JPH0466488B2

JPH0466488B2 -

Info

Publication number: JPH0466488B2
Application number: JP7257486A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kitayama; Kazuharu Katagiri; Kazuo Yoshinaga; Akira Tsuboyama; Kenji Shinjo
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-04-01
Filing date: 1986-04-01
Publication date: 1992-10-23
Also published as: JPS62231937A

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−光シヤツタ等
で用いる液晶素子、特に強誘電性液晶を用いた液
晶素子に関し、更に詳しくは液晶分子の初期配向
状態を改善することにより、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
型の表示素子がクラーク（Clark）及びラガーウ
オル（Lagerwall）により提案されている（特開
昭56−107216号公報、米国特許第4367924号明細
書等）。この強誘電性液晶は、一般に特定の温度
域において、カイラルスメクチツクＣ相
（SmC^*）又はＨ相（SmH^*）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であり、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
子が所定の駆動特性を発揮するためには、一対の
平行基板間に配置される液晶が、電界の印加状態
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SmC^*またはSmH^*相を有
する強誘電性液晶については、SmC^*または
SmH^*相を有する液晶分子相が基板面に対して垂
直で、したがつて液晶分子軸が基板面にほぼ平行
に配列した領域（モノドメイン）が形成される必
要がある。ところで、強誘電性液晶の配向方向としては、
一般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が
知られている。この従来からの配向方法は、そのほとんどが双
安定性を示さないらせん構造をもつ強誘電性液晶
に対するものであつた。例えば、特開昭60−
230635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つて配向制御
するものであつた。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つて発表された
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。［発明が解決しようとする問題点］すなわち、本発明者らの実験によれば、従来の
配向制御膜によつ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）がらせん構造をもつ強誘電性液晶で
のチルト角（後述の第２図に示す三角錐の頂角の
１／２の角度）と較べて小さくなつていることが
判明した。特に、従来の配向制御膜によつて配向
させて得た非らせん構造の強誘電性液晶でのチル
ト角θは、一般に10°程度で、その時の透過率は
せいぜい３〜５％程度であつた。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
のチルト角が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つている。しか
も、この非らせん構造でのチルト角θがらせん構
造でのチルト角より小さくなる原因が非らせん
構造での液晶分子のねじ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
の法線に対して上基板に隣接する液晶分子の軸４
２より下基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での
チルト角θがらせん構造でのチルト角より小さ
くなる原因となつている。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つ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、Ｉ／I₀＝sin² 4θ sin² Δnd／λπ ［式中：I₀は入射光強度、Ｉは透過光強度、θは
チルト角、Δnは屈折率異方性、ｄは液晶層の膜
厚、λ：入射光の波長である。］で表わされる。前述の非らせん構造におけるチル
トθは第１と第２の配向状態でのねじれ配列した
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θが
22.5°の角度の時最大の透過率となるが、双安定
性を実現する非らせん構造でのチルト角θは大き
くて10°程度の角度であり、従つて表示装置とし
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がある。従つて、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、これによつて画素シ
ヤツ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、強誘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
先して配向させる下記一般式（）で示される構
造単位を有する高分子物質の被膜を有しているこ
とを特徴とする液晶素子である。一般式（）［式中Ｒは次式

