としても良い。左旋性コ レステリック捩れ方向を有する１種またはそれ以上のキラル成分と右旋性コレス テリック捩れ方向を有する１！４またはそれ以上のキラル成分を併用することも できる。

このような混合物を用いた場合、左旋性成分はいずれも右旋性成分のラセミ体と することはできない。このキラル混合物をキラルスメクチック物質そのものとし て使用しても良いし、あるいは非キラルおよび／またはラセミ傾斜スメクチック 液晶ホスト材料に加える添加剤として使用しても良い。あるいはまた、キラル成 分に同一のコレステリック捩れ方向を持たせてコレステリックピッチを与えても 良く、Ｐｓは上記数値とする。

スメクチック相は温度によりＣ”　ｌ　Ｉ　”　１　Ｆ”　Ｉ　Ｊ”　ｔ　Ｇ” 　ＩＫ”　、Ｈ”のキラル傾斜スメクチック相のうち少なくとも１つを有し、コ レステリック相からスメクチック相へ転移する間にスメクチックＡ相を含む場合 がある。

材料刑の厚さは１５μｍまで、またはそれ以上とすることができるが、普通は１ 〜１２μｍ１例えば２μＩや６μｌである。

コレステリック相からスメクチック相への転移に近いコレステリック相において 材料に３π以上の捩りが生じるのを防止するために、ｐ／ｄ比を十分に大きくす る。理想的にはとッヂｐを４ｄより大きくして、転移近辺でのコレステリック相 ではπ以下の捩りしか生じないようにする。理想的に言うとこのｐの値をコレス テリック相全体に波って大きくし、好ましくはスメクチック／コレステリック転 移温度から上５℃に亘って大きくする。

スメクチック相におけるピッチは０．１μｍ以上、好適にはそれよりはるかに大 きく、例えば層の厚さ以上とする。

Ｐｓの値は少なくとも０．１ｎＣ／ｉ、好適には１　ｎｃ／ｄまたはそれ以上と する。キラル成分全部に有意なｐｓ値と同方向のｐｓを持たせることができる。

あるいはまた１つまたはそれ以上の成分のｐｓ値を反対方向にして正味のＰｓを 有意なものにすることもできる。

混合物によっては、コレステリック相からスメクチック相への転移温度の±５℃ の範囲内において冷却速度を０，０５°／分から２℃／分の間にする。冷却速度 はコレステリック相での補整量によって決まる。十分に補整された材料の場合、 例えば２０℃／分またはそれ以上の速い速度で有利に冷即し得る。

本発明による液晶デバイスは、それぞれが電極構造を担持しており、少なくとも 一方の壁面を液晶分子を配向させるように処理した２つのセル壁の間に収容され ている傾斜キラルスメクチック液晶材料と、第１の直１１（ｉ光子と、第２の偏 光子または該液晶材料に添加した二色性色素から成り、液晶材料は通常のデバイ ス動作温度において傾斜キラルスメクチック相を有し、周囲温度以上の高い温度 においてコレステリック相を有し、コレステリック相からスメクチック相への転 移温度より上少なくとも０．１℃に亘って層の厚さｄの半分より大きい、コレス テリック相におけるコレステリックピッチを有し、実質的な自発分極を有する。

デバイスのセルは、両者の光学軸を平行にするか、あるいは０度以外の角度を成 して配設した２つの偏光子の間に配設することができる。選択的方法として、液 晶混合物の中に一定量の二色性色素を含ませても良い。この場合、偏光子は１つ で良い。

本発明のデバイスはさらに、電極構造に対して反対の極性の２つの直流電圧を印 加することにより混合物の分子に印加電圧の極性に応じて２種類の位置の何れか を強υ１的にとらせ、極性の変化に伴なってこれら２つの位置の間で切換えるよ うにするための手段を含んでもよい。

セル壁の表面処理により、２つの壁の上に同一方向または異なる方向での同様の 配向、あるいはホモジニアス配向とホメオトロピック配向といった異なる種層の 配向を与えることができる。選択的方法として、一方の壁を清浄なまま残し、表 面配向させないこともできる。

本発明によると、傾斜キラルスメクチック液晶デバイスに使用する液晶材料は、 通常のデバイス動作温度において傾斜キラルスメクチック相を有し、高温におい てコレステリック相を有する材料から成り、該材料はコレステリック相からスメ クチック相への転移温度から少なくとも０．１℃上におけるコレステリック相に おいて４μｍ以上のコレステリックピッチを有し、スメクチック相において実質 的な自発分極係数ｐｓを有する。

デバイスの動作ｆＡｒ！Ｘは普通０℃〜４０℃の範囲内であるが、Ｋｒへの搭載 時の高い方の動作温度が約１００℃またはそれ以上になるデバイスもある。

キラル成分をネマチック液晶材料に使用することは周知となっている。キラル成 分を添加することによってネマチック材料に捩れ方向を与える。この時の捩れ方 向は時計廻りまたは逆時計逼り、すなわち右旋回または左旋Ｕの何れでも良い。

