JPH1114992A - 液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速駆動が可能で、高コントラスト、かつ高輝
度な液晶素子を得る。 【解決手段】膜７を、絶縁性の母材に導電性微粒子を分
散させて構成すると共に、該導電性微粒子の粒径を５〜
２０ｎｍとし、かつ、該導電性微粒子が複数結合されて
短径が５〜３００ｎｍの粒子塊を形成するようにする。
これにより、その微粒子の添加率を変化させることによ
り膜７の物性を連続的に変化させることができる。ま
た、ズレ電圧ΔＶが３Ｖ以下となり、駆動制御が可能
で、配向性の劣化という問題も無い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータの端
末ディスプレイ、ワードプロセッサ、タイプライター、
テレビ受像機、ビデオカメラのビューファインダー、プ
ロジェクタのライトバルブ、液晶プリンターのライトバ
ルブ等に用いられる液晶素子であって、特に、カイラル
スメクチック相を呈する液晶（強誘電性や反強誘電性を
示す液晶であって、自発分極の作用を利用して駆動する
もの）を用いて良好な表示特性を示す液晶素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、種々の情報を表示するディス
プレイとしてＣＲＴが知られているが、このＣＲＴは、
動画出力を行うＴＶやＶＴＲに、あるいはパソコンのモ
ニター等に広く用いられている。

【０００３】しかしながら、この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
縞などが視認性を低下させたり、焼きつきによる蛍光灯
の劣化が起ったりするという問題がある。また、最近で
は、ＣＲＴの発生する電磁波が人体に悪影響を与え、Ｖ
ＤＴ作業者の健康を害する恐れのあることが分かってい
る。さらに、このＣＲＴは、その構造上、画面後方にス
ペースを必要とするため、オフィスや家庭の省スペース
化を阻害している。

【０００４】このようなＣＲＴの欠点を解決するディス
プレイとして液晶素子がある。そして、この液晶素子の
一つとしてツイステッド・ネマチック（ｔｗｉｓｔｅｄ
ｎｅｍａｔｉｃ；ＴＮ）液晶を用いたものが知られて
おり、それは、エム・シャット（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ）と
ダブリュー・ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆｒｉｃｈ）著
の“アプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌｉ
ｅｄ ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）、第１８巻、第
４号（１９７１年２月１５日発行）、第１２７頁〜１２
８頁”において示されている。

【０００５】このＴＮ液晶を用いた液晶素子の１つとし
て、コスト面で優位性を持つ単純マトリクスタイプのも
のがあるが、このタイプの液晶素子は、画素密度を高く
したものにあっては時分割駆動時にクロストークを発生
するため、画素密度が制限されていた。

【０００６】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ＴＦＴ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が発生
し易くなって歩留りが低下するという問題がある。

【０００７】これに対して、強誘電性液晶分子（強誘電
性を示す液晶分子）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）およびラガーウオル（Ｌａ
ｇｅｒｗａｌｌ）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、カイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊）または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、か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、双安定性メモリー
性）を有し、その上、自発分極により反転スイッチング
を行うため、非常に速い応答速度を示す。更に視覚特性
も優れていることから、特に、高速、高精細、大画面の
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。

【０００８】また、最近では、チャンダニ、竹添らによ
って、反強誘電性を示す液晶（以下、“反強誘電性液
晶”とする）を利用した液晶素子も提案されている（Ｊ
ａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ 第２７巻、１９８８年Ｌ７２９
頁）。この反強誘電性液晶は、強誘電性液晶と同様に、
液晶分子の屈折率異方性と自発分極を利用して表示素子
を構成するものである。また、この反強誘電性液晶は、
一般に特定の温度域において、カイラルスメクチックＣ
Ａ相（ＳｍＣＡ＊）を有し、この状態において無電界時
には平均的な光学安定状態はスメクチック層法線方向に
なるが、電界印加によって平均的な光学安定状態が層法
線方向から傾き、結局３つの安定状態を有するものであ
る。そして、この反強誘電性液晶を利用した液晶素子
は、上述のように自発分極を利用してスイッチングを行
うものであることから、非常に速い応答速度を示し、高
速の表示素子、あるいはライトバルブとして期待されて
いる。

【０００９】ところで、このようなカイラルスメクチッ
ク相を呈する液晶（強誘電性液晶、及び反強誘電性液
晶）を利用した液晶素子においては、例えば“強誘電性
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、カイラルスメク
チック液晶が２種類のシェブロン構造を呈するためにジ
グザグ状の配向欠陥が発生し、コントラストが著しく低
下してしまうという問題があった。

【００１０】そこで、このような配向欠陥を防止するこ
とによりコントラストを良好に保つものとして、上記シ
ェブロン構造の替わりに、ブックシェルフ構造或はそれ
に近い層傾き角の小さな構造を用いた液晶素子が提案さ
れている（「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」）。な
お、“ブックシェルフ或はそれに近い構造”を現出する
液晶材料としては、パーフルオロエーテル側鎖を持つ液
晶性化合物（米国特許 ５２６２０８２、国際出願特許
ＷＯ９３／２２３９６、１９９３年第４回強誘電液晶
国際会議 Ｐ４６、Ｍａｒｃ Ｄ．Ｒａｄｃｌｉｆｆｅ
ら）がある。この液晶は、電場等の外部場を用いなくて
も“ブックシェルフ或はそれに近い構造”を現出でき、
高速、高精細、大面積の液晶素子、表示装置に適してい
る。

【００１１】このタイプの液晶素子は、特開昭６１−２
０９３０号公報他にも開示されているように、所定距離
離間した位置に配置された一対の透明基板を備えてお
り、これら一対の基板間には液晶を挟持している。そし
て、一方の透明基板には、液晶分子に対して一軸配向特
性を有するような配向制御膜を形成し、他方の透明基板
には、液晶分子に対して非一軸配向特性を有するような
特性や種類等の異なる配向制御膜を形成している。この
液晶素子によれば、液晶の配向を一軸配向処理された基
板側から高秩序に制御することができ、良好な液晶配向
状態を得やすい。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
液晶素子においては、見かけ上、配向状態は良好である
ものの、スイッチングに非対称な特性が出たり、また
は、液晶の良好な双安定性が阻害されることがあり、い
わゆるスイッチングのメモリ性が低減される場合があっ
た。

【００１３】特にスイッチング特性の対称性は、駆動マ
ージンを広げる為にも重要であり、しかも長時間の駆動
が続いてもスイッチング特性の対称性を保たなくてはな
らない。

【００１４】このほか、特に強誘電性液晶あるいは反強
誘電性液晶を用いた液晶素子では、特に中間調表示を行
う上で、液晶自身が有する自発分極により誘起される反
電場効果が重大な問題となっている。即ち、自発分極に
対応して偏在する内部イオンが電界を形成すると考えら
れる原因により所望の中間調を不安定にし、また、外部
から与える印加電圧に対して光学応答においてヒステリ
シスを生ずる場合がある。これは、「黒状態」または
「白状態」を表示している際の液晶分子の自発分極の向
きに対してそれぞれ、各々の状態を安定化させる向きに
イオンの偏在が起き、この偏在の極性の違いにより、短
い間のリセット（「黒消去」）後に与える電圧Ｖｗを等
しく印加した場合に於ても、前状態（「白」か「黒」）
で液晶部分に印加される電圧が異なるために起こると考
えられている。

【００１５】上記のような反電場効果による極端に不都
合な現象としては、例えば「黒状態」をリセット方向と
して、「白状態」を書き込もうとしても、所望の電圧レ
ベルにおいては、「白状態」がラッチできないものとな
り、「黒状態」に振り戻されしまうといういわゆるスイ
ッチング不良が起きてしまう。この現象は特に中間調を
画素レベルでは必要としない液晶素子においても致命的
な欠陥となってしまう。

【００１６】上記のような反電場効果への対策として、
例えば特開昭６３−１２１０２０号公報などにおいて、
強誘電性液晶素子を構成する配向制御膜を低インピーダ
ンス化すること、いわゆる反電場によるスイッチング不
良に対処する方法が開示されている。また、特開平２−
１５３３２１号公報においては、配向制御膜を低インピ
ーダンス化するための有機導電性膜の例が多種類にわた
り開示されている。更に特開昭６４−４９０２３号公報
においては、低インピーダンス化したショート防止のパ
ッシベーションに薄膜の配向層を形成することが開示さ
れているが、充分な解決がなされていないのが現状であ
る。

