JPH0451022A - 液晶の配向法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカイラルスメクチック相を有する液晶またはそ
の液晶組成物を用いた液晶表示索子に於ける、改良され
た液晶の配向方法に関する。

〔従来の技術〕

カイラルスメクチックＣ相を有する液晶（以下、これを
強誘電性液晶と呼ぶ）を利用する表面安定化型強誘電性
液晶（ＳＳＦＬＣ）素子は、高速応答であること、メモ
リー性を有すること、パルス電圧に対して明確なしきい
値を有することより、ネマチック液晶を用いた液晶素子
に代わる新しい表示素子として注目を集め、盛んに研究
されている。

これとは別に、近年新しいスメクチック相として見いだ
された反強誘電性カイラルスメクチックＣ相を有する液
晶（以下、これを反強誘電性液晶と呼ぶ）を利用した液
晶表示素子に関する研究が行なわれている（Ｊｓｐｎｎ
ｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ　、Ｖｏｌ　、２７．ｐｐ　、Ｌ７２９　。

１９８８）。この素子の特徴としては、王女定状態間の
スイッチングを行うこと、明確なしきい値特性を有する
こと、良好なメモリー性を有すること、層構造が電界に
よりスイッチングすること等が挙げられる。

反強誘電性液晶素子における印加電圧とチルト角の関係
を第１図に示す。この図より、反強誘電性液晶素子には
３つの安定な状態が存在する事がわかる。すなわち、強
誘電性液晶素子で見られる２つのユニフォーム状態（ｔ
）、Ｕｌ）と第三状態である。この第三状態が反強誘電
性カイラルスメクチックＣ相であることをＣｈａｎｄａ
ｎｉらが報告しティる（Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏａｒｎ
ａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓ　−１ｃｓ、Ｖ
ｏｌ、２８．ｐｐＪＬ１２６１．１９８９．Ｊａｐａｎ
ｅｓｅ　　Ｊｏｕｒ　−ｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ
　Ｐｈｙｓｉｃｓ　、Ｖｏｌ　、　２８．ｐｐ、Ｌ　１
２６５　＃１９８９）。このように反強誘電性液晶素子
でハＪＩ！三安定状態間のスイッチングが起こる。また
、第１図において鶴えば、正の電圧を徐々に印加してい
った場合、チルト角はＡ　−Ｂ　−Ｃ−Ｄと変化するが
、チルト角は、印加電圧が０（■）からＶｌ（Ｖ）まで
は殆ど変化せず、印加電圧がＶｌ（Ｖ）を越えたとき大
きく変化する。次に、電圧を徐々に下げていつた場合、
チルト角はＤ　−Ｅ　−Ｆ−Ａと変化するが、この場合
も印加電圧がＶ２（Ｖ）になるまではチルト角は殆ど変
化せず、印加電圧が■２より小さくなった時大きく変化
する。同様のことが、負の電圧を印加した場合にもおこ
る。このように、反強誘電性液晶素子は印加電圧に対し
明確なしきい値を有する。更に、電圧を上げる過程での
しきい値Ｖｌ（Ｖ）と電圧を下げる過程でのしきい値Ｖ
２（Ｖ）とが異なる事より、反強誘電性液晶素子にはメ
モリー性がある事がわかる。

反強誘電性液晶の層構造についてはＪａｐａｎｅｓｅＪ
ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ
　、　Ｖｏｌ　、　２ｇ。