【式】

【式】または

【式】で示される２価の基を表わす］以下、本発明を詳細に説明する。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
の平行配置した上基板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１１ａと下基板１１
ｂとの間には強誘電性液晶、好ましくは少なくと
も２つの安定状態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をマルチプレクシング駆動するため、そ
れぞれストライプ形状で配線され、且つそのスト
ライプ形状が互いに交差させて配置されているこ
とが好ましい。本発明の液晶素子は、基板１１ａと１１ｂにそ
れぞれ前記一般式（）で示された高分子物質の
被膜で形成した配向制御膜１４ａと１４ｂが配置
されている。前記一般式（）で示される構造単位を有する
高分子物質の具体例は、下記のとおりである。基板上に上記一般式（）で示される構造単位
を有するポリイミド系高分子の被膜を設けるため
にはポリアミツク酸をＮ−メチルピロリドン
（NMP）、ジメチルホルムアミド（DMF）、ジメ
チルアセトアミド（DMAC）、ジメチルスルホキ
サイド（DMSO）、硫酸ジメチル、スルホラン、
ブチロラクトン、クレゾール、フエノール、ハロ
ゲン化フエノール、シクロヘキサノン、ジオキサ
ンなどに溶解し、基板上に塗布した後、加熱処理
して脱水閉環してイミド結合を持たせることによ
り形成する。ポリイミド前駆体のポリアミツク酸はテトラカ
ルボン酸の無水物とジアミンの縮合により合成さ
れる。用いられるテトラカルボン酸の無水物とし
ては２，２−ビス［３，4′−ジカルボキシフエニ
ル］ヘキサフルオロプロパン二酸無水物が有用で
ある。ジアミンとしては、ｐ−フエニレンジアミン、
ｍ−フエニレンジアミン、４，4′−ジアミノジフ
エニルエーテル、４，4′−ジアミノジフエニルメ
タン、ベンジジン、４，4′−ジアミノターフエニ
ル、４，4′−ジアミノジフエニルスルフイド、
４，4′−ジアミノジフエニルスルホン、１，５−
ジアミノナフタレン、５（６）アミノー１（4′−ア
ミノフエニル）１，３，３−トリメチルインダ
ン、３，3′−ベンゾフエノンジアミン等が用いら
れる。このようにして得られたポリアミツク酸は極限
粘度（［η］）0.1〜5.0が好ましい。得られたポリ
アミツク酸を溶剤により希釈したのち基板に塗布
することで薄膜を形成する。塗布後、100〜400℃
で脱水閉環してポリイミド高分子薄膜を設けるこ
とができる。これらの高分子物質の被膜は、絶縁膜としての
機能をもたせることが可能で、通常100Å〜1μ程
度、好ましくは500Å〜2000Åの範囲の膜厚で形
成される。又、これら高分子物質の被膜の形成法として
は、この高分子物質の溶液あるいはその前駆体溶
液をスピンナー塗布法、浸漬塗布法、スクリーン
印刷法、スプレー塗布法やロール塗布法などの方
法によつて塗布した後、所定の硬化条件（例えば
加熱）下で硬化させる方法を用いることができ
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２
１ｂは、In₂O₃，SnO₂やITO（Indium Tin
Oxide）等の透明電極がコートされた基板（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SmC^*（カイラルスメクチツクＣ相）の液晶が
封入されている。太線で示した線２３が液晶分子
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
がかかるらせん構造のカイラルスメクチツク相で
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⊥）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がで
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できる。すなわ
ち、液晶セルの厚さを充分に薄くした場合（例え
ば1μ）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３４ａ又は下向き３４ｂのど
ちらかの状態をとり、双安定状態が形成される。
このようなセルに第３図に示す如く一定の閾値以
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の安定状態３３ｂ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がチルト角θ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
が極めて速いこと、第２に液晶分子の配向が双安
定性を有することである。第２の点を、例えば第
３図によつて説明すると、電界Eaを印加すると
液晶分子は第１の安定状態３３ａに配向するが、
この状態は電界を切つても安定である。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、やはり電界を切つてもこの状態に留つてい
る。又、与える電界Eaが一定の閾値を越えない
限り、それぞれの配向状態にやはり維持されてい
る。このような応答速度の速さと、双安定性によ
るメモリー効果が有効に実現されるには、セルと
しては出来るだけ薄い方が好ましく、一般的に
は、0.5μ〜20μ、特に1μ〜5μが適している。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
ラガバルにより、米国特許第4367924号明細書で
提案されている。本発明の液晶素子で用いることができる強誘電
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（DOBAMBC）、ｐ−ヘ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（HOBACPC）、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
シンナメート（DOBAMBCC）、ｐ−テトラデシ
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
キシシンナミツクアシツド−ビス（２−メチルブ
チル）エステル、４−ｏ−（２−メチル）ブチル
レゾシリデン−4′−オクチルアニリン、４−
（2′−メチルブチル）フエニル−4′−オクチルオ
キシビフエニル−４−カルボキシレート、４−ヘ
キシルオキシフエニル−４−（2″−メチルブチル）
ビフエニル−4′−カルボキシレート、４−オクチ
ルオキシフエニル−４−（2″−メチルブチル）ビ
フエニル−4′−カルボキシレート、４−ヘプチル
フエニル−４−（4″−メチルヘキシル）ビフエニ
ル−4′−カルボキシレート、４−（2″−メチルブ
チル）フエニル−４−（4″−メチルヘキシル）ビ
フエニル−4′−カルボキシレートなどを挙げるこ
とができ、これらは単独又は２種以上組合せて用
いることができ、又強誘電性を示す範囲で他のコ
レステリツク液晶やスメクチツク液晶を含有させ
ることができる。又、本発明では強誘電性液晶としてカイラルス
メクチツク相を用いることができ、具体的には、
カイラルスメクチツクＣ相（SmC^*）、Ｈ相
（SmH^*）、Ｉ相（SmI^*）、Ｋ相（SmK^*）やＧ相
（SmG^*）を用いることができる。次に、本発明の液晶素子においては、前述した
配向制御膜１４ａと１４ｂ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
を施すことによつ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ができる。特に、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が好ましい。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が第４図に示すねじれ配列の方
向４４とは反対方向５５の角度で交差している。
この様な一軸性配向処理面の存在下にカイラルス
メクチツク相を該相より高温側の相より降温で配
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
ツク相では降温下で一軸性配向軸５１と５２の中
間の角度をもつて配向したスメクチツクＡ相
（SmA）での液晶分子の軸５４からチルト角θ
（又は−θ）をもつて液晶分子が配向し、第１と
第２の安定状態（チルト角θのとき第１の安定状
態、チルト−θの時第２の安定状態）を形成する
ことができる。この液晶素子では、直交ニコルの一方の偏光軸
５６を第１の安定状態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
ラストを得ることができる。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
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30〜150ボルトで周波数10〜
500Hz、好ましくは10〜200Hzを用いることがで
き、その印加時間を数秒〜10分間程度で交流印加
前処理を施すことができる。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
に応じて書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エイトタイムで前述の交流印
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、本発明者らが行なつ
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がらせん構造でのチル
トと同程度にまで増大させたチルト角θ′とする
ことができ、しかも第５図に示す状態の場合では
かかる交流印加を除去した後であつてもその増大
されたチルト角θ′を維持することができる。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5nc／cm²以上、好
ましくは10nc／cm²〜300nc／cm²；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100μセルで三角波印加法^*により測定
することができる。＊ジヤパニーズ・ジヤーナル・オブ・アプライ
ド・フイジツクス（Japanese Journal of
Applied Physics）22（10）号、661〜663頁
（1983年）に掲載されたケー・ミヤサト（K.
Miyasato）らの共著の“ダイレツクト・メソツ
ド・ウイズ・ドライアングラー・ウエーブズ・フ
オー・メジヤーリング・スポンタナス・ポーラリ
ゼーシヨン・イン・フエロエレクトリツク・リキ
ツド・クリスタル”（“Direct Method with
Triangular Waves for Measuring
Spontaneous Polarization in Ferroelectric
Liquid Crystal”）による。本発明では、前述した配向制御膜１４ａと１４
ｂのうち、一方の配向制御膜に使用を省略するこ
とができる。又、本発明の別の具体例では、前述
した配向制御膜１４ａ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SiO₂など
の無機物質を斜方蒸着によつ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0.7mm厚のガラス板を用意し、それぞれ
のガラス板の上に1000ÅのITO膜を形成した。こ
のITO膜付きのガラス板のそれぞれに２，２−ビ
ス［３，4′−ジカルボキシフエニル］ヘキサフル
オロプロパン二酸無水物とｐ−フエニレンジアミ
ンを１：１のモル比で縮合し、合成したポリアミ
ツク酸をNMPで２重量％に希釈した液を回転数
3500r.p.mのスピンナーで40秒間塗布した。塗布
後、約１時間の加熱処理を施した。この時の塗膜
の膜厚は約850Åであつた。その被膜には、布によるラビング処理がなさ
れ、それぞれの配向制御膜いおけるラビング軸を
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
しておいたフオトレジストスペーサーで保持し
た。この液晶セル（これを1.8μmセルという）に下
述の混合液晶を等方相下で真空注入してから、等
方相から0.5℃／ｈで30℃まで徐冷することによ
り配向させることができた。以後の実験は30℃で
行つた。

