JPH0959627A - 液晶組成物、液晶素子及び液晶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カイラルスメクティック液晶を用いてなる液
晶素子において、ブックシェルフあるいはそれに近い層
傾き角の小さな構造を発現し、高輝度の液晶素子を実現
し、高信頼性、放置単安定性を得る。 【解決手段】 少なくとも一方の基板にポリイミドから
なる配向制御層を設け、カイラルスメクティック液晶と
して、フルオロカーボン末端部分及び炭化水素末端部分
を含み、該フルオロカーボン末端鎖中に、連鎖中エーテ
ル酸素を有する特定のフッ素含有液晶化合物と、非液晶
性パーフルオロ化合物とを組合せて用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフラットパネルディ
スプレイ、プロジェクションディスプレイ、プリンター
等に用いられるライトバルブに使用される液晶素子及び
それを使用した液晶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から最も広範に用いられてきている
ディスプレイとしては、ＣＲＴが知られている。ＣＲＴ
は、テレビやＶＴＲなどの動画出力、あるいはパソコン
のモニターとして広く用いられている。しかしながら、
ＣＲＴはその特性上、静止画像に対してはフリッカや解
像度不足による走査縞等が視認性を低下させたり、焼き
つきによる蛍光体の劣化が起こったりする。また、最近
ではＣＲＴが発生する電磁波が人体に悪影響を与えるこ
とが分かり、ＶＤＴ作業者の健康を害する恐れがある。
そして、構造上、画面後方に広く体積を有するため、オ
フィス、家庭の省スペース化を阻害し、ひいては、高度
情報社会におけるディスプレイとしての責任を果たし得
ない可能性がある。

【０００３】このようなＣＲＴの欠点を解決するものと
して液晶表示素子がある。例えばエム・シャット（Ｍ．
Ｓｃｈａｄｔ）とダブリュー・ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅ
ｌｆｒｉｃｈ）著”アプライド・フィジックス・レター
ズ”（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ”）第１８巻、第４号（１９７１年２月１５日発行）
第１２７頁〜１２８頁において示されたツイステッド・
ネマティック（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）液晶
を用いたものが知られている。ひとつにはコスト面で優
位性を持つ単純マトリクスタイプの液晶素子がある。こ
の液晶素子は画素密度を高くしたマトリクス電極構造を
用いた時分割駆動の時、クロストークを発生する問題点
があるため、画素数が制限されていた。また、応答速度
が数十ミリ秒以上と遅いため、ディスプレイとしての用
途も制限されていた。近年このような単純マトリクスタ
イプのものに対して、ＴＦＴといわれる液晶素子の開発
が行われている。このタイプは一つ一つの画素にトラン
ジスタを作成するため、クロストークや応答速度の問題
は解決される反面、大面積になればなるほど、不良画素
なく液晶素子を作成することが工業的に非常に困難であ
り、また可能であっても多大なコストが発生する。

【０００４】このような従来型の液晶素子の欠点を改善
するものとして、双安定性からなる液晶素子の使用がク
ラーク（Ｃｌａｒｋ）およびラガウェル（Ｌａｇｅｒｗ
ａｌｌ）により提案されている。（特開昭５６−１０７
２１６、米国特許第４３６７９２４号明細書）この双安
定性からなる液晶としては、一般にカイラルスメクティ
ックＣ相またはカイラルスメクティックＨ相からなる強
誘電性液晶が用いられている。この強誘電性液晶は、自
発分極により反転スイッチングを行うため、非常に早い
応答速度からなる上にメモリー性のある双安定状態を発
現させることができる。さらに視野角特性も優れている
ことから、高速、高精細、大面積の表示素子あるいはラ
イトバルブとして適していると考えられる。また、最近
では、チャンダニ、竹添らにより、３つの安定状態を有
するカイラルスメクティック反強誘電液晶素子も提案さ
れている（ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライ
ドフィジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）２７巻、１９８
８年Ｌ７２９頁）。

【０００５】このようなカイラルスメクティック液晶素
子においては、例えば「強誘電液晶の構造と物性」（コ
ロナ社、福田敦夫、竹添秀男著、１９９０年）に記載さ
れているように、ジグザグ状の配向欠陥が発生してコン
トラストを著しく低下させるという問題があった。この
欠陥は、上下基板間に担持されたカイラルスメクティッ
ク液晶の層状構造が２種類のシェブロン状の構造を形成
していることに起因している。最近、低コントラストの
原因であるシェブロン構造を解消し、ブックシェルフと
いわれる層状構造（以下該構造をブックシェルフと記
す）あるいはそれに近い構造を現出させ、高コントラス
トを実現しようという動きがある（例えば「次世代液晶
ディスプレイと液晶材料」（株）シーエムシー、福田敦
夫編、１９９２年）。ひとつには、ナフタレン系液晶材
料を用いる方法があるが、この場合、ティルト角が１０
度程度であり、理想的な最大の透過率を得られる２２．
５度とくらべ非常に小さく、低透過率という問題があ
り、さらにはブックシェルフ構造が温度にたいして可逆
的に現出しないという問題もある。今一つの代表的な例
としてはシェブロン構造を取っている液晶素子に外部か
ら高電場を加えてブックシェルフ構造を誘起する方法が
あるが、この方法も温度等の外部刺激に対しての不安定
性が問題となっている。これらのブックシェルフタイプ
のものに関してはいまだ発見されたばかりであり、実用
に供するためにはこの他にさまざまな問題が存在する。