反対の捩れの２穂類のキラル材料を添加すると、混合物の組成および温度によっ て捩れがゼロになる場合もある。化合物の中には右旋回力と左旋回力の両方を備 える分子を持つものがあるが、これ等が光学的異性体である。光学的異性体が同 化ずつ存在する場合はラセミ混合物が形成される。ラセミ混合物は通常の非キラ ル液晶材料と判別不能である。

図面の簡単な説明 次に、添付図面を参照しながら本発明の一形式について例示的意味に限って説明 することにする。

第１図と第２図は液晶表示装置の平面図と断面図である。

第３．４．５図はスメクチックＡ材料、スメクチックＣ材料、スメクチックＣ＊ 材料から成る配向液晶材料層をそれぞれ様式化して示す図である。

第６図はＳｃ＊セルの平面図であり、Ｐｓ上４時の分子配向状態とｐｓ上下降時 分子配向状態の両方を示す。

第７（ａ＞、（ｂ）、（ｃ）図は各種混合物に関してコレステリックピッチ対温 度の関係を示すグラフである。

第８図はある材料混合物に関してＵＰ状態とＤＯＷＮ状赳の間の半円錐角の変化 を示すグラフである。

第９図はある材料混合物に関して温度に伴なうｐｓの変化を示すグラフである。

好適実！！態様の説明 第１図と第２図のセル１はスペーサリング４および／または分散スペーサにより 約１〜６μｍの間隔をあけて配設した２つのガラス壁２，３を含んで成る。透明 酸化錫から成る電極構造５．６を両壁の内面上に形成する。これらの電極は従来 の行列形状としてもよいし、７セグメント表示装置としても良い。セル壁２，３ およびスペーサリング４の間に液晶材料層１を入れる。セル１の前後に偏光子８ ．９が配設される。各偏光子の光軸の整列については後述する。概略的には両幅 光子を交差させ、一方の偏光子の光軸を液晶分子の整列方向と略平行または垂直 にする。直流電圧源１０が制御ロジック１１を介して駆動回路１２゜１３に電力 供給する。駆動回路１２．１３はリード１１１４．１！ｌにより電ｉ構造５．６ とそれぞれ接続されている。

セル壁２，３は組立て前に薄いポリアミドまたはポリイミド層を展延し、乾燥し た後、必要に応じて硬化させ、その後柔軟な布（レーヨン等）を用いて一方向Ｒ １，Ｒ２に擦過して表面処理を行なう。このような周知の処理により、液晶分子 が表面配向するようになる。分子はＩｌｌ力方向Ｒ１Ｒ２に沿って、表面に対し て約２度の角度でそれ自体で配向する。方向Ｒ１°、Ｒ２は同じ方向でも反対方 向でも良い。Ｒ１，Ｒ２を同一方向にした場合、接触する液晶分子が層の中心に 向かって傾斜し、層の厚さ方向全体においてスプレィ配置をとる。酸化ケイ素を セル壁上に斜めに蒸着するという周知の方法により表面配向を与えることもでき る。擦過配向の場合は、配向を同一方向または反対方向で平行にし得る。選択的 方法として、一方のセル壁を被覆しないまま残すかあるいはポリアミド等で被覆 して擦過しない方法をとることもできる。このとき配向は他方の擦過壁面によっ て与えられる。

デバイスは透過モードまたは反射モードで動作することができる。前者の場合、 例えばタングステン電球からデバイスを通過する光が選択的に透過あるいは遮断 されて所望の表示を形成する。反射モードでは、第２偏光子９の後方に鏡を配置 して、周囲光をセル１および２つの偏光子を通して反射させる。鏡に部分的に反 射させることによって、装置を透過モードと反射モードの両方で動作させること ができる。

多色性色素を材料１に添加することもできる。この場合は偏光子が１つでも良い 。

セル内部での液晶分子の配向状態を堤恵化した上ヤや生粍化して概略的に示した のが第３．４．５図である。実際にはセル壁の表面効果もあって、図示のものと 相当異なる配列になる場合もある。

第３図はスメクチックＡ（ＳＡ）材料層７を示す。方向を定義するためにｘ、ｙ 、ｚ軸を使用する。液晶層はＸ、ｙ平面にあり、層の厚さ方向が２方向である。

擦過方向Ｒ１，Ｒ２は上下壁に関してそれぞれ＋Ｘおよび−Ｘの方向になる。こ のような配列のＳＡ材料に関しては、個々の分子２１がｙ−ｚ平面に対して平行 な層２０においてＸ方向に整列する。

第４図はスメクチックＣ（Ｓｃ）材料層を示す。表面整列は第３図と同じ＜＋Ｘ と−Ｘの方向である。

第３図と同様液晶分子２１はｙ−ｚ平面に平行の１２０を形成する。但しＳｃ分 子２１は各層において傾斜形態をとる。傾斜はＸ−ｙ平面においてＸ軸に対して 角度θである。θは材料の組成および温度によるが、一般に１５〜２５度である 。