【００１７】このように、カイラルスメクチック液晶を
用いた液晶素子の電気光学特性は、配向状態の制御や自
発分極Ｐｓに起因して発生する反電場に関して、また前
放置状態に起因して生じる閾値変化、光学応答不安定な
どについて、改善すべき課題を抱えており、この点にお
いては反強誘電性液晶素子も同様の問題がある。

【００１８】本発明は、このような閾値変化や光学応答
不安定を解消し、高速で駆動でき、高コントラスト、か
つ高輝度な液晶素子を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記事情を考慮
してなされたものであり、対向する一対の基板間に液晶
を挟持し、少なくとも一方の基板が液晶分子に対して一
軸配向特性を示す液晶素子であって、前記一対の基板の
少なくとも一方が、絶縁性の母材中に導電性微粒子を分
散して構成され、前記導電性微粒子の粒径が５〜２０ｎ
ｍであり、該導電性微粒子が複数結合されて短径が５〜
３００ｎｍの粒子塊を形成し、かつ、体積抵抗率が１×
１０⁵ 〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍである膜を有する、ことを
特徴とする液晶素子を提供する。

【００２０】好ましくは、本発明の液晶素子では、前記
一対の基板の少なくとも一方が液晶分子に対して一軸配
向特性を有し、他方の基板が液晶分子に対して非一軸配
向特性を有するものであり、少なくとも該非一軸配向特
性を有する基板が前記導電性微粒子が分散されて構成さ
れた膜を有する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図１１を参照し
て、本発明の実施の形態について説明する。

【００２２】本発明の一実施の形態に係る液晶素子で
は、対向する一対の基板間に液晶を挟持し、好ましく
は、一方の基板が液晶分子に対して一軸配向特性を示
し、他方の基板が、液晶分子に対して非一軸配向特性を
示す非一軸配向膜を有している（以下、このように一方
の基板のみが液晶分子に対して一軸配向特性を示す構成
を“非対称構成”とする）。また、前記非一軸配向膜
は、絶縁性の母材中に導電性微粒子を分散して構成さ
れ、前記導電性微粒子の粒径が５〜２０ｎｍであり、該
導電性微粒子が複数結合されて短径が５〜３００ｎｍの
粒子塊を形成し、かつ、前記非一軸配向膜の体積抵抗率
が１×１０⁵ 〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍである。また、前記
一方の基板の表面には、液晶分子に対して一軸配向特性
を示す一軸配向膜を形成するようにしてもよい。

【００２３】図１は、本発明に係る液晶素子の一実施の
形態を示す断面図である。同図に示す液晶素子１は、所
定距離離間して対向するように配置される一対の基板
２，３を備えており、これらの基板２，３の間には液晶
５が挟持されている。このうち、一方の基板２（以下、
“一軸配向側基板２”とする）の表面には電極９が形成
されており、この電極９を覆うように、液晶分子に対し
て一軸配向特性を示す一軸配向膜（以下、“配向制御
膜”とする）１０が形成されている。また、他方の基板
３（以下、“非一軸配向側基板３”とする）の表面には
電極６が形成されており、この電極６を覆うように、液
晶分子に対して非一軸配向特性を示す非一軸配向膜７が
形成されている。少なくとも、かかる非一軸配向膜７が
前述した導電性微粒子が分散されて構成された膜となっ
ている。

【００２４】なお、本明細書における“一軸配向特性”
とは、液晶分子の一軸配向状態（例えば一軸水平配向状
態）を意味する。

【００２５】一軸配向側基板２及び非一軸配向側基板３
は、光を透過させる性質の材料（例えば、ガラス、プラ
スチック）等で形成している。

【００２６】配向制御膜１０は、一軸配向処理を施すこ
とによって一軸配向特性を発現するものでも、そのよう
な処理を施さなくとも一軸配向特性を有しているもので
も良い。

【００２７】前者（所定の処理を施すことによって一軸
配向特性を発現するもの）の場合、材料としては、無機
物（一酸化珪素、二酸化珪素、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）や有機物（ポリビニルアルコール、ポリイミ
ド、ポリイミドアミド、ポリエステル、ポリアミド、ポ
リエステルイミド、ポリパラキシレン、ポリカーボネー
ト、ポリビニルアセタール、ポリビニルクロライド、ポ
リスチレン、ポリシロキサン、セルロース樹脂、メラミ
ン樹脂、ウレア樹脂、アクリル樹脂など）を用いれば良
く、このような材料を被膜化する方法としては、これら
の無機物や有機物を溶液状にして直接塗布する方法や、
蒸着方法、並びにスパッタリング方法を用いれば良い。
また、一軸配向処理としては、ビロード、布或は紙等の
繊維状のもので行うラビング処理が好ましい。

【００２８】また、後者（処理を施さなくとも一軸配向
特性を有しているもの）の具体例としては、シリコン
（Ｓｉ）の酸化膜や窒化膜を斜方蒸着した場合が挙げら
れる。この場合、斜方蒸着の条件を調整することによ
り、上述したラビング処理を施さなくとも一軸配向特性
を示す。

【００２９】なお、自発分極Ｐｓのスイッチングに伴っ
て発生する反電場の大きさを抑制し、良好なスイッチン
グ性能を有する観点で、配向制御膜１０の膜厚は２００
Å以下、特に１００Å以下が好ましい。

【００３０】一軸配向特性を有する配向制御膜１０とし
ては、特に好ましくは下式（Ｐ）で表される構造単位を
有するポリイミドを用いれば良い。

【００３１】

【化３】 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。

【００３２】

【化４】

【００３３】

【化５】 ところで、電極６，９としては、ＩＴＯ（インジウム
ティン オキサイド）などの透明導電体が好ましい。ま
た、電極６，９は、図２に示すように、ストライプ形状
のものを一定のピッチで多数形成すると共に、電極６と
電極９とが互いに交差するように形成しても良い。

【００３４】次に、本発明で用いる液晶組成物について
説明する。

【００３５】本発明に用いる液晶５としては、カイラル
スメクチック相を呈する液晶（すなわち、強誘電性を示
す液晶、反強誘電性を示す液晶、又は強誘電性及び反強
誘電性を示す液晶などで、自発分極の作用を駆動に応用
した液晶）が好適であるが、ネマティック液晶などを用
いても良い。

【００３６】なお、カイラルスメクチック相を呈する液
晶を用いた場合、その液晶厚は、双安定性を確保する観
点から５μｍ以下が好ましい。

【００３７】例えば、カイラルスメクチック相を呈する
液晶（強誘電性を示す液晶もしくは反強誘電性を示す液
晶）としては、相転移系列として、高温側から低温側に
向かって等方相→ＳｍＡ→ＳｍＣ＊→結晶相となる材料
であって、自発分極が３０ｎＣ／ｃｍ² （約３０℃の温
度中）でチルト角が約２４度のものが好ましい。

【００３８】また、本発明の液晶素子において、表示の
際の輝度を向上すべく、液晶がＳｍＣ＊相をとる際、そ
のスメクチック層が基板に対して垂直に並列するといっ
たブックシェルフ構造、或いは垂直に近いスメクチック
層傾きの構造をとる液晶材料を用いることが好ましい。
かかるスメクチック層構造をとる液晶材料として、例え
ば、中心核にフルオロカーボン末端部分及びハイドロカ
ーボン末端部分が結合した構造であって、スメクチック
相あるいは潜在的スメクチック相を示すフッ素含有液晶
性化合物を含有する液晶組成物が挙げられる。かかるフ
ッ素含有化合物については、具体的には米国特許５，０
８２，５８７号、米国特許５，２６２，０８２号、国際
公開ＷＯ９３／２２９３６号等に記載のフッ素含有化合
物を用いることができる。

【００３９】更に具体的には、当核フッ素含有化合物で
あって、例えば上述したような降温下で等方相→ＳｍＡ
→ＳｍＣ＊→結晶相といった相転移を示す（特にコレス
テリック相を呈さない）液晶材料が適宜選択され使用さ
れ得る。