【０００６】更にブックシェルフあるいはそれに近い構
造をもつ液晶としてパーフルオロエーテル側鎖をもつ液
晶性化合物（米国特許５，２６２，０８２、国際出願特
許ＷＯ９３／２２３９６、１９９３年第４回強誘電液晶
国際会議Ｐ−４６、ＭａｒｃＤ．Ｒａｄｃｌｉｆｆｅ
ら）が開示されている。この液晶は、電場等の外部場を
用いずともブックシェルフあるいはそれに近い層傾き角
の小さな構造を現出することができ、高速、高精細、大
面積の液晶素子、表示装置に適している。しかしなが
ら、液晶素子のスピード、配向、コントラスト、駆動安
定性等の面でさらなる改良が求められている。しかも諸
特性それぞれの改善はもちろんのこと、より高性能化へ
向けて、複数特性の改良方法、発明が求められている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術に鑑みてなされたものである。実際、従来の液
晶組成物、液晶素子においては、強誘電性液晶素子の二
つの安定状態（ここではＵ１、Ｕ２とする）間でその安
定性に差がある場合があった。すなわちＵ１→Ｕ２のス
イッチングとＵ２→Ｕ１へのスイッチングで必要なパル
ス幅が異なる「初期非対称」という問題が存在する場合
があった。これはディスプレイとして表示特性が初期か
ら劣るということのみならず、耐久特性も劣り、信頼性
に関わる大きな問題が生ずる場合が多い。

【０００８】そこで本発明は、高信頼性のカイラルスメ
クティック液晶素子を実現しようとするものであり、ま
た、該素子を用いた高輝度、高コントラストの表示装置
を提供しようとするものである。

【０００９】さらに具体的には、特定の液晶組成物を用
い、かかることにより、高信頼性の特に初期非対称性問
題のない液晶素子、表示装置を実現しようとするもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、カイラルスメ
クティック液晶組成物であって、少なくとも一種以上
の、少なくとも一つのパーフルオロ炭素を有する炭素数
２から３０の分岐されていても良い炭素鎖からなる非液
晶性パーフルオロ化合物であって、該炭素鎖中の１つま
たは２つ以上のメチレン基は−Ｙ−、−ＹＣＯ−、−Ｃ
ＯＹ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−
Ｃ≡Ｃ−に置き換えられても良く（ＹはＯまたはＳであ
る。）、炭素鎖中のいずれかに−ＯＨ、−ＮＲＲ’
（Ｒ，Ｒ’は同一もしくは異なる水素、あるいは炭素数
１から５のアルキル基を表す。）または−ＣＯＯＨが置
換されていても良く、また、末端部分にα（αは単数ま
たは複数の−ＯＨ、−ＮＨ₂、−Ｆが置換されていても
良いところのフェニル基）が置換されていても良い化合
物及び少なくとも一種以上の液晶性化合物を含有するこ
とを特徴とする液晶組成物である。

【００１１】また本発明は、上下基板上に少なくとも電
極、上下基板で液晶に対して異なる配向作用を有する配
向制御層を有し、少なくとも一方の配向制御層がポリイ
ミドを用いてなり、該上下基板間に液晶を挟持してなる
液晶素子において、該液晶が、フルオロカーボン末端部
分及び炭化水素末端部分を有し、該両末端部分が中心核
によって結合されており、スメクティック相または潜在
的にスメクティック相を持つフッ素含有液晶化合物群で
７０重量％以上占められており、かつ、上記フッ素含有
液晶化合物のうちフルオロカーボン末端鎖中に少なくと
も一つの連鎖中エーテル酸素を含む化合物を上記液晶の
３０重量％以上含有し、少なくとも一種類以上の非液晶
性パーフルオロ化合物を含有することを特徴とする液晶
素子である。本発明者らは上記液晶組成物及び液晶素子
が、ブックシェルフあるいはそれに近い層傾き角の小さ
な構造を発現し、高速、高コントラスト、大面積、高精
細、高輝度のカイラルスメクティック液晶素子の実現を
可能とし、高信頼性、特に初期非対称性問題のないこと
を見いだした。

【００１２】尚、本発明において、非液晶性パーフルオ
ロ化合物とは、以下の構造を持つ化合物を指す。

【００１３】少なくとも一つのパーフルオロ炭素を有す
る炭素数２から３０の分岐されていても良い炭素鎖から
なるパーフルオロ化合物であって、該炭素鎖中の１つま
たは２つ以上のメチレン基は−Ｙ−、−ＹＣＯ−、−Ｃ
ＯＹ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−
Ｃ≡Ｃ−に置き換えられても良く（ＹはＯまたはＳであ
る。）、炭素鎖中のいずれかに−ＯＨ、−ＮＲＲ’
（Ｒ，Ｒ’は同一もしくは異なる水素、あるいは炭素数
１から５のアルキル基を表す。）または−ＣＯＯＨが置
換されていても良く、また、末端部分にα（αは単数ま
たは複数の−ＯＨ、−ＮＨ₂、−Ｆが置換されていても
良いところのフェニル基）が置換されていても良い化合
物。