【表】直交ニコル下でこのセルを観察すると、一様で
欠陥のない非らせん構造のカイラルスメクチツク
Ｃ相を形成したモノドメインが得られていた。この液晶セルにパルス電界（20V，500μsec）
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が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（−20V，500μsec）を印加し、もう
一方の安定分子配列状態に転移させ、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の間の
角度がチルト角2θ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°であつた。すなわち、本例の液晶セ
ルは、双安定性カイラルスメクチツク相で実現し
たメモリー状態下で、そのチルト角が従来のもの
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％であつた。この時の透過光量の測
定は、フオトマルによつて行なつた。次に、本発明者らは、前述の液晶セルにおける
基板の法線方向に対する液晶分子のねじれ配列角
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1.8μmのフオトレジストス
ペーサに代えて、3.0μm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（3.0μm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を測定した。この角度は、
前述のねじれ角δに相当している。従つて、前述の3.0μm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５〜7°回転し、次いで液晶セルを回転し
て暗状態を捜すことができた。また、偏光子を直
交ニコルから正方向に５〜7°回転しても同様に暗
状態が得られた。従つて、この素子での液晶分子
は、正方向にねじれ配列を形成しており、上下基
板の隣接面にある液晶分子の長軸が10°〜14°のね
じれ角δをもつてねじれていることが判つた。実施例２実施例１の1.8μmセルで用いた平行なラビング
軸に代えて、負方向（−）に45°及び20°の角度で
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°であつた。これら２つの液晶セルは、何
れもSmC^*の高温側にSmA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が判つた。次いで、上述した２種の液晶セルにそれぞれ電
圧70ボルトで周波数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】この２種の液晶セルにつて、前述の3μmセルの
液晶素子でのねじれ角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−45°と−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は観察されず、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つ
た。しかも交差角−45°と−20°の交差ラビング軸
を用いた液晶素子では＋20ボルトと−20ボルトの
駆動用矩形パルスを1msec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59−193426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
法を適用した場合であつても、最大チルト角θ′を
維持することがで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
17％であつた。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が基
板に対して内向きか、外向きかが、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
をもつて配向させられる。基板の法線に沿つたねじれ配列の方法と一軸性
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′の状態
では界面付近の分子の分極が、一方の基板では内
向きで、他の基板では外向きの配列をとる必要が
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、一軸配向性軸による強制的なアンカ
リングによる安定化エネルギーの方が大きく、従
つて安定なチルト角θ′をもつ状態が実現できる。従つて、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つ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
らすことが必要である。その方向とは、液晶と基
板界面によつ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1.8μmセルを作成した時に用いた配
向制御膜として、３，3′，４，4′−ジフエニルテ
トラカルボン酸無水物とｐ−フエニレンジアミン
とを１：１のモル比で脱水縮合反応させて得たポ
リアミツク酸の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
θは6°〜8°で、その時の透過率は３〜５％程度で
あつた。すなわち、本比較セルは、双安定性カイ
ラルスメクチツク相で実現したメモリー状態下で
のチルト角が小さく、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1.8μmセルを作成した時に用いた配
向制限膜として、３，3′，４，4′−ジフエニルテ
トラカルボン酸無水物と４，4′−ジアミノジフエ
ニルとを１：１のモル比で脱水縮合反応させて得
たポリアミツク酸の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
θは6°〜7°で、その時の透過率は３〜４％程度で
あつた。比較例３実施例１の1.8μmセルを作成した時に用いた配
向制御膜として、３，3′，４，4′−ジフエニルテ
トラカルボン酸無水物と４，4′−ジアミノタ−フ
エニルとを１：１のモル比で脱水縮合反応させて
得たポリアミツク酸の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
θは5°〜7°で、その時の透過率は３〜４％程度で
あつた。実施例３〜12 実施例１の1.8μmセルで用いた配向制御膜の代
りに、下記の表２に示す出発原料を縮合して合成
したポリアミツク酸から得たポリイミドを用い
て、表３に挙げた被膜を形成し、該被膜をラビン
グ処理したものを使用したほかは、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
方法で液晶セルにおけるチルト角θと、その時の
透過率を測定した。その結果を表３に示す。