ｐｐ、　Ｌ１１９ｅ　１９８９．　Ｊａｐａｎｅｓｅ　
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ
　、　Ｖｏｌ　、２９．ｐｐ、Ｌｌｌｌ、１９９０に詳
細に報告されている。すなわち１反強誘電性液晶を等方
相から徐冷し反強誘電性カイラルスメクチックＣ相（Ｓ
ＣＡ　）　　にした場合、その層構造は従来のカイラル
スメクチックＣ相と同様に、基板に対して「＜」の字形
をしたシェブロン構造をしている（第２−１図）。この
素子に大きな電圧を印加すると層は変形し、基板に対し
て概ね垂直であるブックシェルフ構造へと変化する（第
２−ｂ図）。電圧を切ると層は再びシェブロン構造へと
戻るが、基板に対する層の傾き角βは初めの時より小さ
くなっている（第２−Ｃ図）。この後、電圧のオン書オ
フを行うことによりｉｌ！！２−ｂ図と第２−Ｃ図の層
間で可逆的なスイッチングを行うことができる。この層
のスイッチングに必要な電圧は、当初層構造をシェブロ
ン（箪２−１図）からブックシェルフ（第２−ｂ図）に
変化させるのに必要であった電圧より小さくてよい。具
体的には、ユニフォーム状態では層はブックシェルフ構
造、第三状態ではシェブロン構造をしており、層間のス
イッチングは第１図のチルト角の履歴曲ｉｔ化従って起
こるため、液晶分子のスイッチングに必要な電圧でよい
（Ｖ／以上）。また、このような層構造の変化は、偏光
！！徽峻下におけるテクスチャー（組織）変化としても
観察できることが知られている（Ｊａｐａｎｅｓｅ　Ｊ
ｏｕｒｎａｌ　ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　
、　Ｖｏｌ　、　２９．　ｐｐ、　Ｌｌｌｌｓｌ　９９
０）。比較的厚いセル（５μｍ）でのテクスチャー変化
を第３図に示した。当初のシェブロン構造（第’ｌ−ａ
図）のテクスチャーは楕円−双曲線型のフォーカルコニ
ツクスで特徴づけられる（第３−ａ図）。一方、ブック
シェルフ構造（第２−ｂ図）および傾きの小さなシェブ
ロン構造（第２−Ｃ図）のテクスチャーは、線状のフォ
ーカルコニツクス様欠陥（第３−ｂ図）と放物線型フォ
ーカルコニツクス（第３−Ｃ図）としてそれぞれ特徴づ
けられる。層をスイッチングさせると、テクスチャーは
第３−ｂ図と第３−ｃ図との間で交互に変化する。

反強誘電性カイラルスメクチックＣ相（ＳＣ２）を有す
る液晶として、４−（１−メチルへプチロキシカルポニ
ル）フェニル　４′−オフチロ牟シビフェニルー４−カ
ルボキシレート（以下ＭＨＰＯＢＣと略す）が知られて
いるが、その構造式壇よび相転移温度は以下の通りであ
る。

４Ｉ　　　　　　壷　　　　　◆ 。４．、．５　ｘ　、５　ｃ　、　Ｓ　Ｃ、Ｓ　ＩＡ　
　はそれぞれ＾ スメクチック人相、カイラルスメクチックＣ相、反ｔｉ
電性カイラルスメクチックＣ相、反強誘電性カイラルス
メクチックＩ相を表す。ＭＨＰＯＢＣ（０層構造に関し
ては、Ｐｒｏｃｅｅｄｉ　ｎｇ　ｏｆＴｈｅ　９ｔｈ　
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ｄｉｓｐｌａｙ　Ｒｅ５
ｅａｒｃｈＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　、ｐｐ−２２ｅ　Ｑ
ｃｔ　、　１６−１８，１９８９．Ｋｙｏｔ。

にＸ線回折の結果をもとに、前述したような暦のスイッ
チングが起こることか報告されている。

ｙ４回折による液晶の層構造解析は、近年にな１て盛ん
に研究されるようになってきた。その結果、第５図に示
すＸ線回折測定系を用いて得られたＸ線回折パターンと
層構造とは以下の関係になることが明らかとなっている
。すなわち、シェブロン構造を有する液晶素子のＸ線回
折パターンは、第６図−０Ｖ（１）に示すように、通常
２つのピークを有する。これに対し、ブックシェルフ構
造を有する液晶素子のＸ線回折パターンは、第６図−５
０Ｖ（Ｉ）に示すように通常鋭い単一のピークを有する
。

強誘電性液晶の場合、その層構造は電界により若干の変
形を受けることはすでに報告されているが（Ｊｉｐａｔ
＋ｅｇｅ　Ｊｏｕｒｎｓｔｌ　ｏｆ　ＡｐｐｌｉｅｄＰ
ｂｙｓｉ　ａｓ　ｅ　Ｖｏｌ　、２８．ｐｐ　、Ｌ４Ｂ
３．１９８９）、前述したような層のスイッチング（可
逆的な変形）は未だ報告されていない。

層構造を有するカイラルスメクチック相を利用した液晶
素子の大きな問題点の１つは、機械的シ首ツク等により
配向が乱れた場合、層構造を有さない従来のネマチック
液晶のように容易に配向が修復しないことである。この
ため、カイラルスメクチック相を利用した液晶素子では
、配向が乱れた場合には、液晶が等１相になるまで素子
を一旦加熱し、その後徐冷し再配向を行わなければなら
ないという欠点を有していた。