【００１４】尚、本発明において連鎖中エーテル酸素と
は、パーフルオロエーテル鎖中の主鎖を形成する酸素を
言う。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に本発明のカイラルスメクテ
ィック液晶素子の１例を挙げた。１がカイラルスメクテ
ィック液晶組成物からなる液晶層であり、通常、双安定
性を発現させるため、層厚は５μｍ以下が好ましい。２
が基板であり、ガラス、プラスチック等が用いられる。
３がＩＴＯ等の透明電極である。４が配向制御層であ
り、少なくとも一方の基板上に一軸配向制御層が必要で
ある。また少なくとも一方の配向制御層にはポリイミド
が用いられる。形成方法としては、通常基板上に溶液塗
工により、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸を被
膜形成したのち、加熱処理し、ポリイミド被膜とする。
これの表面をビロード、布あるいは紙等の繊維状のもの
で摺擦（ラビング）することによりポリイミド配向制御
層が得られる。

【００１６】本発明の液晶素子は、少なくとも一方の配
向制御層にポリイミドを用いてなる液晶素子において、
上下で異なる配向処理を施してあり、液晶として、前記
特定の化合物を含有し、所定の機能を付与したものであ
ればその構造は限定されない。

【００１７】本発明における素子構成として重要な配向
制御層としてのポリイミドの具体的な構造としては以下
の一般式Ａで表される繰り返し単位からなるポリイミド
が好ましい。

【００１８】［一般式Ａ］ （−Ｋ−Ｐ¹−Ｌ¹−Ｍ¹−（Ｌ²）_a−Ｐ²−）

【００１９】

【化３】 または炭素数１から２０のアルキレン基を表し、Ｐ¹，
Ｐ²はイミド結合を表す。Ｍ¹は単結合または−Ｏ−を表
し、ａは０，１，２を表す。）

【００２０】また、これらのポリイミドの具体的構造と
してはたとえば以下の繰り返し単位構造が挙げられる。

【００２１】

【化４】

【００２２】また、上記配向制御層とは別に上下基板の
ショート防止層としての絶縁層や他の有機物層、無機物
層が形成されていてもよい。５は、基板を貼り合わせる
シール材である。この他に基板間には、シリカビーズ等
のギャップ制御スペーサー（不図示）等が設けられる。
６がリード線、７が信号電源、８が偏光板、９が光源で
ある。７からのスイッチング信号に応じてスイッチング
が行われ、表示素子等のライトバルブとして機能する。
また、３の透明電極を上下クロスにマトリクスとすれ
ば、パターン表示、パターン露光が可能となり、例えば
パーソナルコンピューター、ワードプロセッサー等のデ
ィスプレイ、プリンター用ライトバルブとして用いられ
る。

【００２３】前記本発明において液晶成分として用いら
れるフルオロカーボン末端部分及び炭化水素末端部分を
含み、且つ該フルオロカーボン末端鎖中に少なくとも一
つの連鎖中エーテル酸素を含み、該両末端部分が中心核
によって結合されており、スメクティック中間相または
潜在的スメクティック中間相を持つフッ素含有液晶化合
物は、米国特許５，２６２，０８２、国際出願特許ＷＯ
９３／２２３９６、１９９３年第４回強誘電液晶国際会
議Ｐ−４６（Ｍａｒｃ Ｄ．Ｒａｄｃｌｉｆｆｅら）に
記載されている、パーフルオロエーテル液晶性化合物で
ある。

【００２４】ここで言う潜在的スメクティック中間相を
持つ化合物とはそれ自身でスメクティック中間相を示し
ていなくとも、スメクティック中間相を持つ化合物また
は他の潜在的スメクティック中間相を持つ化合物との混
合物において、適当な条件下スメクティック中間相を発
現する化合物を言う。

【００２５】上記パーフルオロエーテル液晶性化合物
は、代表的には下記一般式Ｉ−１で表すことができ、良
好な液晶性を持つという観点で好ましく用いられる。

【００２６】［一般式Ｉ−１］

【００２７】

【化５】 を表し、ａ，ｂ，ｃはそれぞれ独立に０または１から３
の整数を表す。ただしａ＋ｂ＋ｃは少なくとも２であ
る。

【００２８】Ａ、Ｂはそれぞれ向きはどちらでもよく、
また独立に、−ＣＯＯ−，−ＣＯＳ−，−ＣＯＳｅ−，
−ＣＯＴｅ−，−（ＣＨ₂ＣＨ₂）_k−（ｋは１から４の
整数を表す）、−Ｃ≡Ｃ−，−ＣＨ＝ＣＨ−，−ＣＨ＝
Ｎ−，−ＣＨ₂−Ｏ−，−ＣＯ−，−Ｏ−，単結合を表
す。