【００４０】本実施の形態によれば、液晶素子（例え
ば、図１に示す態様）を、一方の基板２の片側のみを一
軸配向処理した非対称構成としているため、液晶（特に
強誘電性あるいは反強誘電性液晶）の特にＳｍＡでの温
度領域における配向が、一方の基板２における一軸配向
処理が施された表面からの一軸分子成長として行われ、
ＳｍＣ＊相において良好な配向状態を得ることができ
る。特に、上述したコレステリック相を呈さない液晶を
用いた場合には、降温下でＩ（等方相）→ＳｍＡの相転
移の際に良好に配向制御を行うことにより、均一な配向
状態を実現できる。前記フッ素含有液晶化合物として
は、フルオロカーボン末端部分が、−Ｄ¹−Ｃ_xaＦ_2xa−
Ｘで表わされる基、（但し、上記式中ｘａは１〜２０で
あり、Ｘは−Ｈ又は−Ｆを表わし、Ｄ¹は、−ＣＯ−Ｏ
−（ＣＨ₂）_ra−、−Ｏ−（ＣＨ₂）_ra−、−（ＣＨ₂）
_ra−、−Ｏ−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂−（ＣＨ₂）
_ra−、−Ｏ−（ＣＨ₂）_ra−Ｏ−（ＣＨ₂）_rb−、−（Ｃ
Ｈ₂）_ra−Ｎ（Ｃ_paＨ_2pa+1）−ＳＯ₂−、又は−（Ｃ
Ｈ₂）_ra−Ｎ（Ｃ_paＨ_2pa+1）−ＣＯ−を表わす。ｒａ及
びｒｂは、独立に１〜２０であり、ｐａは０〜４であ
る。）、或いは、−Ｄ²−（Ｃ_xbＦ_2xb−Ｏ）_za−Ｃ_yaＦ
_2ya+1で表わされる基、（但し、上記式中ｘｂはそれぞ
れの（Ｃ_xbＦ_2xb−Ｏ）に独立に１〜１０であり、ｙａ
は、１〜１０であり、ｚａは１〜１０であり、Ｄ²は、
−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_rcＨ_2rc、−Ｏ−Ｃ_rcＨ_2rc−、−Ｃ_rcＨ
_2rc−、−Ｏ−（Ｃ_saＨ_2sa−Ｏ）_ta−Ｃ_rdＨ_2rd−、−
Ｏ−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂−Ｃ_rcＨ_2rc−、−Ｃ
_rcＨ_2rc−Ｎ（Ｃ_pbＨ_2pb+1）−ＳＯ₂−、−Ｃ_rcＨ_2rc−
Ｎ（Ｃ_pbＨ_2pb+1）−ＣＯ−、単結合から選ばれ、ｒｃ
及びｒｄはそれぞれ独立に１〜２０であり、ｓａはそれ
ぞれの（Ｃ_saＨ_2sa−Ｏ）に独立に１〜１０であり、ｔ
ａは１〜６であり、ｐｂは０〜４である。）であるよう
な化合物を用いることができる。

【００４１】特に好ましくは、下記一般式（Ｉ）、或い
は（ＩＩ）で表わされるフッ素含有液晶化合物を用いる
ことができる。

【００４２】

【化６】 を表わす。

【００４３】ｇａ、ｈａ、ｉａは独立に０〜３の整数
（但し、ｇａ＋ｈａ＋ｉａは少なくとも２である）を表
わす。

【００４４】夫々のＬ¹とＬ²は独立に、単結合、−ＣＯ
−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯＳ−、−Ｓ−ＣＯ−、−
ＣＯ−Ｓｅ−、−Ｓｅ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｔｅ−、−Ｔ
ｅ−ＣＯ−、−ＣＨ₂ＣＨ₂−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡
Ｃ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ₂−Ｏ−、
−Ｏ−ＣＨ₂−、−ＣＯ−又は−Ｏ−を表わす。

【００４５】夫々のＸ¹、Ｙ¹、Ｚ¹はＡ¹、Ａ²、Ａ³の置
換基であり、独立に−Ｈ、−Ｃｌ、−Ｆ、−Ｂｒ、−
Ｉ、−ＯＨ、−ＯＣＨ₃、−ＣＨ₃、−ＣＮ、又は−ＮＯ
₂を表わし、夫々のｊａ、ｍａ、ｎａは独立に０〜４の
整数を表わす。

【００４６】Ｊ¹は、−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ₂）_ra−、−Ｏ
−（ＣＨ₂）_ra−、−（ＣＨ₂）_ra−、−Ｏ−ＳＯ₂−、
−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂−（ＣＨ₂）_ra−、−Ｏ−（ＣＨ₂）
_ra−Ｏ−（ＣＨ₂）_rb−、−（ＣＨ₂）_ra−Ｎ（Ｃ_paＨ
_2pa+1）−ＳＯ₂−、又は−（ＣＨ₂）_ra−Ｎ（Ｃ_paＨ
_2pa+1）−ＣＯ−を表わす。ｒａ及びｒｂは、独立に１
〜２０であり、ｐａは０〜４である。

【００４７】Ｒ¹は、−Ｏ−Ｃ_qaＨ_2qa−Ｏ−Ｃ_qbＨ
_2qb+1、−Ｃ_qaＨ_2qa−Ｏ−Ｃ_qbＨ_2qb+1、−Ｃ_qaＨ_2qa−
Ｒ³、−Ｏ−Ｃ_qaＨ_2qa−Ｒ³、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_qaＨ_2qa−
Ｒ³、又は−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_qaＨ_2qa−Ｒ³を表わし、直鎖
状、分岐状のいずれであっても良い（但し、Ｒ³は、−
Ｏ−ＣＯ−Ｃ_qbＨ_2qb+1、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_qbＨ_2qb+1、−
Ｈ、−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＦ₃、−ＮＯ₂、−ＣＮを表わ
し、ｑａ及びｑｂは独立に１〜２０である）。

【００４８】Ｒ²はＣ_xaＦ_2xa−Ｘを表わす（Ｘは−Ｈ又
は−Ｆを表わし、ｘａは１〜２０の整数である）。

【００４９】

【化７】 を表わす。

【００５０】ｇｂ、ｈｂ、ｉｂはそれぞれ独立に０〜３
の整数（但し、ｇｂ＋ｈｂ＋ｉｂは少なくとも２であ
る）を表わす。

【００５１】夫々のＬ³、Ｌ⁴は独立に、単結合、−ＣＯ
−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ−、
−ＣＯ−Ｓｅ−、−Ｓｅ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｔｅ−、−
Ｔｅ−ＣＯ−、−（ＣＨ₂ＣＨ₂）_ka−（ｋａは１〜
４）、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−
Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ₂−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ₂−、−ＣＯ−
又は−Ｏ−を表わす。

【００５２】夫々のＸ²、Ｙ²、Ｚ²はＡ⁴、Ａ⁵、Ａ⁶の置
換基であり、独立に−Ｈ、−Ｃｌ、−Ｆ、−Ｂｒ、−
Ｉ、−ＯＨ、−ＯＣＨ₃、−ＣＨ₃、−ＣＦ₃、−Ｏ−Ｃ
Ｆ₃、−ＣＮ、又は−ＮＯ₂を表わし、夫々のｊｂ、ｍ
ｂ、ｎｂはそれぞれ０〜４の整数を表わす。

【００５３】Ｊ²は、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_rcＨ_2rc−、−Ｏ−
Ｃ_rcＨ_2rc−、−Ｃ_rcＨ_2rc−、−Ｏ−（Ｃ_saＨ_2sa−
Ｏ）_ta−Ｃ_rdＨ_2rd−、−Ｏ−ＳＯ₂−、−ＳＯ₂−、−
ＳＯ₂−Ｃ_rcＨ_2rc−、−Ｃ_rcＨ_2rc−Ｎ（Ｃ_pbＨ_2pb+1）
−ＳＯ₂−、−Ｃ_rcＨ_2rc−Ｎ（Ｃ_pbＨ_2pb+1）−ＣＯ−
であり、ｒｃ及びｒｄは独立に１〜２０であり、ｓａは
それぞれの（Ｃ_saＨ_2sa−Ｏ）に独立に１〜１０であ
り、ｔａは１〜６であり、ｐｂは０〜４である。

【００５４】Ｒ⁴は、−Ｏ−（Ｃ_qcＨ_2qc−Ｏ）_wa−Ｃ_qd
Ｈ_2qd+1、−（Ｃ_qcＨ_2qc−Ｏ）_wa−Ｃ_qdＨ_2qd+1、−Ｃ
_qcＨ_2qc−Ｒ⁶、−Ｏ−Ｃ_qcＨ_2qc−Ｒ⁶、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ
_qcＨ_2qc−Ｒ⁶、又は−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_qcＨ_2qc−Ｒ⁶を表わ
し、直鎖状、分岐状のいずれであっても良い（但し、Ｒ
⁶は−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_qdＨ_2qd+1、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_qdＨ
_2qd+1、−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＦ₃、−ＮＯ₂、−ＣＮ、又
は−Ｈを表わし、ｑｃ及びｑｄは独立に１〜２０の整
数、ｗａは１〜１０の整数である）。