第５図はスメクチックＣ”　（Ｓｃ”　）材料層７におけるスメクチックピッチ を示す＠１ｄ２０ｎを形成するこの層は、各層において分子２１ｎがＸ軸に対し て１５〜２５度の角度を成し、この１５〜２５度の角度が層２１毎に変化してい る。全体として分子はＸ軸と一致する捩れ軸を有する捩れ構造を形成している。

第５図では連ＲＢ　２　ｉの分子配向を各層毎に４５度ずつ方向を変えながら円 錐の表面に沿って表わしている。

第５図の構造を傾斜キラルスメクチック相と称する。このような材料は、スメク チック材料にキラル材料を添加することによって製造することができる。キラル 添加物の捩れ方向を時計廻り方向と逆時計廻り方向の何れでも良いが、化合物に よっては両方向の捩りを有する分子を持つものもある。この場合の材料はうセミ 化合物とすることができる。傾斜キラルスメクチック材料は自発分極を有し得、 分子の形状により２つの対抗する自発分極方向が存在する。ラセミ材料において は、２つの自発分極（Ｐｓ　）方向が等しく、相殺し合って正味のｐｓは存在し なくなる。捩れ方向の対抗するキラル化合物の混合物を用いた場合、Ｐｓは正、 負の何れにでもすることができる。正味のｐｓが存在すると仮定した場合、その 混合物は強誘電性を呈する・。

配向Ｓｃ”　層７を製造する方法の１つとして、材料を加熱してＳ　相にし、Ｓ Ａ相においてセル表面処理により配向させた後冷却してＳｃ＊相にする方法があ る。残念ながらこの冷却工程により材料が小さなフォーカルコニック構造に形成 されることにもなり、この状態では分子層が互いに角度の異なる多数の平面をと る。

本発明は下記のようにスメクチック相より上にコレステリック相を有する材料を 使用し、適当なコレステリックピッチを与えることによってこの問題を解決した 。

使用の材料は温度上昇に伴なって：固体−スメクチックＸ＊−スメクチックＡ− コレステリック−等方性、および固体−スメクチックＸ＊−コレステリック−等 方性の相を有する材料で゛ある。上記においてＸ＊はＣ１，ビ、Ｆ”　、Ｊ”　 、Ｇ”　。

Ｋ”　、Ｈ”のうち少なくとも１つを指す。このようなスメクチック相を１つ以 上有する材料については、相が温度と共に変化する。

コレステリック相におけるピッチｐは、層の厚さｄでの最大捩れが３πを超えな いようにする。ｐが約２／３ｄの時３πの捩れが生じ得るが、ｐを約ｄとすると ２πの捩れとなり、ｐを約２ｄとするとπの捩れ、ｐ＞４ｄでは捩りがピロにな る。従ってｐ〉４ｄが好適である。

このコレステリックピッチは、スメクチック／コレステリック転移温度から上０ ．１℃の温度範囲に亘って必要である。好ましくはこの範囲は転移の上　５℃で あり、理想的にはコレステリック相仝体に渡って示すものである。

上記の材料を達成する方法はいくつかある。例えば、１種またはそれ以上の左旋 性コレステリック捩れ方向を有するキラル成分と１種またはそれ以上の右旋性コ レステリック捩れ方向を有するキラル成分とを左旋性成分の中に右旋性成分のラ セミ化合物となるものが無いことを条件として組合わせる方法がある。

このような混合物が必要なスメクチック相を有する場合はそれ自身で使用するこ ともできる。あるいはまた、キラル混合物を非キラルまたはうセミ液晶材料、例 えばスメクチックＣホスト材料に添加しても良い。異なるキラル成分は異なる温 度／ピッチ特性を有する場合がある。その場合は結果的に得られるピッチがスメ クチック／コレステリック相転移温度から上の温度範囲において所要の値を有す るようにする必要がある。

捩れ方向が逆のキラル成分を使用する場合、結果的に得られる混合物が所要の自 発分極値Ｐｓを有するようにする必要がある。従って、コレステリンク捩れ方向 とは無関係に全てのキラル成分のＳｃ１分極を同じ方向にすることができる。す な、わちＰｓが合算される。あるいはまた１つまたはそれ以上のキラル成分のＰ ｓを反対方向にして、正味の［）　Ｓを充分な値とすることもできる。

上記の材料を達成するもう１つの方法として、同一のコレステリック捩れ方向お よびＳｃ＊分極方向を有するがそれでもなお上記のコレステリックピッチ値を満 足するキラル成分を１種またはそれ以上使用する方法がある。このような混合物 を甲独で用いるか、あるいは例えばＳｃホスト材料のような非キラルまたはうセ ミ液晶材料と併用することができる。

コレステリック相のピッチを大きくする結果、その材料は冷却されると、セル壁 処理による均等な配向を有するＳＡ相になる。その結果が第３図に示す整列であ る。さらに冷却すると、Ｓ　Ｃ”ピッチが十分に長い混合物については第６図に 示した配向に近い配向を有するＳｃ＊相となって表面配向が螺旋ピッチを伸ばし 、すなわちＳｃ＊ピッチが約ｄになる。ピッチ長がそれより短かいものについて は第５図のような配向になる。ＳＡ相のない材料は冷却された時コレステリック 相からキラルスメクチック相になる。コレステリックピッチが十分に長いと仮定 すると、そのセルはＳ＊相において十分に配向する。