【００２９】Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ独立に−Ｈ，−Ｃ
ｌ，−Ｆ，−Ｂｒ，−Ｉ，−ＯＨ，−ＯＣＨ₃，−Ｃ
Ｈ₃，−ＣＦ₃，−ＯＣＦ₃，−ＣＮ，−ＮＯ₂を表す。
ｌ，ｍ，ｎはそれぞれ独立に０〜４の整数を表す。

【００３０】Ｄは−ＣＯＯ−Ｃ_rＨ_2r−，−Ｏ−Ｃ_rＨ_2r
−，−Ｏ（Ｃ_sＨ_2sＯ）_t−Ｃ_r'Ｈ_2r'−，−Ｃ_rＨ_2r−，
−ＯＳＯＯ−，−ＳＯＯ−，−ＳＯＯＣ_rＨ_2r−，−Ｃ_r
Ｈ_2r−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＳＯＯ−，−Ｃ_rＨ_2r−Ｎ（Ｃ
_pＨ_2p+1）−ＣＯ−（ｒ，ｒ’はそれぞれ独立に１から
２０までの整数を表し、ｐは０から４までの整数を表
す。ｓはそれぞれの（Ｃ_sＨ_2sＯ）に独立に１から１０
の整数を表わし、ｔは１から６の整数を表わす。）を表
す。

【００３１】Ｒは−Ｏ−（Ｃ_qＨ_2q−Ｏ）_w−Ｃ_q'Ｈ
_2q'+1，−（Ｃ_qＨ_2q−Ｏ）_w−Ｃ_q'Ｈ_2q'+1，−Ｃ_qＨ_2q
−Ｒ’，−Ｏ−Ｃ_qＨ_2q−Ｒ’，−ＣＯＯ−Ｃ_qＨ_2q−
Ｒ’，−ＯＣＯ−Ｃ_qＨ_2q−Ｒ’（Ｒ’は−Ｃｌ，−
Ｆ，−ＣＦ₃，−ＮＯ₂，−ＣＮ，−Ｈ，−ＣＯＯ−Ｃ_q'
Ｈ_2q'+1，−ＯＣＯ−Ｃ_q'Ｈ_2q'+1を表し、ｑ，ｑ’はそ
れぞれ独立に１から２０の整数を表す。ｗは１から１０
の整数を表す。）を表し、Ｒは直鎖でも分岐鎖でも良
い。

【００３２】Ｒｆは−（Ｃ_xＦ_2xＯ）_zＣ_yＦ_2y+1であ
り、ｘはそれぞれの（Ｃ_xＦ_2xＯ）に独立に１から１０
までの整数であり、ｙは１から１０までの整数であり、
ｚは１から１０までの整数である。）

【００３３】さらにパーフルオロエーテル液晶性化合物
の具体的構造例として以下に挙げる構造の化合物が挙げ
られる。

【００３４】

【化６】

【００３５】

【化７】

【００３６】

【化８】

【００３７】また、本発明の液晶組成物中に含有させ
る、非液晶性パーフルオロ化合物として具体的には、以
下に示す構造の化合物が挙げられる。（尚、本発明は下
記例示化合物に限定される物ではない。）

【００３８】

【化９】

【００３９】

【化１０】

【００４０】

【化１１】

【００４１】液晶として、フルオロカーボン末端部分及
び炭化水素末端部分を有し、該両末端部分が中心核によ
って結合されており、スメクティック中間相または潜在
的スメクティック中間相を持つフッ素含有液晶化合物の
うち、少なくとも一種以上の一つ以上の連鎖中エーテル
酸素を持つ化合物（パーフルオロエーテル液晶性化合
物）と、少なくとも一種類以上の非液晶性パーフルオロ
化合物が必須に含有される。これら２種の化合物が含有
されることにより、特徴的に広い温度範囲で良好な駆動
特性を得ることができる。

【００４２】これらの効果を得るために、少なくとも一
種以上の非液晶性パーフルオロ化合物が０．０１重量％
以上含有されていることが好ましい。また、十分なコン
トラスト、応答速度を得るためにブックシェルフあるい
はそれに近い層傾き角が小さい構造が好ましく、このた
めに本発明の液晶組成物中には５０重量％以上のパーフ
ルオロエーテル液晶性化合物が含有されていることが好
ましい。また、パーフルオロエーテル液晶性化合物との
相溶性が良好であるという観点でパーフルオロアルキル
液晶性化合物が含有されることができる。さらにその他
の構成成分として、パーフルオロカーボン鎖を持たな
い、いわゆるハイドロカーボンタイプの液晶性化合物を
含有することが可能である。そして本発明に用いる液晶
組成物にはカイラル化合物が含まれる。

【００４３】また、本発明において液晶組成物中には、
その他の化合物、例えば染料、顔料、酸化防止剤、紫外
線吸収剤等の添加物も含むことが可能である。

【００４４】本発明の液晶素子は種々の機能をもった液
晶装置を構成するが、図２、図３に示した走査線アドレ
ス情報をもつ画像情報なるデータフォーマット及びＳＹ
Ｎ信号による通信同期手段を取ることにより液晶表示装
置を実現する。図中の符号はそれぞれ以下のとおりであ
る。