その対策として、譲械的シＵツクに強い表示パネルの作
製方法に関し多（の研究が行われているが、本質的な問
題の解決にはなりでぃない。

また、液晶が略方相になるまで素子を加熱し、その後徐
冷するという再配向を行わな（でもよい方法として、強
誘電性液晶素子に直流電圧を印加し液晶を配向しようと
する試みも行われている（特開昭６２−２６５６２２）
。しかしながら、その効巣はコントラスト比が１から３
に上昇する程度て、実用上使用できるものではなかった
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述のように、カイラルスメクチック相を利用した液晶
表示素子では、機械的なシ■ツク等により一旦配向か乱
れた場合、液晶が等１相になるまで素子を加熱し、その
後徐冷し再配向を行わなければならないという欠点を有
していた。

本発明はこのような問題を解決するもので、その目的と
するところは、カイラルスメクチック相を有する液晶を
用いた液晶表示素子に於いて１機械的シロツク等により
配向が乱れても容易に配向を回復させることのできる配
向法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

液晶の配向法の１つとしてシェアリング法（Ａｐｐｌ　
１　ｅｄ　Ｐｈｙｓｔ　ａｓ　、　Ｖｏｌ　−３６ｍｐ
ｐ−８９９＊　１９８０　ｅＣｒｙｓｉｌ　Ｒｅｓ　、
Ｔｅｃｈｎｏｌ　、、Ｖｏｌ　、２３．Ａ　７　、ｐｐ
　。

９４９．１９８８）が知られているが、これは液晶素子
の基板の一方を数十μｍ程度の振幅で動かし液晶を配向
させる方法である。その配向原理は、基板を動かすこと
により液晶内に存在する歪を解消させ、基板の配向力に
従い液晶分子を配向させるものである。

本発明は、このシェアリング法を電気的に行うことを特
徴とした配向方法である。具体的には、カイラルスメク
チック相を存する液晶素子に電圧を印加し、層を振動さ
せることを特徴とする配向法であり１層を振動させるこ
とにより液晶内に存在する歪を解消させ、基板の配向力
に従い液晶分子を配向させるものである。

反強誘電性液晶素子では前述のよう化層のスイッチング
が起こることが知られているが、この素子での電気的な
シェアリングは、索子に電圧を印加し層のスイッチング
を繰り返し行うことによって達成される。強誘電性液晶
素子ては層のスイッチングが起こることが従来知られて
いなかったが、鋭意検討の結果、強誘電性液晶素子にお
いても同様に層のスイッチングが起こることを新たに見
いだした。すなわち、第１２図−０Ｖ（Ｉ）に示されて
いるように１強誘電性液晶素子の当初の層構造はシェブ
ロン構造である。この素子に電圧を印加してゆくと、層
は変形を受は最終的には第１２図−５０Ｖ（Ｉ）に示さ
れるようにブックシェルフ構造となる。

また、電圧をこの状態から徐々に下げていった場合には
、第１２図−ｏＶ　（Ｄ）に示されるように、基板化対
して傾いたチルト構造（第２−ｄ図）へと戻る。この後
は、電圧のオンとオフで、ブックシェルフ構造とチルト
構造との間で可逆的なスイッチングが起こる。第１２図
ては電圧印加後の層構造（第１２図−０Ｖ（Ｄ））はチ
ルト構造であるが、一般的に、電圧印加後の層構造は配
向膜の種類、配向条件、使用する液晶等に大きく依存し
、シェブロン構造やは９きりと特定できない層構造に戻
る場合もある。

反強誘電性液晶素子との大きな違いは、この層のスイッ
チングに印加電圧に対する明確なしきい値が存在しない
ことである。このように、強誘電性液晶素子においても
、反強誘電性液晶素子と同様の層のスイッチングが起こ
ることから、反強誘電性液晶素子と同様の手法で電気的
なシェアリングを行うことができる。

以上説明を行った電気的なシェアリングの配向効果は、
実施例に具体的に示されているように、単に索子に直流
電圧を印加した場合に比べて非常に大きい。

本発明における層の振動とは、素子に電圧を印加し、第
２−ｂ図に示すブックシェルフ構造とブックシェルフ以
外の層構造（例えば、ＩＪ２−０図に示したシェブロン
構造や第２−ｄ図に示したチルト構造）の二つの状態を
交互に実現することを意味する。反強誘電性カイラルス
メクチックＣ相の場合、前述のよう侭ζ、層のスイッチ
ングは、チルト角の履歴曲線に従って起こることから、
第三状態とユニフォーム状態側あるいはＵｒ）　　間で
グイレフターのスイッチングをさせることを層を振動さ
せると定義する。

