JPH04190216A - カイラルスメクチック液晶素子 - Google Patents

カイラルスメクチック液晶素子

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JPH04190216A
JPH04190216A JP31803290A JP31803290A JPH04190216A JP H04190216 A JPH04190216 A JP H04190216A JP 31803290 A JP31803290 A JP 31803290A JP 31803290 A JP31803290 A JP 31803290A JP H04190216 A JPH04190216 A JP H04190216A
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Yasuhito Kodera
泰人 小寺
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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、強屈電性液晶を用いた液晶素子に関するもの
である。
[従来の技術] クラーク (C1ark)およびラガウエル (Lag
er−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(
SmC*)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誘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、かなり本質的な
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、良好な双安定性を示さず、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
良好な双安定性を有する均一な配向状態を形成しコント
ラストを向上させた強誘電性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、それぞれ液晶駆動
用の電極が形成され一軸性配向処理が施された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、各基
板に施された一軸性配向の軸が互いに鋭角側の交差角θ
をもって交差しており、かつ強誘電性液晶のカイラルス
メクチックC相における駆動温度でのコーン角2eと交
差角θが Θ/3≦θ≦20 の関係を満足するようにしている。
[作用] 一軸性配向処理が施された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は、各基板に施された一軸
性配向の軸が互いに交差する鋭角側の交差角θ、強誘電
性液晶のカイラルスメクチックC相におけるコーン角2
e、および液晶駆動時の温度、ならびに配向状態、スイ
ッチングの様子、およびコントラスト比は、相互に関連
性があることを本発明者らは見い出した。そして、本発
明者らの実験によれば、後述するように、上記交差角θ
とコーン角2eの間に、 Θ/3≦θ≦20 の関係を満足するようにすることにより、配向状態、ス
イッチングの様子、およびコントラスト比が良好となる
ことが確かめられている。
[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i!!f(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10
1゛上にそれぞれショート防止用絶縁体膜109と10
9゛並びに配向制御[105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11i109°と配向制御膜105°を配置
し、基板101上には直接配向制御[j105が配置さ
れている。
配向制御@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、ポリバラキシリレン
、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膜105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、−軸性配向処理軸が付与される。
ただし、この−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、カイラルスメクチックC相の液晶のコ
ーン角(2e)とΘ/3≦θ≦20を満足する範囲に設
定される。
又、ショート防止用絶縁体Il!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、5i02 、TiO2。
Al2O2、S i 3N4やBaTiOs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)、チタネート化合物など
、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200Å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べ
き実効的な電圧が印加されなくなるので、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、特に通したものは、カ
イラルスメクチックC相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チックC相(SmC
*) 、カイラルスメクチックC相(SmG*)、カイ
ラルスメクチックC相(SmF*)、カイラルスメクチ
ックC相(SmI*)またはカイラルスメクチックC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、LEJOll
RNAL DE PHYSIQUE LETTER5”
36 (L−[19)1975゜’Ferro ele
ctric Liquid Crystals」; ”
AppliedPhysics Letters″36
 (11)  1980’Submicr。
5econd  B1−5table  Electr
ooptic  Switching  1nLiqu
id Crystals」; ”固体物理″16 (1
41) 1981「液晶」、米国特許第4,561,7
26号公報、米国特許第4.589,996号公報、米
国特許第4,592,858号公報、米国特許第4.5
96,667号公報、米国特許第4.613.209号
公報、米国特許第4,614,609号公報、米国特許
第4,622,185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。
強お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−po−アミノ−2−メチルブチルシンナメー
ト(DOBAMBC) 、ヘキシルオキシベンジリデン
−po−アミノ−2−クロロプロピルシンナメート(H
OBACPC) 、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。
流側1〜3、比較例1〜2 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のストライプ状電極を形成した
。次に、この上下基板電極のショート防止絶縁体膜とし
てSin、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3oo℃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(−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、第4図に示すように、カイラルス
メクチックC相でコーン角2θが温度で変化する強銹電
性液晶(Tc=59℃、2e=28°at25℃)を等
吉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。
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=5°。
10°及び20@並びに比較例としてθ=0°及び30
°のセルを作成して、配向状態および駆動させたときの
スイッチングの様子を観察し、また、クロスニコル下で
の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。それぞれの測定観察は25℃で行なった。
第1表 実施例1〜3と同様な方法で作製したセルに、第5図に
示すようにカイラルスメクチックC相でコーン角2eが
変化する強誕電性液晶(Tc=55℃、2θ=20° 
at25℃)を同様の方法で注入し、ラビング軸の交差
角θがそれぞれ4°、10°、15°及び25°である
4種類のセルとし、これらについて、配向状態と駆動時
のスイッチングの様子を観察し、及びクロスニコル下で
のコントラスト比を測定した。測定および観察は25℃
で行なった。得られた結果を第2表にまとめて示す。
第2表 実施例7〜9 上下基板の一軸配向軸が第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4〜6と同様な方法で一軸性配向軸の交差角θが4°
、10”、15°のセルを作製した。そして、これらの
セルについて、クロスニコル下での配向状態及び、コン
トラスト比を25℃で測定した。得られた結果を第3表
にまとめて示す。
第3表 以上の実施例及び比較例の結果より、上下基板間で交差
した一軸性配向軸を有するセルを用い、注入する強誘電
性液晶のスメクチックA相とスメクチックC相間の相転
位温度をTC(℃)とすると、(Tc−5)tから(T
c−60)’C1好ましくは(Tc−10)tから(T
c−55)℃、さらに好ましくは(Tc−20)’Cか
ら(TC−50)”C1最も好ましくは(Tc−30)
’Cから(Tc−40)’Cの温度範囲において、液晶
のスメクチックC相のコーン角2eと交差角θがθ/3
≦θ≦2e の関係を満足するように設定することにより、配向性か
良くコントラストの向上した強誘電性液晶素子か得られ
ることがわかる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、各基板に施された
一軸性配向の軸が互いに鋭角側の交差角θをもって交差
しており、かつ強誘電性液晶のカイラルスメクチックC
相におけるコーン角2eと交差角θか、Θ/3≦θ≦2
θの関係を満足する温度範囲を有するようにしたため、
配向性を良好にしコントラスト比を増大することができ
る。
【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図および第5図は、それぞれ異なる液晶のカイラル
スメクチックC相での温度に対するコーン角2θの変化
を表わした図である。 100:セル構造体、101,101° ・基板、10
4ニスペーサ、106:接着剤、102:透明電極、1
05,105° :配向制御膜、109ニジヨード防止
用絶縁体膜、301,302ニー軸性配向軸、2e:コ
ーン角、θ:交差角。 +04 105“、配同制御賎 (A) +8) 第2図 109“、ショートP九止吊十色系家C(S菓、(C) 第2図 (A) CB) 第3図 第4回 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)それぞれ液晶駆動用の電極が形成され一軸性配向
    処理が施された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、各基板に施された一軸性配向の軸が
    互いに鋭角側の交差角θをもって交差しており、かつ強
    誘電性液晶のカイラルスメクチックC相における駆動温
    度でのコーン角2Θと交差角θが Θ/3≦θ≦2Θ の関係を満足することを特徴とする強誘電性液晶素子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6218522A (ja) * 1985-07-17 1987-01-27 Canon Inc 液晶素子

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