【表】

【表】［発明の効果］本発明の液晶素子による配向制御によれば、強
誘電性液晶、特に非らせん構造によつて得られる
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ができる点に第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
つ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、メモリー状態下）で
のチルト角θを増大させることができる点に第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
軸性配向軸と非らせん構造の強誘電性液晶分子の
軸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性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、１３……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、２
４……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、４１……上下基板に形成した一軸性配向軸、
４２……上基板に隣接する液晶分子の軸、４３…
…下基板に隣接する液晶分子の軸、４４……ねじ
れ配列の方向、δ……ねじれ角、５１……上基板
に形成した一軸性配向軸、５２……下基板に形成
した一軸性配向軸、５３……上下基板に隣接する
液晶分子の軸、５４……SmAでの液晶分子の軸、
５５……ねじれ配列の方向と反対方向、５６……
直交ニコルの一方の偏光軸、５７……直交ニコル
の他方の偏光軸。

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の少なくとも一方
の基板が前記複数の層を一方向に優先して配向さ
せる下記一般式で示される構造単位を有する高分
子物質の被膜を有していることを特徴とする液晶
素子。一般式［式中Ｒは次式【式】【式】【式】【式】【式】【式】【式】【式】【式】【式】または【式】で示される２価の基を表わす］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ツク液
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
スメクチツク液晶である特許請求の範囲第１項記
載の液晶素子。