傾斜スメクチック相でのピンチは約１μｍ以上、好適にはそれよりはるかに大き くする。

コレステリック相におけるピッチの補整を図示したのが第７（ａ）、（ｂ）、（ ｃ）図である。第７（ａ）図はコレステリック相からスメクチック相への転移を 有する非補整材料に関するコレステリックピッチ対温度の関係を示す。この転移 においてピッチは無限大に向かう。第７（ｂ）図に示す補整材料は転移温度より 数置上がったところでピッチが無限大に大きくなり、それ以降ピッチが小さくな ることを示している。第７（Ｃ）図では、ピッチが無限大に向かう補整温度が、 スメクチック相からコレステリック相への転移温度のすぐ下に生じることを示し ている。適当な材料を選択することによって、このようなピッチの増大が生じる 個所をさらに転移温度に近付けることもできるが、数置の相違が最終的結果に影 響を及ぼすことはないと考えられる。

ドーパントの中にはＣＣ１０，ＣＣｌ２のように少量を単独で用いて第７（Ｃ） 図に示すような特性を与えられるものがある。

この場合の材料は第７（ｂ）図のように補整されるのではなく、固有に長いピッ チを有するものである。

十分な大きさの直流パルスを電極５．６に印加すると、分子はパルスの極性に応 じて２種類の整列Ｄ１．Ｄ２のうち何れか一方をとる。これを第６図の２１．２ ２に丞す。これらの整列がゼロ電界整列に相当しないことに注意されたい。２つ の分子方向Ｄ１．Ｄ２が２種類のＰｓｈ向、すなわちアップ方向とダウン方向を 示している。偏光子１．８が、それぞれの光軸を直交させ、何れか一方の偏光子 ７または８の光軸を方向２１または２２に平行にした状態で配設される。あるい はまた、偏光子７．８の軸を平行でも直交でもない方向に配設しても良い。それ ぞれ２つの切換え状態において異なる効果が観察される。

直流パルスを印加するに従って、セルが暗状態と明状態の間で高速に変化するの が観察される。方向２１と２２間の角度は液晶材料によって決まるが、約４５度 が理想的である。選択的方法として液晶材料の中に色素を添加した場合は、方向 ２１と２２間の理想的角度が約９ｏｒＩｉであり、単独の偏光子を２つの方向２ １．２２の何れか一方に一致さゼるかあるいはそれに対して垂直に整列させる。

第８図はある材料混合物、すなわち例５について温度と共に角度θ（２１，２２ 間の角度の半分）の変化する様子を示す。

同じ例５の材料に関して温度に伴なうｐｓの変化を示したのが第９図である。

電極５．６がシート電極の場合、セル１をシャッタとして使用することもできる 。２種類の切換え状態のセルにおいて光を遮断したり透過したりする。このよう なシャッタと着色偏光子を組合せてカラースイッチを構成し、単色陰掻線管（Ｃ ，Ｒ，Ｔ、）の正面に配設することもできる。

同様の構成が０．８．１，４９１，４７１に記載されている。ここではＣ１Ｒ， Ｔは２つの異なる波長で発光する。カラースイッチを切換えて１回に１フレーム ずつ２種類の色を伝達する。これをＣ，Ｒ。

■、と同期化して、２種類の色を表わす連続フレーム像を発する。

ｔＳ！察者の眼が２種類の着色像を１つの多色像として合成して認識する程度に フレーム時間を早くする。

本発明はセル１の片側に無色偏光子を設け、セルの他方の側に２種類の色、例え ば赤と胃の偏光子を￥２【ブることによりカラースイッチを提供する。これらの 着色偏光子はそれぞれの光軸を直交させて配設する。一方の着色偏光子の軸を無 色偏光子の軸と平行にする。Ｇ、Ｂ、１，４９１，４７１に記載のようにＣ，Ｒ ，Ｔ、のフレーム速度でセルの切換えを行なう。

本発明によるセルは９０度偏光スイッチとしても使用することができる。この場 合は２つの切換え状５２１．２２の一方において偏光子の一方が液晶分子に平行 になるように偏光子を配設する。

第２偏光子は第１偏光子に関して交差させる。２つの方向２１゜２２間の角度は 約４５度である。複屈折Δｎを周知の式Δｎｄ／λより適当に決定して、光の偏 光面を９０度回転させる。

偏光スイッチは例えば三次元（３Ｄ）テレビに有効である。

三次元テレビでは左右のアイフレームが交互に表示される。視聴者は偏光眼鏡を かけ、テレビ画面の正面の偏光スイッチがフレーム速度と同期して切換えられる 。これについてはＧ、　Ｂ、２，０６２，２８１Ｂに記載されている。視聴者が テレビ画面の左右のアイフレームと同期して切換えられる左右眼用液晶シャッタ を備える眼鏡をかけた場合にも同様の効果を得ることができる。