また、カイラルスメクチックＣ相の場合は反強誘電性カ
イラルスメクチックＣ相のように層構造の変化に明確な
しきい値がないため、ブックシェルフ構造、シェブロン
構造およびチルト構造を以下のように定義し、この定義
にしたがうブックシェルフ構造とブックシェルフ以外の
層構造間での層のスイッチングを層の振動と定義する。

（１）液晶素子のＸ線回折パターンが、第６図−５０Ｖ
（Ｉ）ｇζ示すように単一のピークの場合、あるいは第
６図−ＯＶ　（Ｄ）に示すよう化、明確に分離できない
２つ以上のピークを有する場合、 （１−１）ピークの頂点の位置が（９０＋θＢ）＋５°
　以内で、かつピークの半値 幅が５度未満の時、層構造はブッ クシェルフであると定義する。

（１−ｂ）ピークの頂点の位置が（９０＋σＢ）±５°
以内て、かウビークの半値 幅が５度以上の時、層構造はシェ ブロンであると定義する。

（１−Ｃ）ピークの頂点の位置が（９０＋θＢ）±５６
　以内でない時、層構造はチ ルトであると定義する。

ただし、ここで２θＢは液晶のブラッグ角を表す。

（２）液晶素子のＸ線回折パターンが、第６図−０Ｖ（
Ｉ）に示すように明確に分離できる２本以上のピークを
有する時、層構造はシェブロンであると定義する。

本発明で印加される電圧の大きさや波形は、層を振動さ
せることができるものであればよい。

さらに言えば、第２−ｂ図に示したブックシェルフ構造
を実現するのく必要な十分に高い電圧とブックシェルフ
以外の層構造を実現することのできる十分に低い電圧と
を交互に印加できるものであればよい。例えば、ブック
シェルフ構造を実現するのに必要な十分に高い直流電圧
とブックシェルフ以外の層構造を実現することのできる
十分に低い直流電圧とを交互に印加し、層を振動させる
ことも可能であるが、実用的には層のスイッチングを実
現できる交流電圧を素子に印加し、連続的に暦に振動さ
せる方が効率的である。

本発明で印加される交流電圧の波形としては三角波、正
弦波等が好ましい。印加される交流電圧の周波数として
は０．００１Ｈｚ〜１０に七が好ましい。交流電圧の周
波数は、さらに好まＬ＜（ｔＯ，０ＩＨｚ　〜ＩｋＨｚ
、特に好ましくはＱ、ｌＨｇ　〜１００ａｉである。

本発明で用いられる一対の平行基板の材料としてはガラ
ス、プラスチックが用いられ透明電極が配置されている
ことが望ましい。また、−対の平行基板の両面あるいは
片面にラビング処理された有機高分子膜が配向膜として
形成されるのが望ましい。有機高分子膜としては、ポリ
イミド膜、ポルアミド膜、ポリビニール膜、ナイロン膜
等を使用するのが望ましい。また、有機高分子膜の代わ
りにイツトリウム、酸化珪素（ｓｔｏ、５ｉｏｚ）　　
等の無機薄膜を一対の平行基板の片面或は両面に形成さ
せて実施することもできる。更に、液晶を一対の平行基
板に挟持し素子を作る際に温度勾配法を採用することに
よって液晶を初期配向させることも可能であり、この場
合には平行基板に配向処理を行わなくとも実施可能であ
る。

本発明で用いられる透明電極はＩＴＯ膜、ＮＥＳＡＩｌ
ｌＫ等が好ましい。

本発明における平行基板の間隙すなわちセルギャップは
０．５〜３００μｍが好ましい。セルギャップは更に好
ましくは１．０〜１０μｍ。

特に好ましくは１．５〜５ｇｍである。

〔実施例〕

以下実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、
本発明はこの実施例に限定されるものではない。

実施例　１ ｊＥさ１ｔｍのＩＴＯ付ガツガラス基板にポリイミドを
コーティングした後、一対の基板の片方のみをラビング
処理し、反強誘電性液晶として公知ノ化合物、４−（１
−トリフルオロメチルノニロキシカルポニル）フェニル
　４′−オクチロキシビフェニル−４−カルボキシレー
ト（以下、この化合物をＴＦＭＮＰＯＢＣと略記する。