【００４５】 １０１ カイラルスメクティック液晶表示装置 １０２ グラフィックコントローラ １０３ 表示パネル １０４ 走査線駆動装置 １０５ 情報線駆動装置 １０６ デコーダ １０７ 走査信号発生装置 １０８ シフトレジスタ １０９ ラインメモリ １１０ 情報信号発生装置 １１１ 駆動制御回路 １１２ ＧＣＰＵ １１３ ホストＣＰＵ １１４ ＶＲＡＭ

【００４６】画像情報の発生は、本体装置側のグラフィ
ックコントローラ１０２にて行われ、図２及び図３に示
した信号転送手段にしたがって表示パネル１０３へと転
送される。グラフィックコントローラ１０２は、ＣＰＵ
（中央演算処理装置、ＧＣＰＵと略す。）及びＶＲＡＭ
（画像情報格納用メモリ）１１４を核にホストＣＰＵ１
１３と液晶表示装置１０１間の画像情報の管理や通信を
つかさどっている。尚、該表示パネルの裏面には、光源
が配置されている。

【００４７】本発明の液晶装置は表示媒体である液晶素
子が前述したように良好なスイッチング特性を有するた
め、優れた駆動特性、信頼性を発揮し、高精細、高速、
大面積の表示画像を得ることができる。

【００４８】本発明の液晶素子の駆動法としては、例え
ば特開昭５９−１９３４２６号公報、特開昭５９−１９
３４２７号公報、特開昭６０−１５６０４６号公報、特
開昭６０−１５６０４７号公報などに開示された駆動法
を適用することができる。

【００４９】図６は、上記駆動法の波形図の一例であ
る。また、図５は、マトリクス電極を配置したカイラル
スメクティック液晶パネルの一例の平面図である。図５
の液晶パネル５１には、走査電極群５２の走査線と情報
電極群５３のデータ線とが互いに交差して配線され、そ
の交差部の走査線とデータ線との間にはカイラルスメク
ティック液晶が配置されている。

【００５０】図６（Ａ）中のＳ_Sは選択された走査線に
印加する選択走査波形を、Ｓ_Nは選択されていない非選
択走査波形を、Ｉ_Sは選択されたデータ線に印加する選
択情報波形（黒）を、Ｉ_Nは選択されていないデータ線
に印加する非選択情報信号（白）を表わしている。ま
た、図中（Ｉ_S−Ｓ_S）と（Ｉ_N−Ｓ_S）は選択された走査
線上の画素に印加する電圧波形で、電圧（Ｉ_S−Ｓ_S）が
印加された画素は黒の表示状態をとり、電圧（Ｉ_N−
Ｓ_S）が印加された画素は白の表示状態をとる。

【００５１】図６（Ｂ）は図６（Ａ）に示す駆動波形
で、図４に示す表示を行ったときの時系列波形である。

【００５２】図６に示す駆動例では、選択された走査線
上の画素に印加される単一極性電圧の最小印加時間Δｔ
が書込み位相ｔ₂の時間に相当し、１ラインクリヤｔ₁位
相の時間が２Δｔに設定されている。

【００５３】さて、図６に示した駆動波形の各パラメー
タＶ_S，Ｖ_I，Δｔの値は使用する液晶材料のスイッチン
グ特性によって決定される。

【００５４】図７は後述するバイアス比を一定に保った
まま駆動電圧（Ｖ_S＋Ｖ_I）を変化させた時の透過率Ｔの
変化、即ちＶ−Ｔ特性を示したものである。ここではΔ
ｔ＝５０μｓｅｃ、バイアス比Ｖ_I／（Ｖ_I＋Ｖ_S）＝１
／３に固定されている。図７の正側は図６で示した（Ｉ
_N−Ｓ_S）、負側は（Ｉ_S−Ｓ_S）で示した波形が印加され
る。

【００５５】ここで、Ｖ₁，Ｖ₃をそれぞれ実駆動閾値電
圧及びクロストーク電圧と呼ぶ。また、Ｖ₂＜Ｖ₁＜Ｖ₃
の時ΔＶ＝（Ｖ₃−Ｖ₁）／（Ｖ₃＋Ｖ₁）を電圧マージン
と呼び、マトリクス駆動可能な電圧幅のパラメータとな
る。Ｖ₃はカイラルスメクティック液晶表示素子駆動
上、一般的に存在すると言ってよい。具体的には、図６
（Ａ）（Ｉ_N−Ｓ_S）の波形におけるＶ_Bによるスイッチ
ングを起こす電圧値である。勿論、バイアス比を大きく
することによりＶ₃の値を大きくすることは可能である
が、バイアス比を増すことは情報信号の振幅を大きくす
ることを意味し、画質的にはちらつきの増大、コントラ
ストの低下を招き好ましくない。

【００５６】我々の検討ではバイアス比１／３〜１／４
程度が実用的であった。ところで、バイアス比を固定す
れば、電圧マージンΔＶは液晶材料のスイッチング特性
及び素子構成に強く依存し、ΔＶの大きい素子がマトリ
クス駆動上非常に有利であることは言うまでもない。