使用材料例： キラル成分 ！’− ０口２　（、ｑエフ１１−□Ｃ口ＱＣ＊：（：♂０．　ＨＤ　（−）ＣＣ５：” ３”００ＣＯＯ−ＩＣ歪％”Ｇｏ　Ｓ３　Ｄ　（争）ＣＣ６Ｃａ’！、７（Ｘ） ＣＯＯ８２Ｙ３”　Ｓ　Ｄ　（＋）ＣＣ７Ｃ８：！、７０ｍＬ◆８Ｌ”＝２Ｆ！ ３Ｓ５　Ｌ　（◆）ＣＣ８ＣＢＨ１７０＃Ｌ”０２Ｆ５　Ｓ　Ｌ　（−）Ｐａ　 Ｈ・ ２Ｇ’ニー　ｃｘ、ｃ”ｇ　Ｃセル、；　Ｉ、４１　−　−Ｃｏｏ　Ｃ！　ＣＯ Ｏ−分極の符号はＳ、Ｔ、Ｌａｇｅｒｗａｌｌ　＠びにＩ　Ｄａｈｌ、Ｈｏｔ　 Ｃｒｙｓｔ、ＬｉＱ。

Ｃｒｙｓｔ、１１４　ｐ、１５１（１９８０）による。

コレステリック捩れ方向およびキラル基の絶対配置についてはＧ、Ｗ、Ｇｒａｙ 並びにり、Ｇ、ＨｃＤｏｎｎｅｌｌ、　Ｈｏｔ　Ｃｒｙｓｔ、Ｌｉｑ、Ｃｒｙｓ ｔ、３４゜０．２１１（１９７７）に記載の慣例にょる：Ｄ：右旋性 Ｌ：左旋性 非キラル材料 ラセミ材料 Ｓｃホスト混合物 コード　組成　転移温度（”Ｃ） 旧ニー　８１＋８２＋８３（１：１：１）Ｉｓ１５１．７Ｎ　１１２．７ＳＡ　 １０７．３Ｓｃ　２７．８Ｓ１１２ニー　Ｈ２＋Ｈ３＋Ｒ１（１：１：１）Ｈ３ ニー　旧＋Ｈ６＋Ｈ４（１：１：１）Ｉｓ　Ｎ　６０　５ｃＨ４ニー　Ｈ２＋Ｈ ３◆１４５（１：１：１）Ｉｓ　１５５．８　Ｎ　８９．７５ｃ１５　ｍ体性： ｌＳ−等方性、Ｎ−ネマチック、 Ｓ−スメクチック、Ｃｈ−コレステリック。

スメクチック材料で下付き文字の付いていないのは特定の相が未知のものである 。

例１： （ａ）７．９％Ｒ１ （ｂ）　２．２％ＣＣＩ （ｃ　）　９０％Ｍに の材料は温度上昇と共に相が固体−ｓｃ”−５Ａ−コレステリック−等方性の順 に変化した。

材ＦＩ　（ａ）と材料（ｂ）はコレステリックの捩れ方向が反対であるが、Ｓｃ “分極の方向は同じである。

６μｍ厚の層を有するセルにおいて試験すると、冷却してＳ　相、次いでＳＣ２ 相とした時優れた配向が達成された。１２μｍ厚の層を有するセルにおいて試験 した場合は、加熱コレステリック相でｐｉ捩れを示した。冷Ｗ速度を例えば約０ ．２℃／分と遅くすると、配向が良くなり、強誘電性効果を用いて装置の切換え を容易に行なうことができた。自発分極Ｐｓを測定すると約１ｎＣ／ｉであった 。

下記の例２．３．４では補整キラル混合物を使用する。これらの混合物はコレス テリック捩れ方向が反対であるがＳ＊自発分極方向が同じであるキラル成分で構 成する。

例２ ＣＤＩ：２３％ＣＣＩ＋７７％ＣＣ３ この材料は等方性１１４°コレステリツク９３．４″″Ｓ　Ａ７１．５＠Ｓｃ＊ ５０°固体の相転移温度を有する。

コレステリックピッチ対温度曲線が第７ｂ図と同様になり、補整温度（すなわち ピッチが無限大になる温度）は〜９９℃に発生する。

２μｍセルにおいて、ＳＡからコレステリック相への転移温度の上１℃までπの 捩れ状態を維持することができる。緩慢に冷却することによりスメクチック相に おいて良好な配向を達成することができる。６１．５℃において混合物はｐｓ〜 ２５ｎＣ／ｃｄを示し、傾斜角（すなわち半円錐角）は〜１８．５”であった。