をスペーサーを介し、その一対の基板間に挟持しセル間
隔２．５μｍの液晶素子を作製した。

ＴＦＭＮＰＯＢＣの＃、造式および相転移温度は以下の
通りである。

Ｆｓ 液晶が等１相になるまで液晶素子を加熱し、その後反強
誘電性カイラルスメクチヲクＣ相になるまで徐冷し、液
晶をホモジニアス配向させた。この時、配向状態を偏光
顕徽健て観察すると、多数のダイヤ形（菱形）欠陥が生
じていた。

乙の素子に、温度１０１℃（チルト角２２°　）で周波
数ｌＨｘの三角波電圧を５分間印加し、連続的に層を振
動させ、電気的なシェアリングを行つた。この時の印加
電圧（Ｖｐｐ／２．ここでＶｐｐはピーク間の電圧）と
コントラスト比の関係を第４図に示した。コントラスト
比は電気的なシェアリングを行りた後、素子に直流電圧
を印加し、両ユニフォーム（ＵｒおよびＵｌ）時の透過
光量の比から求めた。すなわち、電気的なシェアリング
後、＋２０■の直流電圧を素子に印加し、クロスニコル
下における透過光量が最小になるように液晶素子を回転
させた。この時の透過光量をＴ　ｍｉ　ｎとする。な右
、この素子の第三状態からユニフォーム状態へのスイ。

チングに必要なしきい値電圧は１７Ｖであった。

次に、液晶素子を先の位ｌＩに固定したまま、−２０Ｖ
の直流電圧を素子に印加しこの時の透過光量を測定した
。この時の透過光量をＴｒｒｇａｘとする。Ｔｍａｘ　
／ｒｍｉ　ｎ　をコントラスト比とした。

なお、透過光量は光電子増倍管で検出し、光電子増倍管
の出力電圧を透過光量として代用した。

比較のため、電気的なシェアリングの起こらない直流電
圧を素子に印加し、同様に測定した結果も併せて示した
。直流電圧印加に比べ、三角波電圧を印加した方がより
大きな配向効果が認められた。すなわち、電気的なシェ
アリングを行った方が電気的なシェアリングを行わなか
った場合よりも、液晶の配向が低電圧で容易に起こるこ
とがわかる。

実施例　２ 実施例１で用いたＴＦＭＮＰＯＢＣにおいてもＭＨＰＯ
ＢＣと同様に層のスイッチングが起こっていることをＮ
Ｈするため、Ｘ線回折法によりＦｉｉ構造の解析を行っ
た。厚さ１５０　ｇｍのＩＴＯ付ガツガラス基板にポリ
イミドをコーティングした後、一対の基板の片方のみを
ラビング処理し、ＴＦＭＮＰＯＢＧをスペーサーを介し
、その一対の基板間に挟持し、セル間隔５勤の液晶素子
を作製した。液晶が等１相になるまで液晶素子を加熱し
、その後液晶素子を徐冷し、液晶をホモジニアス配向（
基板に対して液晶分子は平行に配向）させた。この液晶
素子を用いて、温度１００℃（Ｓｅ２声）において、Ｘ
線回折法により電圧印加による層構造の変化を調べた。

この素子の第三状態からユニフォーム状態へのスイッチ
ングに必要なしきい値電圧は４０ｖであ−ｔた。ＸＩ！
回折はＲｕ−２００（理学Ｈ製）を用いて行うた。液晶
素子の温度制御は±０゜１℃の精度を有する温度コント
ロールユニットを用いて行った。測定系を第５図に示し
た。Ｘ線回折の測定手順は、Ｊｉｐｓｃｎｅｓｅ　Ｊｏ
ｕｒｎａｌ　ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　、
　Ｖｏｌ　、２７．ｐ９．Ｌ７２５，１９８８およびＪ
ａｐａｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅ
ｄ　Ｐｈｙ　−５ｉｃｓ　ｅ　Ｖｏｌ　、　２７ｏ　ｆ
ＪＰ　、Ｌ１９９３．１９８８ニ従＋）　で行また。す
なわち、最初に液晶を充填したキャピラリーセルを用い
、液晶のブラッグ角Ｃ２６Ｂ＞を測定した。次にカウン
ターをブラッグ角にセットした。上記の手順で作製した
セルを用い、αを回転させるととｋよりＸ線回折パター
ンを得た。ここてαはガラス面と入射ビームとのなす角
度である。Ｘ線のビームの大きさは１−であった。Ｘ線
回折の測定条件は以下のとおりである。

