JP3000504B2 - 液晶素子 - Google Patents
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- JP3000504B2 JP3000504B2 JP26043293A JP26043293A JP3000504B2 JP 3000504 B2 JP3000504 B2 JP 3000504B2 JP 26043293 A JP26043293 A JP 26043293A JP 26043293 A JP26043293 A JP 26043293A JP 3000504 B2 JP3000504 B2 JP 3000504B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子や液晶光
シャッタ等で用いる液晶素子に関し、更に詳しくは、自
発分極を有する強誘電性液晶を用いた素子に関する。
シャッタ等で用いる液晶素子に関し、更に詳しくは、自
発分極を有する強誘電性液晶を用いた素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、液晶は電気光学素子として種
々の分野で応用されている。現在実用化されている液晶
素子はほとんどが、例えばエム シャット（Ｍ．Ｓｃｈ
ａｄｔ）とダブリュ ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆｒｉ
ｃｈ）著“アプライド フィジックス レターズ”
（“Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ”）Ｖｏ．１８，Ｎｏ．４（１９７１．２．１５）
Ｐ．１２７〜１２８の“Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｅｐｅｎｄ
ｅｎｔ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａ
Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒ
ｙｓｔａｌ”に示されたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍ
ａｔｉｃ）型の液晶を用いたものである。
々の分野で応用されている。現在実用化されている液晶
素子はほとんどが、例えばエム シャット（Ｍ．Ｓｃｈ
ａｄｔ）とダブリュ ヘルフリッヒ（Ｗ．Ｈｅｌｆｒｉ
ｃｈ）著“アプライド フィジックス レターズ”
（“Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ”）Ｖｏ．１８，Ｎｏ．４（１９７１．２．１５）
Ｐ．１２７〜１２８の“Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｅｐｅｎｄ
ｅｎｔ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａ
Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒ
ｙｓｔａｌ”に示されたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍ
ａｔｉｃ）型の液晶を用いたものである。
【０００３】これらは、液晶の誘電的配列効果に基づい
ており、液晶分子の誘電異方性のために平均分子軸方向
が、加えられた電場により特定の方向に向く効果を利用
している。これらの素子の光学的な応答速度の限界はミ
リ秒であるといわれ、多くの応用のためには遅すぎる。
一方、大型平面ディスプレーへの応用では、価格，生産
性などを考え合わせると、単純マトリクス方式による駆
動が最も有力である。単純マトリクス方式においては、
走査電極群と信号電極群をマトリクス状に構成した電極
構成が採用され、その駆動のためには、走査電極群に順
次周期的にアドレス信号を選択印加し、信号電極群には
所定の情報信号をアドレス信号と同期させて並列的に選
択印加する時分割駆動方式が採用されている。
ており、液晶分子の誘電異方性のために平均分子軸方向
が、加えられた電場により特定の方向に向く効果を利用
している。これらの素子の光学的な応答速度の限界はミ
リ秒であるといわれ、多くの応用のためには遅すぎる。
一方、大型平面ディスプレーへの応用では、価格，生産
性などを考え合わせると、単純マトリクス方式による駆
動が最も有力である。単純マトリクス方式においては、
走査電極群と信号電極群をマトリクス状に構成した電極
構成が採用され、その駆動のためには、走査電極群に順
次周期的にアドレス信号を選択印加し、信号電極群には
所定の情報信号をアドレス信号と同期させて並列的に選
択印加する時分割駆動方式が採用されている。
【０００４】しかし、この様な駆動方式の素子に前述し
たＴＮ型の液晶を採用すると、走査電極が選択され、信
号電極が選択されない領域、或いは走査電極が選択され
ず、信号電極が選択される領域（所謂“半選択点”）に
も有限に電界がかかってしまう。