【００５５】Ｒ⁵は、（Ｃ_xbＦ_2xb−Ｏ）_za−Ｃ_yaＦ
_2ya+1で表わされる（但し、上記式中ｘｂはそれぞれの
（Ｃ_xbＦ_2xb−Ｏ）に独立に１〜１０であり、ｙａは１
〜１０であり、ｚａは１〜１０である）。

【００５６】上記一般式（Ｉ）で表わされる化合物は、
特開平２−１４２７５３号公報、米国特許第５，０８
２，５８７号に記載の方法によって得ることができる。
かかる化合物の具体例を以下に列挙する。

【００５７】

【化８】

【００５８】

【化９】

【００５９】

【化１０】

【００６０】

【化１１】

【００６１】

【化１２】

【００６２】

【化１３】

【００６３】

【化１４】

【００６４】

【化１５】

【００６５】

【化１６】

【００６６】

【化１７】

【００６７】

【化１８】

【００６８】

【化１９】 上記一般式（ＩＩ）で表わされる化合物は、国際公開Ｗ
Ｏ９３／２２３９６、特表平７−５０６３６８号公報に
記載の方法によって得ることができる。かかる化合物の
具体例を以下に列挙する。

【００６９】

【化２０】

【００７０】

【化２１】

【００７１】

【化２２】

【００７２】

【化２３】

【００７３】

【化２４】 さらに、液晶組成物において、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
化合物を用いることもできる。その具体例として、以下
の構造のものが挙げられる。

【００７４】

【化２５】

【００７５】

【化２６】

【００７６】

【化２７】

【００７７】

【化２８】

【００７８】

【化２９】 ここで、前記一般式（II）で表される化合物がフェニル
ピリミジンコアからなる化合物である、ようにしてもよ
い。

【００７９】さらに、カイラル化合物の具体例としては
以下の構造のものが挙げられるが、本発明はこれらに限
定されるものではない。

【００８０】

【化３０】

【００８１】

【化３１】

【００８２】

【化３２】

【００８３】

【化３３】

【００８４】

【化３４】

【００８５】

【化３５】

【００８６】

【化３６】

【００８７】

【化３７】

【００８８】

【表１】

【００８９】

【表２】

【００９０】

【表３】

【００９１】

【表４】

【００９２】

【表５】

【００９３】

【化３８】

【００９４】

【化３９】

【００９５】

【化４０】 なお、上述したカイラルスメクチック液晶には、染料や
顔料や酸化防止剤や紫外線吸収剤等の添加物を含有させ
ても良い。

【００９６】一方、非一軸配向膜７は、絶縁性材料から
なる母材に、導電性制御不純物が添加された導電性微粒
子を分散させて構成している。この母材としては、Ｓｉ
Ｏｘ，ＴｉＯｘ，ＺｒＯｘ等の酸化物溶融母材や、シロ
キサンポリマーを用いれば良く、微粒子としては、Ｚｎ
Ｏ、ＣｄＯ、ＺｎＣｄＯｘの１２族（ＩＵＰＡＣ無機化
学命名法による族番号。以下同じ）元素の酸化物、Ｇｅ
Ｏ₂ 、ＳｎＯ₂ 、ＧｅＳｎＯｘ、ＴｉＯ₂ 、ＺｒＯ₂ 、
ＴｉＺｒＯｘの４族、１４族元素の酸化物、あるいはＳ
ｉ、ＳｉＣの半導体等を用いればよい。さらに、導電性
制御不純物としては、例えば１２族酸化物に対しｎ型不
純物（ドナー：電子伝導を高める不純物）として１３族
元素であるＡｌ、Ｇａ、Ｉｎが、ｐ型不純物（アクセプ
ター：ホール伝導を高める不純物）として１、１１族元
素であるＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｌｉが用いられる。また、
４、１４族酸化物に対してｎ型不純物として１５族元素
であるＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉが、ｐ型不純物として１３
族元素であるＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎが用いられる。

【００９７】なお、一軸配向側基板２の表面電位が正の
場合には非一軸配向膜７側にはドナー（ｎ型不純物）を
添加し、負の場合にはアクセプター（ｐ型不純物）を添
加する。また、不純物の添加濃度は、材料の種類及びそ
の結晶化状態（結晶欠陥密度の多寡）によって異なる
が、おおよその目安は材料中の自由電子ないしは自由正
孔の濃度が１×１０¹¹〜１×１０¹⁴／ｃｍ³ 程度となる
ように設定すれば良い。このとき同時に表面電位は１０
０ｍＶ程度変えられる。多結晶材料を用いる場合、不純
物の添加効率も考慮して、好ましくは、１×１０¹⁷〜１
×１０²⁰／ｃｍ³（母材に対して０．０１％〜１％程
度）が実際の添加量となる。不純物添加量に対する表面
電位の変化量は、１桁増やすにともない約５０ｍＶに相
当する。

【００９８】なお、この非一軸配向膜７は、有機溶媒中
に絶縁性微粒子と導電性微粒子とを分散した溶液を塗布
することによって形成すれば良い。ここで、有機溶媒と
しては一般的なものを使用すれば良く、低級アルコー
ル、ケトン類、グリコール類、エーテル類他を挙げるこ
とができる。また、導電性微粒子は粒径が５〜２０ｎｍ
のものが好ましい。さらに、上述した絶縁性微粒子と導
電性微粒子とは、有機溶媒中に分散されている状態で複
数結合されて、２０〜３００ｎｍの径の粒子塊を形成す
るように適宜条件を制御して膜を形成する（以下、溶液
中における粒子塊の径を“溶液中の粒子塊径”とす
る）。なお、この溶液中の粒子塊径の最適範囲は絶縁性
微粒子の表面の親水性の度合いによって異なり、親水性
が強い場合には２０〜５００ｎｍの範囲が望ましく、疎
水性が強い場合には４０〜７０ｎｍが望ましい。またさ
らに、この導電性微粒子は、膜７が形成された状態でも
複数結合されて、短径（以下、“粒子塊径”とする）が
５〜３００ｎｍの粒子塊を形成するようにすると好まし
い。

【００９９】また、この膜７の体積抵抗率は１×１０⁵
〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍとしている。

【０１００】次に、上述した液晶素子１を用いて液晶表
示装置３０を構成した場合について、図３及び図４を参
照して簡単に説明する。

【０１０１】図３は、液晶表示装置の全体構成を示すブ
ロック図であるが、この図に示すように、液晶素子１に
は情報線駆動回路４０５や走査線駆動回路４０４が接続
されており、これらの回路４０４，４０５には、駆動制
御回路４１１及びグラフィックコントローラ４０２が順
に接続されている。このうち、グラフィックコントロー
ラ４０２は、ＧＣＰＵ（中央演算処理装置）４１２、ホ
ストＣＰＵ４１３並びにＶＲＡＭ４１４を有しており、
画像情報の管理や通信を司っている。また、ＧＣＰＵ４
１２から駆動制御回路４１１へは画像情報やＳＹＮＣ信
号が送信されるが、この画像情報は、図４に示すよう
に、走査線アドレス情報や表示情報からなっている。こ
のうち、走査線アドレス情報は走査線駆動回路４０４へ
送られ、表示情報は情報線駆動回路４０５へ送られるよ
うになっている。

【０１０２】さらに、走査線駆動回路４０４は、走査線
アドレス情報によって決まる電極９に走査信号を印加す
るようになっており、また情報線駆動回路４０５は情報
信号を印加するようになっている。なお、液晶素子１の
裏面には光源（不図示）が配置されていて、この光源に
よって液晶素子１を照明するようになっている。

【０１０３】液晶素子１が上述のように良好なスイッチ
ング特性を有することから、図３に示す液晶表示装置３
０は、優れた駆動特性を発揮し、高精細、高速、大面積
の表示装置となる。

【０１０４】一方、液晶素子１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
を適用すればよい。以下、液晶素子１の駆動法につい
て、図５を参照して説明する。