Ｘ線回折装置：Ｒｕ−２００（理学株制）、６０ｋＶ、
２００ｍＡターゲット　：銅 フィルター　二ニッケル 電圧　：５ＱｋＶ 電流　：　２０　ＱｍＡ スキャンスピード：４ｄｅｇ／ｍｉｎ サンプリング：Ｑ、ｌｄｅｇ、コンティニアススキャン
スリット　　：ＤＳ　　Ｏ，５°　、ＲＳ　　Ｑ、３鶴
、ｓｓ　ｏ、ｓ’ディテクター：プロポーシ璽ナルカウ
ンター結果を第６図に示した。電界を印加する前、層構
造は、第２−ａ図に示したシェブロン構造を表す２本の
ピーク（ＯＶ（Ｉ））　　が観察された。直流電圧５０
ｖを印加した時、層構造は第２−ｂ図に示したブックシ
ェルフ構造を表す鋭い１本のピーク（５０Ｖ　　（Ｉ）
　’）　　となった。さらに電圧をＱＶに戻すと第２−
Ｃ図に示したシェブロン構造を表すブロードなピーク（
ＯＶ　（Ｄ））に変化した。その後電圧のオン、オフに
より、ＭＨＰＯＢＣと同様にブックシェルフ構造とシェ
ブロン構造との間で可逆的な層のスイッチングが起こる
ことが確認された。

Ｘ線回折に使用した液晶素子を用い、偏光顕微鏡下、１
００℃でテクスチャー（組ａ）観察を行った。電圧印加
前のシェブロン構造時には第３−ａ図に示すような楕円
−双曲ｇ型のフォー力ルコニツクスが多数見られた。直
流電圧５０■を素子に印加し層をブックシェルフ構造に
すると、第３−ｂ図に示すように楕円−双曲線型のフォ
ーカルコニツクスは消滅し、線状のフォ沁 一カルコニツクス様欠陥がｆれた。更に電圧を切り、Ｊ
ｉｉ構造を傾きの小さなシェブロン構造とすると、第３
−ｃ図に示すように、線状のフォーカルコエックス様欠
陥は消滅し、放物線型フ藝 オーカルコニツクスがメれた。その後電圧のオンとオフ
により、テクスチャーは第３−ｂ図と第３−ＣＩ！ｉ！
ＩＩとの間で交互に変化した。次に、素子に＋５０■、
Ｑ　、ｌＨｚの三角波および正弦波電圧を印加し、１０
０℃でテクスチャー観察を行った。いずれの波形におい
ても、印加電圧が大きな時には（＋５０Ｖあるいは一５
０■）、第３−ｂ図と同じテクスチャー（線状のフォー
カルコエックス様欠陥）が認められ、印加電圧が小さい
時には（ＯＶ）、第３−ｃ図と同じテクスチャ−（放物
線型フォーカルコニツクス）が認められた。以上の結果
より、交流電圧印加時に間違いなく暦のスイッチングが
起こっていることが確認された。

実施例　３ 実施例１と同一の液晶素子を用い、この素子に周波数Ｉ
Ｈｚ、　２ＱＨｚ、１ＱＯＨｚの三角波電圧を印加した
以外は実施例１と同様にしてコントラスト比を測定した
。この結果を第７図に示した。印加する三角波電圧の周
波数が小さいほどコントラスト比の向上に対する効果が
著しいことが明らかである。

実施例　４ 実施例１と同一の液晶素子を用い、この素子に周波数Ｉ
Ｈｚの正弦波電圧及び矩形波電圧を印加した以外は実施
例１と同様にして、コントラスト比を測定した。この結
果を第８図に示した。正弦波電圧の印加では、三角波電
圧印加の場合（実施例３）とほぼ同等の著しい効果がみ
とめられた。これに対し、矩形波電圧の印加では、その
効果は直流電圧印加の場合（実施例１）とほぼ同等であ
り、矩形波電圧では電気的なシェアリングが起こりにく
いことが明らかとなうた。

実施例　５ 厚さ１龍のＩＴＯ付ガツガラス基板にポリイミドをコー
ティングし、実施例１と同様にしてＴＦＭＮＰＯＢＣの
液晶素子を作製した。この素子を用いて、実施例１と同
様にして液晶を配向させたところ、第９−ａ図に示すよ
うに多数のダイヤ形欠陥と一部に配向方向の異なるドメ
インが存在していた。この素子に温度１００℃で＋８０
■の直流電圧を５分間印加したところ。