たＴＮ型の液晶を採用すると、走査電極が選択され、信
号電極が選択されない領域、或いは走査電極が選択され
ず、信号電極が選択される領域（所謂“半選択点”）に
も有限に電界がかかってしまう。
【０００５】選択点にかかる電圧と、半選択点にかかる
電圧の差が充分に大きく、液晶分子を電界に垂直に配列
させるのに要する電圧閾値がこの中間の電圧値に設定さ
れるならば、表示素子は正常に動作するわけであるが、
走査線数（Ｎ）を増加して行なった場合、画面全体（１
フレーム）を走査する間に一つの選択点に有効な電界が
かかっている時間（ｄｕｔｙ比）が１／Ｎの割合で減少
してしまう。
電圧の差が充分に大きく、液晶分子を電界に垂直に配列
させるのに要する電圧閾値がこの中間の電圧値に設定さ
れるならば、表示素子は正常に動作するわけであるが、
走査線数（Ｎ）を増加して行なった場合、画面全体（１
フレーム）を走査する間に一つの選択点に有効な電界が
かかっている時間（ｄｕｔｙ比）が１／Ｎの割合で減少
してしまう。
【０００６】このために、繰り返し走査を行なった場合
の選択点と非選択点にかかる実効値としての電圧差は、
走査線数が増えれば増える程小さくなり、結果的には画
像コントラストの低下やクロストークが避け難い欠点と
なっている。
の選択点と非選択点にかかる実効値としての電圧差は、
走査線数が増えれば増える程小さくなり、結果的には画
像コントラストの低下やクロストークが避け難い欠点と
なっている。
【０００７】この様な現象は、双安定性を有さない液晶
（電極面に対し、液晶分子が水平に配向しているのが安
定状態であり、電界が有効に印加されている間のみ垂直
に配向する）を時間的蓄積効果を利用して駆動する（即
ち、繰り返し走査する）ときに生ずる本質的には避け難
い問題点である。
（電極面に対し、液晶分子が水平に配向しているのが安
定状態であり、電界が有効に印加されている間のみ垂直
に配向する）を時間的蓄積効果を利用して駆動する（即
ち、繰り返し走査する）ときに生ずる本質的には避け難
い問題点である。
【０００８】この点を改良するために、電圧平均化法、
２周波駆動法や、多重マトリクス法等が既に提案されて
いるが、いずれの方法でも不充分であり、表示素子の大
画面化や高密度化は走査線数が充分に増やせないことに
よって頭打ちになっているのが現状である。
２周波駆動法や、多重マトリクス法等が既に提案されて
いるが、いずれの方法でも不充分であり、表示素子の大
画面化や高密度化は走査線数が充分に増やせないことに
よって頭打ちになっているのが現状である。
【０００９】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、双安定性を有する液晶素子の使用がク
ラーク（Ｃｌａｒｋ）及びラガーウォル（Ｌａｇｅｒｗ
ａｌｌ）により提案されている（特開昭５６−１０７２
１６号公報、米国特許第４，３６７，９２４号明細書
等）。
するものとして、双安定性を有する液晶素子の使用がク
ラーク（Ｃｌａｒｋ）及びラガーウォル（Ｌａｇｅｒｗ
ａｌｌ）により提案されている（特開昭５６−１０７２
１６号公報、米国特許第４，３６７，９２４号明細書
等）。
【００１０】双安定性液晶としては、一般にカイラルス
メクティックＣ相（ＳｍＣ* ）又はＨ相（ＳｍＨ* ）を
有する強誘電性液晶が用いられる。
メクティックＣ相（ＳｍＣ* ）又はＨ相（ＳｍＨ* ）を
有する強誘電性液晶が用いられる。
【００１１】この強誘電性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、従って前述のＴＮ型の液晶で用いられた光学
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
れている。また、この型の液晶は、加えられる電界に応
答して、上記２つの安定状態のいずれかを採り、且つ電
界の印加のないときはその状態を維持する性質（双安定
性）を有する。
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、従って前述のＴＮ型の液晶で用いられた光学
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
れている。また、この型の液晶は、加えられる電界に応
答して、上記２つの安定状態のいずれかを採り、且つ電
界の印加のないときはその状態を維持する性質（双安定
性）を有する。
【００１２】以上の様な双安定性を有する特徴に加え
て、強誘電性液晶は高速応答性であるという優れた特徴
を持つ。それは強誘電性液晶の持つ自発分極と印加電場
が直接作用して配向状態の転移を誘起するためであり、
誘電率異方性と電場の作用による応答速度より３〜４オ
ーダー速い。
て、強誘電性液晶は高速応答性であるという優れた特徴
を持つ。それは強誘電性液晶の持つ自発分極と印加電場
が直接作用して配向状態の転移を誘起するためであり、
誘電率異方性と電場の作用による応答速度より３〜４オ
ーダー速い。
【００１３】このように強誘電性液晶は極めて優れた特