【００５７】また、同様に上述した電圧を一定に保ち、
電圧印加時間をΔｔを変化させていくことにより、駆動
をすることも可能である。上述した電圧をそのまま電圧
印加時間とすればよく、その際電圧印加時間閾値をΔｔ
₁とし、電圧印加時間クロストーク値をΔｔ₂とし、（Δ
ｔ₂−Δｔ₁）／（Δｔ₂＋Δｔ₁）＝ΔＴを電圧印加時間
マージンという。

【００５８】この様なある一定温度において、情報信号
の２通りの向きによって選択画素に「黒」及び「白」の
２状態を書き込むことが可能であり、非選択画素はその
「黒」又は「白」の状態を保持することが可能である電
圧マージンまたは電圧印加時間マージンは液晶材料及び
素子構成によって差が有り、特有なものである。また、
環境温度の変化によっても駆動マージンはズレていくた
め、実際の表示装置の場合、液晶材料、素子構成や環境
温度に対して最適な駆動条件にしておく必要がある。

【００５９】

【実施例】以下実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。

【００６０】用いた化合物は以下に記載した。

【００６１】

【化１２】

【００６２】

【化１３】

【００６３】液晶セルは、以下に示すＬ、Ｍの２種類を
用意した。

【００６４】液晶セルＬは、ＩＴＯ付きガラス基板に東
レ社製ポリイミド前駆体ＬＰ６４のＮＭＰ／ｎＢＣ＝２
／１溶液をスピンコート、焼成し、ポリイミドとした
後、ラビング処理を施したものを二枚、基板にシリカビ
ーズスペーサーを散布し、ギャップを調整し貼り合わ
せ、２．０μｍ厚の液晶セルとした。尚、このポリイミ
ド膜の膜厚は、３００Åとした。

【００６５】また、液晶セルＭは、前述のポリイミド膜
を配向膜とした基板と、ＩＴＯ付きガラス基板にシラン
カップリング剤（オクダデシルトリエトキシシラン）を
スピンコートし熱処理した基板を貼り合わせ、２．０μ
ｍ厚の液晶セルとした。

【００６６】液晶組成物としては、前述した化合物Ａ：
Ｂ：Ｃ：Ｄ：Ｅ：Ｆ：Ｇを、５０：１５：１０：１５：
３：５：２の割合で混合したものを組成物Ｘ、５０：１
５：１０：１５：３：５：０の割合で混合したものを組
成物Ｙとした。

【００６７】各液晶組成物の２５℃での注入直後の層構
造のブックシェルフ性（ＢＳ性）はおおむね良好であっ
た。配向性に関しては、セルＭの方がセルＬよりも配向
性は優れていた。

【００６８】これらの液晶素子を図６に記載した駆動波
形を使用し駆動させた。バイアス比は１／３とし、（Ｖ
_I＋Ｖ_S）は２０Ｖに固定し、電圧印加時間を可変として
電圧（Ｉ_N−Ｓ_S）を印加してＵ１→Ｕ２へスイッチング
する最短のΔｔをΔｔ¹、同じ波形で電極の極性を反転
させてＵ２→Ｕ１へスイッチングする最短のΔｔをΔｔ
²としたときの（Δｔ¹−Δｔ²）を初期非対称性パラメ
ータΔＴとした。この値が正ならばＵ１、負ならばＵ２
方向がより安定であると言える。また、注入直後の電圧
印加時間マージン（初期マージン）を測定した。

【００６９】［実施例１，比較例１〜３］液晶組成物
Ｘ、Ｙを、各々液晶セルＬ、Ｍに注入して初期非対称パ
ラメータΔＴ、初期マージンを測定した。結果を表に示
す。

【００７０】

【表１】

【００７１】このように、本発明の要件を満たす実施例
１においては、初期非対称性が非常に小さく、初期マー
ジンが他の比較例と比べ大きい。このように初期マージ
ンが大きな液晶素子においては、長時間駆動あるいは放
置した後でもマージンが多く残り、液晶素子、さらには
表示装置としての信頼性が向上していることになる。

【００７２】［実施例２〜４，比較例４〜７］さらに、

【００７３】

【化１４】 として、 Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ：Ｅ：Ｆ：Ｈ＝５２：１０：１５：１
５：３：５：１を組成物Ｐ、 Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ：Ｅ：Ｆ：Ｈ＝５２：１０：１５：１
５：３：５：０を組成物Ｑ、 Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ：Ｅ：Ｆ：Ｉ＝５２：１０：１５：１
５：３：５：０．５を組成物Ｒ、 Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ：Ｅ：Ｆ：Ｊ＝５２：１０：１５：１
５：３：５：２を組成物Ｓとする。

【００７４】これらを、先に用意したセルに注入して非
対称性パラメータ、初期マージンを測定した。

【００７５】結果を以下の表に示す。

【００７６】

【表２】

【００７７】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明の液晶素
子によれば、ブックシェルフあるいはそれに近い層傾き
角の小さな構造を発現し、高輝度のカイラルスメクティ
ック液晶素子が実現し、さらには高い信頼性、特に放置
単安定に対して大きな効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶素子の断面図を示す図である。