第ｇ−ｂ図に示すようにダイヤ形欠陥は消滅したが、配
向方向の異なるドメインに対する修復効果はほとんど認
められなかった。この素子に、さらに＋８０■、］Ｈｚ
の三角波電圧を５分間印加し電気的なシェアリングを行
ったところ、第９−ｃ図に示すように配向方向の異なる
ドメインも完全に修復され、配向状態の良好な素子が得
られた。

実施例　６ 実施例５と同一の液晶素子を用い、この素子を室温まで
冷却し、液晶を結晶化させた後、温度１００℃まで加熱
したところ、第１０−ａ図に示すように、その配向状態
は一部乱れてホメオトロピック配向（基板に対して液晶
分子が垂直に配向）となりでいた。この素子に±８ｏｖ
、ｌＨｚの三角波電圧を５分間印加し電気的なシェアリ
ングを行ったところ、第１０−ｂ図に示すよう化、配向
状態は完全にホモジニアス配向に回復し、配向状態の良
好な素子が得られた。

実施例　７ 反強誘電性液晶として公知の化合物、４−（１−メチル
へブチロキシカルボニル）フェニル４′−オクチロキシ
ビフェニル−４−カルボキシレート（ＭＨＰＯＢＣ）を
用いたほかは実施例１と同様にして液晶素子を作製した
。ＭＨＰＯＢＣは層のスイッチングを行うことが既に知
られている化合物である。この化合物の構造式劇よび相
転移温度は以下の通りである。

この液晶を実施例１と同様にして配向させた。

配向状態を偏光顕微鏡で観察すると多数のダイヤ形欠陥
が存在していた。この素子に温度１００℃（チルト角２
２°）で周波数ＩＨｚの三角波電圧を印加し、電気的な
シェアリングを行うた場合の印加電圧（Ｖｐｐ／２、こ
こてｖｐｐはピーク間の電圧）とコントラスト比の関係
を第１１図に示した。比較のため、電気的なシェアリン
グの起こらない直流電圧を素子に印加し、同様に測定し
た結果も併せて示した。フントラスト比は、＋１５Ｖお
よび一１５Ｖの直流電圧を素子に印加して測定した。な
お、この素子の第三状態からユニフォーム状態へのスイ
ッチングに必要なしきい値電圧は１２Ｖであった。直流
電圧印加に比べ三角波電圧を印加した場合、同一のコン
トラスト比を得るのに必要な電圧は低く、配向効果が大
きいことが明らかである。

すなわち、電気的なシェアリングを行りた方が電気的な
シェアリングを行わなかった場合よりも、液晶の配向が
低電圧で容易に起こることがわかる。

実施例　８ 従来、層のスイッチングが起こることが知られていなか
うた強誘電性液晶の層構造をＸｌｉ？回折法により解析
した。強誘電性液晶として、公知の化合物、４−（３−
トリフルオロメチル−３−オキシカルボニルプロピオン
酸エチル）フェニル　４′−オクチロキシビフェニル−
４−カルボキシレートを用いた以外は、実施例２と同様
にして液晶素子を作製した。この化合物の構造式及び相
転移温度は以下の通りである。

Ｆｍ 界のオン、オフにより、ブックシェルフ構造とチルト構
造との間で層のスイッチングが可逆的に起こることが確
認された。このことより、強誘電性液晶においても反強
誘電性液晶と同様に、素子への電圧の印加により電気的
なシェアリングを行うことができることがわかった。

ｘ ここで、ＳＸは同定を行っていないスメクチック相を表
す。この液晶素子を用いて、温度１１５℃（Ｓｃ“相）
で、Ｘ線回折法により、電界印加による層構造の変化を
調べた。この結果を第１２図に示した。電界を印加する
前、層構造ｉｔ、第２−ａ図に示したシェブロン構造を
表す２本のピークが観察され、直流電圧５０■を印加し
た時、層構造は第２−ｂ図に示したブックシェルフ構造
を表す鋭い１本のピークとなった。