例３ ＣＤ３：２２％ＣＣ１＋７８％ＣＣ３ コノ材料は、等方性１１５°：）レステ！Ｊツク９４．６°３Ａ７２．６゜Ｓ　 ｃ　”　４７’固体の相転移温度を有する。

コレステリックピッチ対温度曲線は第７ｂ図と同様であり、補！！温度（すなわ ちピッチが無限大になる温度）は〜９８℃において生じる。

２μｌセルにおいて、捩れ０度の状態が得られる。またＳＡからコレステリック 相への転移温度から上〜６℃までπの捩れを維持することができる。

例４ ＣＤ９：２０％ＣＣ８＋８０％ＣＣ３ この材料は、等方性１２０．ピコレステリツク９３．０°５Ａ１８．０°Ｓｃ＊ ４３°固体の相転移温度を有する。

コレステリックピッチ対温度曲線は第７ｂ図と同様であり、補整Ｗ！（すなわち ピッチが無限大になる温度）は〜１０２℃において生じる。

６μｍセルにおいて、ＳＡからコレステリック相への転移温度から上０，５℃ま で２πの捩れ状態を獲得することができる。

例５．６．７．８ではＳｃホスト材料に補整キラル混合物を加えたものを使用す る。

例５ ０Ｍ６　：４３．５％ＣＤ３＋５６．５％Ｈ１この材料の相転移温度値は等方性 １３２．８°コレステリツク１０６．８°５Ａ８３．９°Ｓ　ｃ　”　１４°Ｓ −固体である。

ピッチ対温度曲線は第７ｂ図と同様であり、〜１１３°において補整される（す なわちピッチが無限大になる）。２μ■セルにおいてはＳＡからコレステリック 相への転移温度から上１４℃まで、６μｍのセルにおいては８℃まで捩れ０度の 状態が得られる。第８図と第９因は０Ｍ６に関して傾斜角（すなわち半円錐角） と自発分極Ｐｓを温度の関数として示したものである。

例６ ０Ｍ８１９．６％（４９％ＣＣ１＋５１％ＣＣ４）　＋８０．４％Ｈ１この材料 は、等方性１２６．１　’″コレステリツク８４″″５Ａ６５Ｓｃ＊５°Ｓの相 転移温度値を有する。

ピッチ対温度曲線は第７ｂ図と同様であり、〜１１９．５°において補整される （すなわちピッチが無限大になる）、２μｍセルにおいて、スメクチックＡから コレステリック相への転移温度から１数℃に亘りて捩れ０度の状態が獲得される 。

例７ ０Ｍ３：４０％（２０％ＣＣ１＋８０％ＣＣ３）＋６０％Ｈ３この材料は等方性 １２７．５℃コレステリック９２゜４′″５Ａ７２゜Ｓｃｃｉ０’　Ｓの相転移 温度を有する。

ピッチ対温度曲線は第７Ｃ図と同様である。

６μｍセルにおいて、スメクチックＡからコレステリック相への転移温度の上３ ℃まで捩れゼロの状態が！［される。

例８ ＣＭｌｌ：２５％Ｃ［）９＋７５％Ｈ４この材料は等方性１４７．１°コレステ リツク１０１．１°５Ａ８５．１°Ｓｃ”１３°Ｓの相転移温度を有する。

ピッチ対温度曲線は第７ｂ図と同様であり、補整温度（すなわちピッチが無限大 になる温度）は〜１１９℃において生じる。

２μｍセルにおいて、スメクチックＡ相からコレステリック相への転移温度のす ぐ上において捩れ０度の状態が獲得される。

例９ ０Ｍ１３：９０％（９０％Ｈ４＋１０％Ｍ７）＋１０％（４９％ＣＣ１＋５１％ ＣＣ４） 等方性１３５°コレステリツク５２．３°Ｓｃ”−１５°５−２５°Ｓ。

６μ国セルにおいて、スメクチックＡ相からコレステリック相への転移温度から 上〜１０℃まで捩れ０度の状態が１４！Ｊされる。

３０℃での混合物の自発分極は３．４ｎＣ／ｃｉで、傾斜角度（すなわち半円錐 角）は２１度であった。

例１０ ＣＭ　Ｉｓ　：　１５．９％（３１，４％ＣＣ９＋６８．６％ＣＣ４）＋９４． １％Ｈ１ 等方性１３５℃コレステリック５６，１°Ｓｃ＊２０°固体。

６μｍのセルにおいて、スメクチックＣ１相からコレステリック相への転移温度 から上装置に亘りてπの戻り状態が維持された。臨界的に冷却してＳ０３相にし た後は配向が悪くなったが、〜２０Ｖ　ｐｋｌｏＨｚ矩形波を印加することによ ってスメクチックＣ１相で捩れ０度の配向を生じさせることができた。丁度コレ ステリック相に入ったところまで再加熱した後、適当な符号の直流電界を用いて 冷却することにより所望の配向が与えられた。