性を潜在的に有しており、このような性質を利用するこ
とにより、上述した従来のＴＮ型素子の問題点の多くに
対して、かなり本質的な改善が得られる。特に、高速光
学光シャッターや、高密度、大画面ディスプレーへの応
用が期待される。
性を潜在的に有しており、このような性質を利用するこ
とにより、上述した従来のＴＮ型素子の問題点の多くに
対して、かなり本質的な改善が得られる。特に、高速光
学光シャッターや、高密度、大画面ディスプレーへの応
用が期待される。
【００１４】この強誘電性液晶層を一対の基板間に挟持
した素子で前述した様な単純マトリクス表示装置とした
場合では、例えば特開昭５９−１９３４２６号公報、特
開昭５９−１９３４２７号公報、特開昭６０−１５６０
４６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。
した素子で前述した様な単純マトリクス表示装置とした
場合では、例えば特開昭５９−１９３４２６号公報、特
開昭５９−１９３４２７号公報、特開昭６０−１５６０
４６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。
【００１５】図５は、駆動法の波形図の一例である。ま
た、図６は、マトリクス電極を配置した強誘電性液晶パ
ネルの一例の平面図である。図６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強誘電性液晶が配置されている。
た、図６は、マトリクス電極を配置した強誘電性液晶パ
ネルの一例の平面図である。図６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強誘電性液晶が配置されている。
【００１６】図５（Ａ）中のＳS は選択された走査線に
印加する選択走査波形を、ＳN は選択されていない非選
択走査波形を、ＩS は選択されたデータ線に印加する選
択情報波形（黒）を、ＩN 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（ＩS −ＳS ）と（ＩN −ＳS ）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（ＩS −Ｓ
S ）が印加された画素は黒の表示状態をとり、電圧（Ｉ
N −ＳS ）が印加された画素は白の表示状態をとる。
印加する選択走査波形を、ＳN は選択されていない非選
択走査波形を、ＩS は選択されたデータ線に印加する選
択情報波形（黒）を、ＩN 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（ＩS −ＳS ）と（ＩN −ＳS ）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（ＩS −Ｓ
S ）が印加された画素は黒の表示状態をとり、電圧（Ｉ
N −ＳS ）が印加された画素は白の表示状態をとる。
【００１７】図５（Ｂ）は図５（Ａ）に示す駆動波形
で、図７に示す表示を行ったときの時系列波形である。
で、図７に示す表示を行ったときの時系列波形である。
【００１８】図５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。
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。
【００１９】さて、図５に示した駆動波形の各パラメー
タＶS ，Ｖ1 ，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。
タＶS ，Ｖ1 ，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。
【００２０】図８は後述するバイアス比を一定に保った
まま駆動電圧（ＶS ＋Ｖ1 ）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
Δｔ＝５０μｓｅｃ、バイアス比ＶI ／（ＶI ＋ＶS ）
＝１／３に固定されている。図８の正側は図５で示した
（ＩN −ＳS ）、負側は（ＩS −ＳS ）で示した波形が
印加される。
まま駆動電圧（ＶS ＋Ｖ1 ）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
Δｔ＝５０μｓｅｃ、バイアス比ＶI ／（ＶI ＋ＶS ）
＝１／３に固定されている。図８の正側は図５で示した
（ＩN −ＳS ）、負側は（ＩS −ＳS ）で示した波形が
印加される。
【００２１】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 を電圧マージンと呼び、マト
リクス駆動可能な電圧幅となる。Ｖ3 はＦＬＣ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５（Ａ）（ＩN −ＳS ）の波形におけるＶB 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。