【図２】本発明の液晶素子を備えた表示装置とグラフィ
ックスコントローラを示すブロック図である。

【図３】表示装置とグラフィクスコントローラとの間の
画像情報通信タイミングチャートを示す図である。

【図４】図６に示す時系列駆動波形で実際の駆動を行な
った時の表示パターンの模式図である。

【図５】マトリクス電極を配置した液晶パネルの平面図
である。

【図６】本発明の液晶素子の駆動に用いられる駆動波形
の一例を示す図である。

【図７】本発明にかかる、駆動電圧を変化させた時の透
過率の変化を表すグラフ（Ｖ−Ｔ特性図）である。 １ 液晶層 ２ 基板 ３ 透明電極 ４ 配向制御層 ５ シール材 ６ リード線 ７ 信号電源 ８ 偏光板 ９ 光源 １０１ カイラルスメクティック液晶表示装置 １０２ グラフィックコントローラ １０３ 表示パネル １０４ 走査線駆動装置 １０５ 情報線駆動装置 １０６ デコーダ １０７ 走査信号発生装置 １０８ シフトレジスタ １０９ ラインメモリ １１０ 情報信号発生装置 １１１ 駆動制御回路 １１２ ＧＣＰＵ １１３ ホストＣＰＵ １１４ ＶＲＡＭ