【０１０５】図５は、電極に印加する各信号の波形を示
す波形図である。ここで、図５中に符号Ｓ_S で示す信号
は、選択された走査線に印加する選択走査波形を示して
おり、符号Ｓ_N で示す信号は、選択されていない非選択
走査波形を示している。また、符号Ｉ_S で示す信号は、
選択された情報線に印加する選択情報信号（黒）を示し
ており、符号Ｉ_N で示す信号は、選択されていない情報
線に印加する非選択情報信号（白）を示している。さら
に、符号“Ｉ_S −Ｓ_S ”及び“Ｉ_N −Ｓ_S ”は、選択さ
れた走査線上の画素に印加される電圧波形を示してお
り、符号“Ｉ_S −Ｓ_S ”に示す電圧が印加された画素は
黒の表示状態をとり、符号“Ｉ_N −Ｓ_S ”に示す電圧が
印加された画素は白の表示状態をとるようになってい
る。

【０１０６】ここで、液晶素子１の駆動例について図６
及び図７を参照して具体的に説明する。

【０１０７】いま、６個の画素に、図６に示すような表
示を行わせる場合を考える。なお、これらの画素を構成
する情報線を符号Ｉ₁ ，Ｉ₂ で示し、走査線を符号Ｓ
₁ ，Ｓ₂ ，Ｓ₃ で示すものとする。

【０１０８】図７は、図６に示す表示を行うための駆動
信号の波形を示す波形図であるが、図６に示す表示を行
うためには、 ＊ ３本の走査線Ｓ₁ ，Ｓ₂ ，Ｓ₃ には図示の順序で選
択走査信号Ｓ_S を印加し、 ＊ 走査線Ｓ₁ に選択走査信号Ｓ_S を印加しているとき
に、情報線Ｉ₁ には非選択情報信号Ｉ_N を印加すると共
に、情報線Ｉ₂ には選択情報信号Ｉ_S を印加し、 ＊ 走査線Ｓ₂ に選択走査信号Ｓ_S を印加しているとき
に、情報線Ｉ₁ 及び情報線Ｉ₂ には非選択情報信号Ｉ_N
を共に印加し、 ＊ 走査線Ｓ₃ に選択走査信号Ｓ_S を印加しているとき
に、情報線Ｉ₁ 及び情報線Ｉ₂ には選択情報信号Ｉ_S を
共に印加すれば良い。

【０１０９】ところで、図５に示す走査信号Ｓ_S は、リ
セットパルス（パルス巾ｔ₁ ）と書き込みパルス（パル
ス巾ｔ₂ ）とからなるが、ｔ₁ ＝２ｔ₂ （すなわち、ｔ
₂ ＝Δｔとした場合にｔ₁ ＝２Δｔ）となるようにして
いる。なお、リセットパルスによって前表示状態がリセ
ットされる（本駆動例では白表示状態にリセットされ
る）ようになっている。

【０１１０】なお、駆動波形の各パラメータ（Ｖ_S 、Ｖ
_I 、並びに△ｔ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。

【０１１１】図８は、バイアス比Ｖ_I ／（Ｖ_I ＋Ｖ_S ）
を一定に保ちながら駆動電圧（Ｖ_S＋Ｖ_I ）を変化させ
たときの、駆動電圧（Ｖ_S ＋Ｖ_I ）と透過率Ｔとの関係
（すなわち、Ｖ−Ｔ特性）を示す図である。ここでは、
Δｔ＝５０μｓｅｃ、バイアス比Ｖ_I ／（Ｖ_I ＋Ｖ_S ）
は固定している。

【０１１２】そして、図８の右側は、前表示状態が黒の
画素に“Ｉ_N −Ｓ_S の波形（図５参照）”を印加した場
合のＶ−Ｔ特性を示しており、 ０ ≦Ｖ_S ＋Ｖ_I ≦Ｖ₂ ；白リセットがされず、黒
（前表示状態）が保持される範囲 Ｖ₂ ≦Ｖ_S ＋Ｖ_I ≦Ｖ₃ ；黒（前表示状態）が白リ
セットされ、かつ、白保持される範囲 Ｖ₃ ≦Ｖ_S ＋Ｖ_I ；黒（前表示状態）が白リ
セットされ、白保持されない範囲 であることを示している。

【０１１３】また、図８の左側は、前表示状態が白の画
素に“Ｉ_S −Ｓ_S の波形（図５参照）”を印加した場合
のＶ−Ｔ特性を示しており、 ０ ≦Ｖ_S ＋Ｖ_I ≦Ｖ₁ ；白（前表示状態）が保持
される範囲 Ｖ₁ ≦Ｖ_S ＋Ｖ_I ；白（前表示状態）がリセ
ットされ、黒書き込みがされる範囲 であることを示している。なお、上述したＶ₁ を“実駆
動閾値電圧”と呼ぶ。

【０１１４】つまり、上記〜をまとめると、Ｉ_N −
Ｓ_S の波形を印加した場合に適正に白書き込み（白保
持）が行なわれ（上記参照））、かつ、Ｉ_S −Ｓ_S の
波形を印加した場合に適正に黒書き込みが行われる（上
記参照）ようにするためには、Ｖ₂ ＜Ｖ₁ ＜Ｖ₃ のと
き、 Ｖ₁ ≦Ｖ_S ＋Ｖ_I ≦Ｖ₃ でなければならない。

【０１１５】ここで、Ｖ₃ （以下、“クロストーク電
圧”と呼ぶ）は、図５に示す波形“Ｉ_N −Ｓ_S ”のＶ_B ¹
によって黒書き込みが行われてしまう電圧値（上記参
照）であって、カイラルスメクチック液晶素子を駆動す
る場合一般的に存在すると言ってよい。そして、このク
ロストーク電圧Ｖ₃ が大きい方が、駆動の上から好まし
い。

【０１１６】なお、このクロストーク電圧Ｖ₃ を大きく
するにはバイアス比を大きくすれば良いが、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。我々の検討でバイアス比１／３〜１
／４程度が実用的であった。

【０１１７】いま、△Ｖ（以下、“電圧マージンパラメ
ータと呼ぶ”）を、 △Ｖ＝（Ｖ₃ −Ｖ₁ ）／（Ｖ₃ ＋Ｖ₁ ） と定義すると、この電圧マージンパラメータ△Ｖは、マ
トリクス駆動可能な電圧幅のパラメータとなり、このパ
ラメータ△Ｖは大きい程良く、このパラメータ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す
る。

【０１１８】なお、以上においては、電圧を変化させる
ことによって液晶のスイッチングを行っているが、電圧
を一定の状態で電圧印加時間Δｔを変化させることによ
って該スイッチングを行うようにしてもよい。その場合
には、 Ｍ２＝（Δｔ₂ −Δｔ₁ ）／（Δｔ₂ ＋Δｔ₁ ） ここで、Δｔ₁ （電圧印加時間閾値）は、上記実駆動閾
値電圧Ｖ₁ に相当するもの、Δｔ₂ （電圧印加時間クロ
ストーク値）は、上記クロストーク電圧Ｖ₃ に相当する
もの。で定義する電圧印加時間マージンパラメータ（Ｍ
２）は、大きい程良い。

【０１１９】なお、上記電圧マージンパラメータ△Ｖ並
びに電圧印加時間マージンパラメータＭ２は、液晶素子
に固有のものであって、液晶材料や液晶素子の構成に応
じて異なる。また、これらのパラメータ△Ｖ，Ｍ２は、
環境温度に応じて変化する。したがって、液晶素子の駆
動条件は、液晶材料、液晶素子の構成、環境温度に応じ
て最適化する必要がある。

【０１２０】以下、本実施の形態の効果について説明す
る。

【０１２１】一般に、一方の基板における膜（例えば、
図１に示す構造では非一軸配向膜７）の表面電位が標準
値に対して変動すると、液晶素子の光学応答の閾値にズ
レが発生する。この表面電位は、膜物性である仕事関数
と電子親和力とによって決まるものであって、これらの
物性値は、一般に膜の化学的組成で与えられるため、表
面電位を連続的に、しかも簡単に制御することは難し
い。

【０１２２】図９は、導電性微粒子としてＳｎＯ₂ を用
いると共に、絶縁性材料としてＳｉＯ₂ を用いた場合に
おいて、材料の代表的パラメータである光学的禁制帯幅
Ｅ_goptと導電性微粒子の添加率との関係を、導電性微粒
子（ＳｎＯ₂ ）の粒径をパラメータとして表したもので
ある。この図より、導電性微粒子の粒径が５〜２０ｎｍ
の範囲では、該微粒子の添加率が増えれば光学的禁制帯
幅Ｅ_goptは連続的に低下するが、導電性微粒子の粒径が
５ｎｍより小さい３ｎｍでは、導電性微粒子の添加率を
変化させても導電性の特性がほとんど現れず、逆に、導
電性微粒子の粒径が２０ｎｍよりも大きければ光学的禁
制帯幅Ｅ_goptの変化は不連続となることが理解できる。