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 を電圧マージンと呼び、マト
リクス駆動可能な電圧幅となる。Ｖ3 はＦＬＣ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５（Ａ）（ＩN −ＳS ）の波形におけるＶB 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。
【００２２】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
に強く依存し、ΔＶの大きい液晶材料がマトリクス駆動
上非常に有利であることは言うまでもない。
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
に強く依存し、ΔＶの大きい液晶材料がマトリクス駆動
上非常に有利であることは言うまでもない。
【００２３】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印
加電圧の上下限の値及びその幅（駆動電圧マージンΔ
Ｖ）は、液晶材料間で差があり、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、液晶材料や環境温度に
対して最適駆動電圧にしておく必要がある。
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印
加電圧の上下限の値及びその幅（駆動電圧マージンΔ
Ｖ）は、液晶材料間で差があり、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、液晶材料や環境温度に
対して最適駆動電圧にしておく必要がある。
【００２４】しかしながら、実用上この様なマトリクス
表示装置の表示面積を拡大していく場合、各画素におけ
る液晶の存在環境の差（具体的には温度や電極間のセル
ギャップの差）は当然大きくなり、駆動電圧マージンが
小さな液晶では表示エリア全体に良好な画像を得ること
が出来なくなる。
表示装置の表示面積を拡大していく場合、各画素におけ
る液晶の存在環境の差（具体的には温度や電極間のセル
ギャップの差）は当然大きくなり、駆動電圧マージンが
小さな液晶では表示エリア全体に良好な画像を得ること
が出来なくなる。
【００２５】一般に、液晶の複屈折を利用した液晶素子
の場合、直交ニコル下における透過率は、下記（１）式
で表される。
の場合、直交ニコル下における透過率は、下記（１）式
で表される。
【００２６】 Ｉ／Ｉ0 ＝ｓｉｎ2 ４θa ｓｉｎ2 （Δｎｄ／λ）π （１） （１）式中、Ｉ0 は入射光強度、Ｉは透過光強度、θa
は以下で定義される見かけのチルト角、Δｎは屈折率異
方性、ｄは液晶層の膜厚、そして、λは入射光の波長で
ある。前述の非らせん構造における見かけのチルト角θ
a 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。
（１）式によれば、見かけのチルト角θa が２２．５°
の角度の時最大の透過率となり、双安定性を実現する非
らせん構造での見かけのチルト角θa は２２．５°にで
きる限り近いことが必要である。
は以下で定義される見かけのチルト角、Δｎは屈折率異
方性、ｄは液晶層の膜厚、そして、λは入射光の波長で
ある。前述の非らせん構造における見かけのチルト角θ
a 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。
（１）式によれば、見かけのチルト角θa が２２．５°
の角度の時最大の透過率となり、双安定性を実現する非
らせん構造での見かけのチルト角θa は２２．５°にで
きる限り近いことが必要である。
【００２７】しかしながら、これまで用いられてきた配
向方法、特にラビング処理したポリイミド膜による配向
方法を、前述のクラークとラガーウォルによって発表さ
れた双安定性を示す非らせん構造の強誘電性液晶に対し
て適用した場合には、下述の如き問題点を有していた。
向方法、特にラビング処理したポリイミド膜による配向
方法を、前述のクラークとラガーウォルによって発表さ
れた双安定性を示す非らせん構造の強誘電性液晶に対し
て適用した場合には、下述の如き問題点を有していた。
【００２８】即ち、従来のラビング処理したポリイミド
膜によって配向させて得られた非らせん構造の強誘電性
液晶での見かけのチルト角θa （２つの安定状態の分子
軸のなす角度の１／２）が強誘電性液晶でのチルト角
（図６に示す三角錐の頂角の１／２の角度Θ）と較べて
小さくなっていることが判明した。特に、従来のラビン
グ処理したポリイミド膜によって配向させて得た非らせ
ん構造の強誘電性液晶での見かけのチルト角θa は一般
に３°〜８°程度で、その時の透過率はせいぜい３〜５
％程度であった。
膜によって配向させて得られた非らせん構造の強誘電性
液晶での見かけのチルト角θa （２つの安定状態の分子
軸のなす角度の１／２）が強誘電性液晶でのチルト角