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Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カイラルスメクティック液晶組成物であ
   って、少なくとも一種以上の、少なくとも一つのパーフ
   ルオロ炭素を有する炭素数２から３０の分岐されていて
   も良い炭素鎖からなる非液晶性パーフルオロ化合物であ
   って、該炭素鎖中の１つまたは２つ以上のメチレン基は
   −Ｙ−、−ＹＣＯ−、−ＣＯＹ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ
   Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置き換えられても
   良く（ＹはＯまたはＳである。）、炭素鎖中のいずれか
   に−ＯＨ、−ＮＲＲ’（Ｒ，Ｒ’は同一もしくは異なる
   水素、あるいは炭素数１から５のアルキル基を表す。）
   または−ＣＯＯＨが置換されていても良く、また、末端
   部分にα（αは単数または複数の−ＯＨ、−ＮＨ₂、−
   Ｆが置換されていても良いところのフェニル基）が置換
   されていても良い化合物及び少なくとも一種以上の液晶
   性化合物を含有することを特徴とする液晶組成物。
2. 【請求項２】 上下基板上に少なくとも電極、上下基板
   で液晶に対して異なる配向作用を有する配向制御層を有
   し、少なくとも一方の配向制御層がポリイミドを用いて
   なり、該上下基板間に液晶を挟持してなる液晶素子にお
   いて、該液晶が、フルオロカーボン末端部分及び炭化水
   素末端部分を有し、該両末端部分が中心核によって結合
   されており、スメクティック相または潜在的にスメクテ
   ィック相を持つフッ素含有液晶化合物群で７０重量％以
   上占められており、かつ、上記フッ素含有液晶化合物の
   うちフルオロカーボン末端鎖中に少なくとも一つの連鎖
   中エーテル酸素を含む化合物を上記液晶の３０重量％以
   上含有し、少なくとも一種以上の、少なくとも一つのパ
   ーフルオロ炭素を有する炭素数２から３０の分岐されて
   いても良い炭素鎖からなる非液晶性パーフルオロ化合物
   であって、該炭素鎖中の１つまたは２つ以上のメチレン
   基は−Ｙ−、−ＹＣＯ−、−ＣＯＹ−、−ＣＯ−、−Ｏ
   ＣＯＯ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−に置き換えられ
   ても良く（ＹはＯまたはＳである。）、炭素鎖中のいず
   れかに−ＯＨ、−ＮＲＲ’（Ｒ，Ｒ’は同一もしくは異
   なる水素、あるいは炭素数１から５のアルキル基を表
   す。）または−ＣＯＯＨが置換されていても良く、ま
   た、末端部分にα（αは単数または複数の−ＯＨ、−Ｎ
   Ｈ₂、−Ｆが置換されていても良いところのフェニル
   基）が置換されていても良い化合物を含有するカイラル
   スメクティック液晶組成物であることを特徴とする液晶
   素子。
3. 【請求項３】 前記非液晶性パーフルオロ化合物の添加
   量が、液晶組成物全体に対して、０．０１〜５重量％で
   ある請求項２記載の液晶素子。
4. 【請求項４】 前記ポリイミドが下記一般式Ａで表され
   る繰り返し単位からなる請求項２または３記載の液晶素
   子。 ［一般式Ａ］ （−Ｋ−Ｐ¹−Ｌ¹−Ｍ¹−（Ｌ²）_a−Ｐ²−） 【化１】 または炭素数１から２０のアルキレン基を表し、Ｐ¹，
   Ｐ²はイミド結合を表す。Ｍ¹は単結合または−Ｏ−を表
   し、ａは０，１，２を表す。）
5. 【請求項５】 前記フッ素含有液晶化合物のうちフルオ
   ロカーボン末端鎖中に少なくとも一つの連鎖中エーテル
   酸素を含む化合物が、−Ｄ（Ｃ_xＦ_2xＯ）_zＣ_yＦ
   _2y+1（ｘはそれぞれの（Ｃ_xＦ_2xＯ）に独立に１から１
   ０の整数で、ｙは１から１０の整数で、ｚは１から１０
   の整数であり、Ｄは単結合、−ＣＯＯ−Ｃ_rＨ_2r−、−
   Ｏ−Ｃ_rＨ_2r−、−Ｏ−（Ｃ_sＨ_2sＯ）_t−Ｃ_r'Ｈ_2r'−、
   −ＯＳＯ₂−、−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂−Ｃ_rＨ_2r−、−Ｃ_r
   Ｈ_2r−、−Ｃ_rＨ_2r−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＳＯ₂−、−Ｃ_r
   Ｈ_2r−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＣＯ−、ｒとｒ’はそれぞれ
   独立に１から２０の整数であり、ｓはそれぞれのＣ_sＨ
   _2sＯに独立に１から１０の整数であり、ｔは１から６の
   整数であり、ｐは０から４の整数である）で表される連
   鎖中エーテル酸素を含むフルオロカーボン末端鎖を有す
   る請求項２〜４いずれかに記載の液晶素子。
6. 【請求項６】 前記フッ素含有液晶化合物のうちフルオ
   ロカーボン末端鎖中に少なくとも一つの連鎖中エーテル
   酸素を含む化合物が、下記一般式Ｉ−１で表される化合
   物である請求項２〜５いずれかに記載の液晶素子。 ［一般式Ｉ−１］ 【化２】 を表し、 ａ，ｂ，ｃはそれぞれ独立に０または１から３の整数を
   表す。ただしａ＋ｂ＋ｃは少なくとも２である。Ａ、Ｂ
   はそれぞれ向きはどちらでもよく、また独立に、−ＣＯ
   Ｏ−，−ＣＯＳ−，−ＣＯＳｅ−，−ＣＯＴｅ−，−
   （ＣＨ₂ＣＨ₂）_k−（ｋは１から４の整数を表す）、−
   Ｃ≡Ｃ−，−ＣＨ＝ＣＨ−，−ＣＨ＝Ｎ−，−ＣＨ₂−
   Ｏ−，−ＣＯ−，−Ｏ−，単結合を表す。Ｘ，Ｙ，Ｚは
   それぞれ独立に−Ｈ，−Ｃｌ，−Ｆ，−Ｂｒ，−Ｉ，−
   ＯＨ，−ＯＣＨ₃，−ＣＨ₃，−ＣＦ₃，−ＯＣＦ₃，−Ｃ
   Ｎ，−ＮＯ₂を表す。ｌ，ｍ，ｎはそれぞれ独立に０〜
   ４の整数を表す。Ｄは−ＣＯＯ−Ｃ_rＨ_2r−，−Ｏ−Ｃ_r
   Ｈ_2r−，−Ｏ（Ｃ_sＨ_2sＯ）_t−Ｃ_r'Ｈ_{2r '}−，−Ｃ_rＨ_2r
   −，−ＯＳＯＯ−，−ＳＯＯ−，−ＳＯＯＣ_rＨ_2r−，
   −Ｃ_rＨ_2r−Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＳＯＯ−，−Ｃ_rＨ_2r−
   Ｎ（Ｃ_pＨ_2p+1）−ＣＯ−（ｒ，ｒ’はそれぞれ独立に
   １から２０までの整数を表し、ｐは０から４までの整数
   を表す。ｓはそれぞれの（Ｃ_sＨ_2sＯ）に独立に１から
   １０の整数を表わし、ｔは１から６の整数を表わす。）
   を表す。Ｒは−Ｏ−（Ｃ_qＨ_2q−Ｏ）_w−Ｃ_q'Ｈ_2q'+1，
   −（Ｃ_qＨ_2q−Ｏ）_w−Ｃ_q'Ｈ_2q'+1，−Ｃ_qＨ_2q−Ｒ’，
   −Ｏ−Ｃ_qＨ_2q−Ｒ’，−ＣＯＯ−Ｃ_qＨ_2q−Ｒ’，−Ｏ
   ＣＯ−Ｃ_qＨ_2q−Ｒ’（Ｒ’は−Ｃｌ，−Ｆ，−ＣＦ₃，
   −ＮＯ₂，−ＣＮ，−Ｈ，−ＣＯＯ−Ｃ_q'Ｈ_2q'+1，−Ｏ
   ＣＯ−Ｃ_q'Ｈ_2q'+1を表し、ｑ，ｑ’はそれぞれ独立に
   １から２０の整数を表す。ｗは１から１０の整数を表
   す。）を表し、Ｒは直鎖でも分岐鎖でも良い。Ｒｆは−
   （Ｃ_xＦ_2xＯ）_zＣ_yＦ_2y+1であり、ｘはそれぞれの（Ｃ_x
   Ｆ_2xＯ）に独立に１から１０までの整数であり、ｙは１
   から１０までの整数であり、ｚは１から１０までの整数
   である。）
7. 【請求項７】 前記一般式Ｉ−１で表される化合物がフ
   ェニルピリミジンコアを有する化合物である請求項６記
   載の液晶素子。
8. 【請求項８】 請求項２〜７いずれかに記載の液晶素子
   を使用した液晶装置。