この混合物の自発分極は５０℃と３０℃においてそれぞれ２ｎＣ／ｄと６．２　 ｎＣ／　ｃｉである。

例１１と例１２ではＳｃホスト材料の中に１種類のコレステリック、捩れ方向の キラル成分を加えたものを使用する。

例１１ ＬＰ０１：１％Ｑ　Ｃ１０＋　９９％Ｈ１この混合物は、等方性１５１°フレス テリツク１１３．５°５Ａ１０４．５°Ｓｃ＊２８°Ｓの相転移温度を有する。

コレステリックピッチ対温度曲線は第７Ｃ図と同様である。

２μｍのセルにおいて、スメクチックＡ相からコレステリック相への転移温度か ら上〜０．５℃に亘りて捩れ０度状態を獲得できる。

混合物の自発分極は８０℃と４０℃においてそれぞれ１．７１Ｃ／ｃｊと４．２ 　ｎｃ／ｍであった。

例１２ ＬＰ０１：１％ＣＣ１０＋　９９％Ｈ４この混合物は、等方性１５８°コレステ リツク９１°５Ａ８９゜Ｓｃ”１８°Ｓ８°Ｓの相転移温度を有する。

コレステリックピッチ対温度曲線は第７Ｃ図と同様である。

２μｍのセルにおいて、スメクチックＡ相からコレステリック相への相転移温度 から上〜４°に亘って捩れ０度の状態を獲得することができる。

例１３ ＬＰＣＢ：０．５％ＣＣ１０＋　９９．５％（９５％Ｈ４＋５％Ｍ７）等方性１ ５２°コレステリツク７Ｇ、８°Ｓｃ＊く０°Ｓ０６μｍのセルにおいて、スメ クチックＣ１相からコレステリック相への転移温度から上０．２℃までに亘って 捩れＯＩｔの状態を獲得することができる。

例１４ Ｕ　０Ｍ３０：　９２．５％（８５％Ｈ４＋１５％Ｍ７）＋７．５％ＣＣｌ２こ の混合物は、Ｉ　５１５５．８°Ｑｈ６０．５°Ｓｃ”１５’Ｓの相を有する。

コレステリックピッチ対温度曲線は第７（Ｃ）図と同様である。５０．５℃での ｐｓが４．４　ｎＣ／ｃｔｌ、　２５℃で８．４　ｎｃ／ｄである。

、厚さ６．２μｍのセルにおいて、Ｓｃ傘相からコレステリック相への転移温度 から上〜７℃に亘って捩り０度の状態を達成することができる。

例１５ ＣＭ　２０：８５％Ｈ１＋１５％ＣＤ１８この混合物は、１ｓ１３３．７°Ｃｈ ９２．８°ＳＡ”６３．２°Ｓｃ１の相を有する。

厚さ２μｍのセルにおいて、ＳＡ相からＣｈ相への転移温度のすぐ上で捩れ０度 の状態を獲得することができる。２５℃でのｐｓが１８ｎＣ／ｄである。

ＣＤ　１８−３４％ＣＣ１＋６６％ＣＣ１１例１６ Ｌ　ＰＭ１３：　７２．５％）（１＋２５％Ｍ７＋２．５　％ＣＣｌ３１３１１ ８’　Ｃｈ　５６．３’　Ｓｃ”　＜Ｏ°固体２０℃でのｐ　Ｓ　＝１０ｎＣ／ 　ｃｉ、４６℃で５ｎＣ／ｉ。