【０１２３】本実施の形態によれば、導電性微粒子の粒
径を５〜２０ｎｍの範囲にしているため、その微粒子の
添加率を変化させることにより膜７の物性（光学的禁制
帯幅Ｅ_gopt等）を連続的に変化させることができる。

【０１２４】一方、導電性微粒子を絶縁性の母材中にて
結合させて導電性微粒子による塊を形成すると共に、こ
の導電性微粒子の繋がり方（すなわち、微粒子同士の接
触状態や粒子塊径）を制御することにより、膜７の抵抗
値や表面電位の値を連続的に、かつ容易に制御できる。
つまり、導電性微粒子の含有量が同じであっても、導電
製微粒子の繋がりがしっかり密に行われれば導電性微粒
子の物性が強く現れて膜７の抵抗値を低くでき、逆に、
導電性微粒子の繋がりが弱く疎になれば絶縁性の母材の
物性が現れて、膜７の抵抗値を高くできる。

【０１２５】ここで、図１０は、液晶素子の上下の電極
間に印加した電圧を変化させた場合における該電圧と光
透過率との関係（Ｖ―Ｔ特性）を示したものであり、同
図に示す矢印の行きと帰りの違いはヒステリシスと呼ば
れる量で、理想的には「０」となることが望ましいが、
実用上は駆動電圧の５％以下程度であれば良い。また、
図１１は、この閾値電圧のズレΔＶと粒子塊径ｒとの関
係を示した図であるが、この図に明らかなように、粒子
塊径が３００ｎｍを越えるとズレ電圧ΔＶが３Ｖを越え
てしまい、事実上素子としての制御はできなくなる。ま
た、膜７の表面の凹凸が大きくなり、液晶分子の配向性
が悪くなるという問題も生ずる。

【０１２６】しかし、本実施の形態によれば、導電性微
粒子が結合されて形成された粒子塊径が５〜３００ｎｍ
の範囲であって３００ｎｍを超えないため、ズレ電圧Δ
Ｖが３Ｖ以下となり、駆動制御が可能で、配向性の劣化
という問題も無い。

【０１２７】また、本実施の形態においては、膜７の形
成を、有機溶媒中に絶縁性微粒子と導電性微粒子とを分
散した溶液を塗布することによって行うと共に、これら
絶縁性微粒子と導電性微粒子は、有機溶媒中に分散され
ている状態で２０〜３００ｎｍの径の粒子塊を形成する
ようにしているため、上記液晶素子の閾値の制御をより
容易にできる。

【０１２８】そして、本実施の形態によれば、自発分極
Ｐｓに起因して発生する反電場に関して、また前放置状
態に起因して生じる閾値変化、光学不安定などが改善さ
れた液晶素子を得ることができ、高速駆動が可能で、高
コントラスト、かつ高輝度な液晶素子を得ることができ
る。

【０１２９】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に沿って更に
詳細に説明する。 （実施例１）本実施例においては、図１に示す素子構造
における非一軸配向膜７の形成方法等が相違する２種類
の液晶素子（以下、“液晶素子１Ａ”並びに“液晶素子
１Ｂ”とする）を作成して、これら２種類の液晶素子１
Ａ，１Ｂの特性を比較した。

【０１３０】まず、液晶素子１Ａ，１Ｂの構造について
説明する。

【０１３１】液晶素子１Ａ，１Ｂの具体的構造は、図１
に示す液晶素子１と同様である。すなわち、液晶素子１
Ａ，１Ｂは、所定距離だけ離間した位置に配置される一
軸配向側基板２及び非一軸配向側基板３を備えており、
これらの基板２，３の間には液晶５が挟持されている。
また、一軸配向側基板２の表面には電極９や配向制御膜
１０が形成されており、配向制御膜１０には、液晶５を
一軸配向させるべく処理がなされている。さらに、非一
軸配向側基板３の表面には電極６や膜７が形成されてお
り、液晶分子に対して非一軸配向特性を示すようになっ
ている。

【０１３２】次に、液晶素子１Ａの製造方法について説
明する。

【０１３３】まず、一般的なＤＣスパッタ装置とＩＴＯ
（インジウム ティン オキサイド）のターゲットとを
用い、基板２，３の表面にＩＴＯ膜をスパッタリング形
成した。なお、このスパッタリングにおいては、スパッ
タ装置のパワーを１Ｗ／ｃｍ² とし、スパッタガスには
ＡｒとＯ₂ の混合ガス（Ａｒ：９０ＳＣＣＭ，Ｏ₂ ：１
０ＳＣＣＭ）を用い、放電時間を２．５分間として、Ｉ
ＴＯ膜の膜厚が７００Åになるようにした。そして、こ
のＩＴＯ膜を、通常の湿式エッチング法によって所望の
形状にパターニングし、電極６，９を作成した。

【０１３４】次に、一方の基板（一軸配向側基板）２の
表面には、下記構造式のポリイミドをＮＭＰ，ｎＢＣの
混合液（２：１）で０．８ｗｔ％に希釈した溶液を、３
０００ｒｐｍ，２０秒の条件でスピンコートし、これを
２００℃で６０分間焼成して、厚さ５０Åの配向制御膜
（ポリイミド膜）１０を形成した。その後、この配向制
御膜１０に、回転数１０００ｒｐｍ、押し込み量０．４
ｍｍ、送りスピード１０ｍｍ／ｓｅｃ、片方向４回のラ
ビング処理を施した。

【０１３５】

【化４１】 また、他方の基板（非一軸配向側基板）３の表面には、
溶液（ＳｉＯｘの重合体からなるシリコン酸化物と、粒
径が約１０ｎｍのＳｎＯｘの酸化物超微粒子とをエタノ
ール中に分散した溶液）を、１０００ｒｐｍ，１０秒の
条件でスピンコートした。この際、溶液は機械的分散時
間を長くし、溶液中の粒子塊径が約３０ｎｍとなったも
のを用いた。これを２００℃で６０分間焼成して、厚さ
１５００Åの膜７を形成した。

【０１３６】次に、一軸処理側基板２の配向制御膜１０
表面には、２．２μｍ径のＳｉＯ₂微粒子を含有させた
溶液をスピンコート法によって塗布し、これを加熱し
て、ＳｉＯ₂ 微粒子を配向制御膜１０の表面に分散固着
させた。さらに、トレパール粒子（東レ製、粒径約５μ
ｍの接着粒子）を含有させた溶液をスピンコート法によ
って塗布し、同じく加熱してトレパール粒子を分散固着
させた。

【０１３７】また、印刷機を用いて、非一軸処理側基板
３の所望の位置にシール剤を塗布し、これを９０℃で５
分間プリベークした。

【０１３８】さらに、基板２と基板３とを、プレス機を
用いて５０ｇｆ／ｃｍ² の圧力で圧着し、同じ圧力をエ
アークッションにて加えた状態で、１１０℃、９０分間
の加熱を行ない、シール剤を硬化させ、これら２枚の基
板２，３を貼り合わせた。

【０１３９】このあと上記作業でできあがった空素子
を、通常のロードロック式の真空室内に入れ、１×１０
^-5Ｔｏｒｒまで真空引きしたあと、１×１０^-2Ｔｏｒｒ
の真空中で９５℃に加熱した液晶貯留槽に注入口をつけ
るように浸し、液晶を空素子内に注入した。

【０１４０】次に、液晶素子１Ｂの製造方法について説
明する。

【０１４１】基板２，３の表面には、上述と同様の方法
で電極６，９を形成した。また、一方の基板（一軸配向
側基板）２の表面には、上述と同様の方法で配向制御膜
（ポリイミド膜）１０を形成すると共に、その配向制御
膜１０の表面にはラビング処理を施した。

【０１４２】次に、他方の基板（非一軸配向側基板）３
の表面には、液晶素子１Ａと同じ溶液（ＳｉＯｘの重合
体からなるシリコン酸化物と、粒径が約１０ｎｍのＳｎ
Ｏｘの酸化物超微粒子とをエタノール中に分散した溶
液）を、１０００ｒｐｍ，１０秒の条件でスピンコート
した。この際、溶液の機械的分散時間を標準としたた
め、溶液中の粒子塊径が約６０ｎｍであった。これを２
００℃で６０分間焼成して、厚さ１５００Åの膜７を形
成した。

【０１４３】さらに、上述と同様の方法で、ＳｉＯ₂ 微
粒子並びにトレパール粒子の分散固着、及びシール剤の
塗布等を行った後に、２枚の基板２，３を貼り合わせ、
液晶注入を行った。