さらに電圧をＯｖに戻すと１！！２−ｄｌｓＶに示した
チルト構造を表すピークに変化した。その後電実施例　
９ 強誘電性液晶として実施例８の化合物、４−（３−トリ
フルオロメチル−３−オキシカルボニルプロピオン酸エ
チル）フェニル　４′−オクチロキシビアエール−４−
カルボキシレートを用いた以外は実施例１と同様にして
液晶素子を作製した。この素子を等１相から徐冷し液晶
を配向させた。この素子に温度１１５℃（チルト角２２
°）で周波数ＩＨｚの三角波電圧を印加し、電気的なシ
ェアリングを行りた場合の印加電圧（Ｖｐｐ／２、ここ
でｖｐｐはピーク間の電圧）とコントラスト比の関係を
第１３図に示した。比較のため、電気的なシェアリング
の起こらない直流電圧を素子に印加し、同様に測定した
結果も併せて示した。直流電圧に比べて三角波電圧を印
加した場合、コントラスト比はより小さい電圧の印加で
著しく向上していることが明らかである。すなわち、電
気的なシェアリングを行った方が電気的なシェアリング
を行わなかった場合よりも、液晶の配向が低電圧で容易
に起こることがわかる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、カイラルスメクチッ
ク相を有する液晶またはその液晶糺成物を用いた液晶表
示素子化おいて、たとえ機械的シ叢ツク等により配向が
乱れても、液晶を等１相となるまで加熱し、その後徐冷
するという再配向手段を用いずとも、電気的なシェアリ
ングにより容易に配向を回復できる。

相におけるチルト角と印加電圧の関係を示す図である。

第２図は、カイラルスメクチック相を有する液晶表示素
子の断面図である。１は基板、２は液晶の層構造を表す
。

第２−ｃ図は等１相から徐冷後の、カイラルスメクチッ
ク相における層構造（シェブロン構造）を表している。

ここで、βは層の傾き角を表す。

第２−ｂ図はシェブロン構造を有する素子に、大きな電
界を印加した場合の層構造（ブックシェルフ構造）を表
している。

第２−ｃ図はブックシェルフ構造を有する素子の電界を
切った場合の層構造（シェブロン）を表している。

第２−ｄ図は基板に対し層が傾いたチルト構造を表して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は反強誘電性力イラルスメクチヲクＣ電性液晶素
子の一一史す〒−式組織一である。 第３−ｂ図はブックシェルフ構造を有する反ある。 第３−ｃ図は傾きの小さなシェブロン構造を角波電圧印
加後の配向状態をそれぞれ表している。 第４図は、本発明の実施例１における印加電圧とコント
ラスト比の関係を示す図である。 第５図は、液晶素子の層構造解析に用いた１線回折装置
の回折系であり、αはセルの回転角、θは回折角、Ｋｉ
　　は入射ＸＩＱ、Ｋｓ　　は回折Ｘ線を表す。 第６図は、本発明の実施例２における層構造の印加電圧
に対する変化を表すＸ線回折結果の図である。 第７図、第８図は、本発明の実施例３および４における
印加電圧とコントラスト比の関係を示す図である。 加削、第１０−ｂ図は三角波電圧印加後の配向状態をそ
れぞれ表している。 第１１図は、本発明の実施例７における印加電圧とコン
トラスト比の関係を示す図である。 第１２図は、本発明の実施例８における層構造の印加電
圧に対する変化を表すＸ線回折結果の図である。 第１３図は、本発明の実施例９における印加電圧とコン
トラスト比の関係を示す図である。 特許出願人　　三菱瓦斯化学株式会社 鹿島石油株式会社 代　　理　　人　　弁理士　　小　　堀　　貞　　文第
ｇ−ｂ図は直流電圧印加後、第９−ｃ図は三第３−ａ図 第３−ｃ回 第 図 ＼ ＼ 第 凹 コンＹラス と 比 コン）ラストに 第 クーπ■ コ〉トラス）比 ｖＶ／ρ−４回 第７０−ｂ口 第 １２凹

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）カイラルスメクチック相を有する液晶またはその
   液晶組成物と、電極を有し該液晶またはその液晶組成物
   を挟持した、一対の基板とから成る液晶素子において、 該液晶又はその液晶組成物がカイラルスメクチック相を
   示す温度で、素子に電圧を印加し、該液晶又はその液晶
   組成物の層を振動させることを特徴とするカイラルスメ
   クチック相を有する液晶又はその液晶組成物の配向法。
2. （２）前記カイラルスメクチック相が反強誘電性カイラ
   ルスメクチックＣ相（Ｓｃ＿Ａ＾＊）である特許請求の
   範囲第１項記載の液晶配向法。
3. （３）前記カイラルスメクチック相がカイラルスメクチ
   ックＣ相（Ｓｃ＾＊）である特許請求の範囲第１項記載
   の液晶配向法。
4. （４）前記電圧が交流電圧であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の液晶配向法。