この材料は２μｌのセルにおいてコレステリック相中捩れ０度の状態を示す。

Ｐｓ−ｎＣ／ｃｍ　２ 国際調査報告 ｍｍａ＋＋・Ｐｍ＋ａ＠ｓａａａｗｓ＋ｎ、ＰＣＴ／（ＩＩ８７１００２２２Ａ ＆’ＺＸτＯＴ’−Ｅ　ｒＮＴＺＲＮＡＴ工０ＮＡＬ　ＳＥＡ’−ＱＣ，４：Ｊ Ｅ？ＯＲＴ　ＯＮ！ＮτＥＲＮＡＴＩＯＮＡ乙　ＡＰＰＬｒＣＡＴＩＯＮ　Ｎｏ 、　ＰＣＴ／ＣＥｉ　８７１００２２２　（５Ａ　１６７０８）ＥＰ−Ａ−０１ ３６７２５１０１０４／１３５　ＪＰ−Ａ−６００９０２９０２１１０５／８５ ＥＰ−Ａ−００９１６３７１９／１０／８３　ＪＰ−Ａ−５８１７３７１９１２ ／１０／８３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）液晶表示デバイスの製造方法であって、内側壁表面に電極構造が形成されて おり、少なくとも一方の壁表面が液晶の配向が得られるように処理された２つの セル壁を、その中に液晶材料層を収容するようにスペーサによって間隔をあけて 設ける段階と、 キラルスメクチック相と等方性相の間で周囲温度以上の高温においてコレステリ ック相を有し、コレステリック相からスメクチック相への転移温度より少なくと １も０．１℃高い温度において層の厚さｄの半分より大きいコレステリックピッ チｐを有し、キラルスメクチック相において有意な自発分極係数Ｐｓを有する傾 斜キラルスメクチック液晶材料を用意する段階と、前記混合物を加熱してコレス テリック相にする段階と、前記壁の間の空間に前記混合物を導入して密封する段 階と、該材料を冷却して傾斜キラルスメクチック相にする段階とを含んで成る方 法。 ２）単方向性電圧パルスを印加しながら該材料をスメクチック／コレステリック の転移温度以上の温度に再加熱した後、緩慢に冷却する段階をさらに含む請求の 範囲第１項に記載の方法。 ３）該材料をコレステリック／スメクチック相転移の±５°の範囲内で２０℃／ 分未満の速度で冷却する請求の範囲第１項に記載の方法。 ４）該材料をコレステリック／スメクチック相転移の±５℃の範囲内で２℃／分 未満の速度で冷却する請求の範囲第１項に記載の方法。 ５）両方のセル壁に表面配向処理を施し、配向方向が同一方向において平行にな るようにセルを配設する請求の範囲第１項に記載の方法。 ６）両方のセル壁に表面配向処理を施し、配向方向が反対方向において平行にな るようにセルを配設する請求の範囲第１項に記載の方法。 ７）単一方向擦過により配向を形成する請求の範囲第１項に記載の方法。 ８）酸化ケイ素を斜めに蒸着することにより配向を形成する請求の範囲第１項に 記載の方法。 ９）それぞれが電極構造を担持しており、少なくとも一方の壁面が液晶分子を配 向させるように処理した２つのセル壁の間に収容されている傾斜キラルスメクチ ック液晶材料層と、第１の直線偏光子と、第２の偏光子または該液晶材料に添加 した一定量の二色性色素とを含んで成り、 該液晶材料が通常のデバイス動作温度において傾斜キラルスメクチツク相を有し 、それより高い周囲温度以上の温度においてコレステリック相を有し、コレステ リック相からスメクチック相への転移温度より少なくとも０．１℃上のコレステ リック相において層の厚さｄの半分より大きいコレステリックピッチを有し、実 質的な自発分極を有していることを特徴とする液晶デバイス。 １０）セル壁が、液晶分子を同一方向に配向させ、層の厚さ方向でスプレイ配置 をとるように表面処理されている請求の範囲第９項に記載のデバイス。 １１）電極がマトリックス形式に配列されたストリップ電極として形成されてい る請求の範囲第９項に記載のデバイス。 １２）電極がセグメント形式に配列されたストリップ電極として形成されている 請求の範囲第９項に記載のデバイス。 １３）電極がシート電極として形成されている請求の範囲第９項に記載のデバイ ス。 １４）液晶層の厚さが１５μｍまでである請求の範囲第９項に記載のデバイス。 １５）転移温度より少なくとも５℃上の温度においてコレステリックピッチｐが ｄ／２より大きい請求の範囲第９項に記載のデバイス。 １６）一方の偏光子が無色偏光子であり、第２偏光子の代わりに異なる色で着色 した２つの偏光子がそれらの光軸が直交するように配設されている請求の範囲第 ９項に記載のデバイス。 １７）一方の偏光子が、その光軸が切換え状態の何れか一方の液晶分子の配向と 平行になるように配設されており、他方の偏光子はその光軸が第１偏光子に対し て交差するように配設されている請求の範囲第９項に記載のデバイス。 １８）コレステリック／スメクチック転移温度の０．１℃の範囲内でのコレステ リックピッチが液晶層の厚さの４倍より大きい請求の範囲第９項に記載のデバイ ス。 １９）電極構造に対して反対極性の２つの直流電圧を印加することにより液晶材 料を２種類の状態に切換えるための手段をさらに含む請求の範囲第９項に記載の デバイス。 ２０）請求の範囲第１項に記載の方法に使用するための液晶混合物材料であって 、通常のデバイス動作温度において傾斜キラルスメクチック相を有し、高温にお いてコレステリック相を有する材料を含み、該混合物がコレステリック相からス メクチック相への転移温度より少なくとも０．１℃上のコレステリック相におい て４μｍより大きいコレステリックピッチを有し、かつスメクチック相において 実質的な自発分極係数Ｐｓを有する液晶混合物材料。 ２１）該材料が温度変化と共に、等方性■コレステリック■スメクチックＡ■キ ラルスメクチック■固体の各相を有する請求の範囲第２０項に記載の材料。 ２２）該材料が温度変化と共に、等方性■コレステリック■キラルスメクチック ■固体の各相を有する請求の範囲第２０項に記載の材料。 ２３）コレステリック相からスメクチック相への転移温度の上５℃までの温度範 囲に亘ってコレステリック相でのピッチが４μｍより大きい請求の範囲第２０項 に記載の材料。 ２４）スメクチックピッチが２μｍより大きい請求の範囲第２０項に記載の材料 。 ２５）自発分極が０．１ｎＣ／ｃｍ′より大きい請求の範囲第２０項に記載の材 料。 ２６）コレステリック相／スメクチック相転移温度が４０℃より高い請求の範囲 第２０項に記載の材料。 ２７）コレステリック相／スメクチック相転移温度が１００℃より高い請求の範 囲第２０項に記載の材料。 ２８）一定量の二色性色素をさらに含む請求の範囲第２０項に記載の材料。