【０１４４】尚、上記素子における他方の基板（非一軸
配向側基板）について膜の抵抗値（体積抵抗）を測定し
た（実際には測定用のサンプルを別途作製して測定）。

【０１４５】次に、膜７等の膜の抵抗値を測定する手段
について、図１２及び図１３を参照して説明する。

【０１４６】図１２は、膜の膜厚方向における抵抗値を
測定するための系を示した図であり、符号２０は、測定
対象の膜であり、電極２１と電極２２との間に電流を流
して測定を行うものである。ここで、一方の電極２１
は、Ａｌからなる直径１ｍｍφの電極であり、他方の電
極２２は、ＩＴＯからなる電極である。

【０１４７】また、図１３は、膜の膜面方向における抵
抗値を測定するための系を示した図であり、符号２３
は、測定対象の膜であり、電極２５と電極２６との間に
電流を流して測定を行うものである。

【０１４８】本実施例によれば、液晶素子１Ａにおける
膜７のシート抵抗は約３×１０¹¹Ω／□で、体積抵抗率
は５×１０⁶ Ω・ｃｍであったのに対し、液晶素子１Ｂ
における膜７のシート抵抗は約３×１０¹⁰Ω／□で、体
積抵抗率は５×１０⁵ Ω・ｃｍであり、後者の方が前者
よりも抵抗が小さく、隣接画素間の電気的分離能力が劣
っていることが理解できた。

【０１４９】また、Ｖ−Ｔ特性の非対称性（すなわち、
閾値電圧のズレΔＶ）は、液晶素子１Ａが約０．３〜
０．４Ｖと小さい値であったのに対し、液晶素子１Ｂは
１．５Ｖと大きく、駆動上大きな問題が生じた。

【０１５０】さらに、作成した液晶素子１Ａを駆動する
と、ちらつきや不良表示領域の成長などは見られず、極
めてよい双安定性が得られ、焼き付きや単安定性の進行
などが充分抑制されていることを確認した。

【０１５１】これに対して、もう一方の液晶素子１Ｂを
駆動すると、残像や不良表示領域の成長や焼きつきが多
少観察された。 （実施例２）本実施例においては、図１に示す素子構造
における非一軸配向膜７の形成方法等が相違する２種類
の液晶素子（以下、“液晶素子２Ａ”並びに“液晶素子
２Ｂ”とする）を作成した。

【０１５２】一方の液晶素子２Ａにおいては、膜７を形
成するための溶液として、ラダー型のポリシロキサン
と、粒径が約１０ｎｍのＳｎＯｘの酸化物超微粒子とを
エタノール中に分散した溶液を使用し、この溶液を１０
００ｒｐｍ，１０秒の条件でスピンコートした。この
際、溶液は機械的分散時間を長くし、溶液中の粒子塊径
が約４０ｎｍとなったものを用いた。スピンコートをし
た後、２００℃で６０分間焼成し、膜７の厚さを２５０
０Åとした。なお、他の構成及び製造方法は上記実施例
１と同様とした。

【０１５３】他方の液晶素子２Ｂにおいては、膜７を形
成するための溶液として、液晶素子２Ａと同じ溶液（ラ
ダー型のポリシロキサンと、粒径が約１０ｎｍのＳｎＯ
ｘの酸化物超微粒子とをエタノール中に分散した溶液）
を使用し、この溶液を１５００ｒｐｍ，１０秒の条件で
スピンコートした。この際、溶液の機械的分散時間を標
準としたため、溶液中の粒子塊径が約６０ｎｍであっ
た。スピンコートをした後、２００℃で６０分間焼成
し、膜７の厚さを２５００Åとした。なお、他の構成及
び製造方法は上記実施例１と同様とした。

【０１５４】本実施例の素子における非一軸配向側基板
における膜７の抵抗について評価した。液晶素子２Ａに
おける膜７のシート抵抗は約３×１０¹²Ω／□で、体積
抵抗率は７．５×１０⁷ Ω・ｃｍであったのに対し、液
晶素子２Ｂにおける膜７のシート抵抗は約３×１０⁹ Ω
／□で、体積抵抗率は７．５×１０⁴ Ω・ｃｍであり、
後者の方が前者よりも抵抗が小さく、隣接画素間の電気
的分離能力が劣っていることが理解できた。

【０１５５】また、Ｖ−Ｔ特性の非対称性（すなわち、
閾値電圧のズレΔＶ）は、液晶素子２Ａが約０〜０．１
Ｖ、液晶素子２Ｂは０．４〜０．５Ｖであり、駆動上大
きな問題は生じなかった。

【０１５６】さらに、作成した液晶素子２Ａを駆動する
と、ちらつきや不良表示領域の成長などは見られず、非
常に高精細な画像も実現できた。

【０１５７】これに対して、もう一方の液晶素子２Ｂを
駆動すると、隣接ライン間でショートが発生し、１ライ
ン毎に表示不能が起こり、表示品質の悪化が確認され
た。

【０１５８】

【発明の効果】本発明によれば、粒径が５〜２０ｎｍの
導電性微粒子を絶縁性の母材中に分散させて非一軸配向
膜を構成しているため、その微粒子の添加率を変化させ
ることにより非一軸配向膜の物性を連続的に変化させる
ことができる。

【０１５９】また、導電性微粒子を絶縁性の母材中にて
結合させて導電性微粒子による粒子塊を形成するように
しているため、この導電性微粒子の繋がり方（すなわ
ち、微粒子同士の接触状態や粒子塊径）を制御すること
により、抵抗値や表面電位の値を連続的に、かつ容易に
制御できる。特に、本発明によれば、導電性微粒子が結
合されて形成された粒子塊の短径が５〜３００ｎｍの範
囲であって３００ｎｍを超えないため、ズレ電圧が３Ｖ
以下となり、駆動制御が可能で、配向性の劣化という問
題も無い。

【０１６０】さらに、本発明によれば、自発分極Ｐｓに
起因して発生する反電場に関して、また前放置状態に起
因して生じる閾値変化、光学不安定などが改善された液
晶素子を得ることができ、高速駆動が可能で、高コント
ラスト、かつ高輝度な液晶素子を得ることができる。

【０１６１】また、本発明によれば、ヒステリシスを小
さくして、書き込み不良や焼きつきを防止することがで
きる。また、残像を抑えて、速い応答性を得ることがで
き、ちらつきや不良表示領域の成長を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶素子の一実施の形態を示す断
面図。

【図２】電極の形状等を示す模式図。

【図３】液晶素子を組み込んだ液晶表示装置の全体構成
を示すブロック図。

【図４】本発明に係る液晶素子とグラフィックコントロ
ーラとの間の画像情報通信状態を示すタイミングチャー
ト図。

【図５】電極に印加する各信号の波形を示す波形図。

【図６】表示状態の一例を示す模式図。

【図７】図６に示す表示を行うための駆動信号の波形
図。

【図８】駆動電圧と透過率との関係（すなわち、Ｖ−Ｔ
特性）を示す図。

【図９】導電微粒子の添加率と光学的禁制帯幅Ｅ_goptと
の関係を示す図。

【図１０】液晶素子におけるヒステリシス等を説明する
ための図。

【図１１】導電制微粒子からなる粒子塊の径とズレ電圧
との関係を示す図。

【図１２】膜厚方向の体積抵抗測定系を示す説明図。

【図１３】膜面方向の体積抵抗測定系を示す説明図。

【符号の説明】 １ 液晶素子 ２ 一軸配向側基板 ３ 非一軸配向側基板 ５ 液晶 ７ 非一軸配向膜 １０ 配向制御膜（一軸配向膜）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｆ 1/141 Ｇ０２Ｆ 1/137 ５１０

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する一対の基板間に液晶を挟持し、
   少なくとも一方の基板が液晶分子に対して一軸配向特性
   を示す液晶素子であって、 前記一対の基板の少なくとも一方が、 絶縁性の母材中に導電性微粒子を分散して構成され、前
   記導電性微粒子の粒径が５〜２０ｎｍであり、該導電性
   微粒子が複数結合されて短径が５〜３００ｎｍの粒子塊
   を形成し、かつ、体積抵抗率が１×１０⁵ 〜１×１０¹⁰
   Ω・ｃｍである膜を有する、 ことを特徴とする液晶素子。
2. 【請求項２】 一方の基板が液晶分子に対して一軸配向
   特性を有し、他方の基板が液晶分子に対して非一軸配向
   特性を有するものであり、少なくとも該非一軸配向特性
   を有する基板が前記導電性微粒子が分散されて構成され
   た膜を有する、請求項１記載の液晶素子。
3. 【請求項３】 前記一方の基板が、液晶分子に対して一
   軸配向特性を示す一軸配向膜を有する、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶素子。
4. 【請求項４】 前記液晶が、フルオロカーボン末端鎖及
   び炭化水素末端鎖からなり、該両末端鎖が中心核によっ
   て結合され、スメクチック中間相または潜在的スメクチ
   ック中間相を持つフッ素含有液晶化合物を含有するカイ
   ラルスメクチック液晶である、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶素子。
5. 【請求項５】 前記フッ素含有液晶化合物が、以下の一
   般式（Ｉ）で表される、ことを特徴とする請求項４に記
   載の液晶素子。 【化１】 を表わす。ｇａ、ｈａ、ｉａは独立に０〜３の整数（但
   し、ｇａ＋ｈａ＋ｉａは少なくとも２である）を表わ
   す。夫々のＬ^１とＬ^２は独立に、単結合、−ＣＯ−Ｏ
   −、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯＳ−、−Ｓ−ＣＯ−、−ＣＯ
   −Ｓｅ−、−Ｓｅ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｔｅ−、−Ｔｅ−
   ＣＯ−、−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ
   −、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ_２−Ｏ−、−
   Ｏ−ＣＨ_２−、−ＣＯ−又は−Ｏ−を表わす。夫々のＸ
   ^１、Ｙ^１、Ｚ^１はＡ^１、Ａ^２、Ａ^３の置換基であり、独
   立に−Ｈ、−Ｃｌ、−Ｆ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＯＨ、−Ｏ
   ＣＨ_３、−ＣＨ_３、−ＣＮ、又は−ＮＯ_２を表わし、夫
   々のｊａ、ｍａ、ｎａは独立に０〜４の整数を表わす。
   Ｊ^１は、−ＣＯ−Ｏ−（ＣＨ_２）_ｒａ−、−Ｏ−（ＣＨ
   _２）_ｒａ−、−（ＣＨ_２）_ｒａ−、−Ｏ−ＳＯ_２−、−
   ＳＯ_２−、−ＳＯ_２−（ＣＨ_２）_ｒａ−、−Ｏ−（ＣＨ
   _２）_ｒａ−Ｏ−（ＣＨ_２）_ｒｂ−、−（ＣＨ_２）_ｒａ−
   Ｎ（Ｃ_ｐａＨ_{２ｐａ＋１}）−ＳＯ_２−、又は−（Ｃ
   Ｈ_２）_ｒａ−Ｎ（Ｃ_ｐａＨ_{２ｐａ＋１}）−ＣＯ−を表わ
   す。ｒａ及びｒｂは、独立に１〜２０であり、ｐａは０
   〜４である。Ｒ^１は、−Ｏ−Ｃ_ｑａＨ_２ｑａ−Ｏ−Ｃ
   _ｑｂＨ_{２ｑｂ＋１}、−Ｃ_ｑａＨ_２ｑａ−Ｏ−Ｃ_ｑｂＨ
   _{２ｑｂ＋１}、−Ｃ_ｑａＨ_２ｑａ−Ｒ^３、−Ｏ−Ｃ_ｑａＨ
   _２ｑａ−Ｒ^３、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_ｑａＨ_２ｑａ−Ｒ^３、又
   は−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_ｑａＨ_２ｑａ−Ｒ^３を表わし、直鎖
   状、分岐状のいずれであっても良い（但し、Ｒ^３は、−
   Ｏ−ＣＯ−Ｃ_ｑｂＨ_{２ｑｂ＋１}、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_ｑｂＨ
   _{２ｑｂ＋１}、−Ｈ、−Ｃｌ、−Ｆ、−ＣＦ_３、−Ｎ
   Ｏ_２、−ＣＮを表わし、ｑａ及びｑｂは独立に１〜２０
   である）。Ｒ^２はＣ_ｘａＦ_２ｘａ−Ｘを表わす（Ｘは−
   Ｈ又は−Ｆを表わし、ｘａは１〜２０の整数である）。
6. 【請求項６】 前記フッ素含有液晶化合物が、以下の一
   般式（II）で表される、ことを特徴とする請求項４に記
   載の液晶素子。 【化２】 を表わす。ｇｂ、ｈｂ、ｉｂはそれぞれ独立に０〜３の
   整数（但し、ｇｂ＋ｈｂ＋ｉｂは少なくとも２である）
   を表わす。夫々のＬ^３、Ｌ^４は独立に、単結合、−ＣＯ
   −Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｓ−、−Ｓ−ＣＯ−、
   −ＣＯ−Ｓｅ−、−Ｓｅ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｔｅ−、−
   Ｔｅ−ＣＯ−、−（ＣＨ_２ＣＨ_２）_ｋａ−（ｋａは１〜
   ４）、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−
   Ｎ＝ＣＨ−、−ＣＨ_２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＨ_２−、−ＣＯ
   −又は−Ｏ−を表わす。夫々のＸ^２、Ｙ^２、Ｚ^２は
   Ａ^４、Ａ^５、Ａ^６の置換基であり、独立に−Ｈ、−Ｃ
   ｌ、−Ｆ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＯＨ、−ＯＣＨ_３、−ＣＨ
   _３、−ＣＦ_３、−Ｏ−ＣＦ_３、−ＣＮ、又は−ＮＯ_２を
   表わし、夫々のｊｂ、ｍｂ、ｎｂはそれぞれ０〜４の整
   数を表わす。Ｊ^２は、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_ｒｃＨ_２ｒｃ−、
   −Ｏ−Ｃ_ｒｃＨ_２ｒｃ−、−Ｃ_ｒｃＨ_２ｒｃ−、−Ｏ−
   （Ｃ_ｓａＨ_２ｓａ−Ｏ）_ｔａ−Ｃ_ｒｄＨ_２ｒｄ−、−Ｏ
   −ＳＯ_２−、−ＳＯ_２−、−ＳＯ_２−Ｃ_ｒｃＨ
   _２ｒｃ−、−Ｃ_ｒｃＨ_２ｒｃ−Ｎ（Ｃ
   _ｐｂＨ_{２ｐｂ＋１}）−ＳＯ_２−、−Ｃ_ｒｃＨ_２ｒｃ−Ｎ
   （Ｃ_ｐｂＨ_{２ｐｂ＋１}）−ＣＯ−であり、ｒｃ及びｒｄ
   は独立に１〜２０であり、ｓａはそれぞれの（Ｃ_ｓａＨ
   _２ｓａ−Ｏ）に独立に１〜１０であり、ｔａは１〜６で
   あり、ｐｂは０〜４である。Ｒ^４は、−Ｏ−（Ｃ_ｑｃＨ
   _２ｑｃ−Ｏ）_ｗａ−Ｃ_ｑｄＨ_{２ｑｄ＋１}、−（Ｃ_ｑｃＨ
   _２ｑｃ−Ｏ）_ｗａ−Ｃ_ｑｄＨ_{２ｑｄ＋１}、−Ｃ_ｑｃＨ
   _２ｑｃ−Ｒ^６、−Ｏ−Ｃ_ｑｃＨ_２ｑｃ−Ｒ^６、−ＣＯ−
   Ｏ−Ｃ_ｑｃＨ_２ｑｃ−Ｒ^６、又は−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_ｑｃＨ
   _２ｑｃ−Ｒ^６を表わし、直鎖状、分岐状のいずれであっ
   ても良い（但し、Ｒ^６は−Ｏ−ＣＯ−Ｃ_ｑｄＨ
   _{２ｑｄ＋１}、−ＣＯ−Ｏ−Ｃ_ｑｄＨ_{２ｑｄ＋１}、−Ｃ
   ｌ、−Ｆ、−ＣＦ_３、−ＮＯ_２、−ＣＮ、又は−Ｈを表
   わし、ｑｃ及びｑｄは独立に１〜２０の整数、ｗａは１
   〜１０の整数である）。Ｒ^５は、（Ｃ_ｘｂＦ_２ｘｂ−
   Ｏ）_ｚａ−Ｃ_ｙａＦ_{２ｙａ＋１}で表わされる（但し、上
   記式中ｘｂはそれぞれの（Ｃ_ｘｂＦ_２ｘｂ−Ｏ）に独立
   に１〜１０であり、ｙａは１〜１０であり、ｚａは１〜
   １０である）。