（図６に示す三角錐の頂角の１／２の角度Θ）と較べて
小さくなっていることが判明した。特に、従来のラビン
グ処理したポリイミド膜によって配向させて得た非らせ
ん構造の強誘電性液晶での見かけのチルト角θa は一般
に３°〜８°程度で、その時の透過率はせいぜい３〜５
％程度であった。
【００２９】ところがその後、カイラルスメクティック
液晶の非らせん構造で大きな見かけのチルト角θa を生
じ、高コントラストな画像が表示されるディスプレーを
実現するために、以下のことが発見された。
液晶の非らせん構造で大きな見かけのチルト角θa を生
じ、高コントラストな画像が表示されるディスプレーを
実現するために、以下のことが発見された。
【００３０】即ち、カイラルスメクティック液晶と、こ
の液晶を間に保持して対向すると共に、その対向面には
それぞれカイラルスメクティック液晶に電圧を印加する
ための電極が形成され、且つ液晶を配向するための一軸
性配向軸が互いに所定の角度で交差した配向処理が施さ
れた一対の基板とを備えた液晶素子において、上記スメ
クティック液晶素子のプレチルト角をα、チルト角を
Θ、液晶層の傾斜角（液晶層と基板法線とのなす角）を
δとすれば、スメクティック液晶は、下記（２）式で表
わされる配向状態を有する液晶素子であって、且つ、該
配向状態における液晶が少なくとも２つの安定状態を示
し、それらの光学軸のなす角度の１／２である見かけの
チルト角θa と該カイラルスメクティック液晶のチルト
角Θとが下記（３）式の関係を有する液晶素子であれ
ば、高コントラストな画像が表示されるディスプレーが
実現できることが明らかとなった。
の液晶を間に保持して対向すると共に、その対向面には
それぞれカイラルスメクティック液晶に電圧を印加する
ための電極が形成され、且つ液晶を配向するための一軸
性配向軸が互いに所定の角度で交差した配向処理が施さ
れた一対の基板とを備えた液晶素子において、上記スメ
クティック液晶素子のプレチルト角をα、チルト角を
Θ、液晶層の傾斜角（液晶層と基板法線とのなす角）を
δとすれば、スメクティック液晶は、下記（２）式で表
わされる配向状態を有する液晶素子であって、且つ、該
配向状態における液晶が少なくとも２つの安定状態を示
し、それらの光学軸のなす角度の１／２である見かけの
チルト角θa と該カイラルスメクティック液晶のチルト
角Θとが下記（３）式の関係を有する液晶素子であれ
ば、高コントラストな画像が表示されるディスプレーが
実現できることが明らかとなった。
【００３１】 Θ＜α＋δ 及び δ＜α （２） Θ＞θa ＞Θ／２ （３） 以下、このことについて概略を説明する。スメクティッ
ク液晶は一般に層構造を有するが、ＳｍＡ相からＳｍＣ
相又はＳｍＣ* 相に転移すると、層間隔が縮むので、図
５に示すように、層３１が上下基板の中央で折れ曲がっ
た構造（シェブロン構造）をとる。
ク液晶は一般に層構造を有するが、ＳｍＡ相からＳｍＣ
相又はＳｍＣ* 相に転移すると、層間隔が縮むので、図
５に示すように、層３１が上下基板の中央で折れ曲がっ
た構造（シェブロン構造）をとる。
【００３２】折れ曲がる方向は、図２に示すように、高
温相からＳｍＣ* 相に転移した直後に現われる配向状態
（Ｃ１配向状態）の部分３２における場合と、さらに温
度を下げた時にＣ１配向状態に混在して現われる配向状
態（Ｃ２配向状態）の部分３３における場合の２つ有り
得る。さらに、特定の配向膜と液晶の組合せを用いる
と、上記のＣ１配向状態からＣ２配向状態への転移が起
こりにくく、液晶材料によっては全くＣ２配向状態が生
じない。特に高プレチルト配向膜を用い、Θ＜α＋δの
関係を満たしている時、Ｃ１配向のコントラストが非常
に高く、Ｃ２配向のコントラストが低い。このことによ
り、表示素子として高プレチルト配向膜を用い、画面全
体をＣ１配向状態に統一し、高コントラストの２状態を
白黒表示の２状態として用いれば、従来より品位の高い
ディスプレーができる。尚、プレチルトについては以下
で説明する。
温相からＳｍＣ* 相に転移した直後に現われる配向状態
（Ｃ１配向状態）の部分３２における場合と、さらに温
度を下げた時にＣ１配向状態に混在して現われる配向状
態（Ｃ２配向状態）の部分３３における場合の２つ有り
得る。さらに、特定の配向膜と液晶の組合せを用いる
と、上記のＣ１配向状態からＣ２配向状態への転移が起
こりにくく、液晶材料によっては全くＣ２配向状態が生
じない。特に高プレチルト配向膜を用い、Θ＜α＋δの
関係を満たしている時、Ｃ１配向のコントラストが非常
に高く、Ｃ２配向のコントラストが低い。このことによ
り、表示素子として高プレチルト配向膜を用い、画面全
体をＣ１配向状態に統一し、高コントラストの２状態を
白黒表示の２状態として用いれば、従来より品位の高い
ディスプレーができる。尚、プレチルトについては以下
で説明する。
【００３３】上記のようにＣ２配向状態を生ぜずにＣ１
配向状態を実現するためには以下のような条件を満たす
ことが必要であると結論される。即ち、図３に示すよう
に、Ｃ１配向及びＣ２配向での基板近くのディレクタ
は、それぞれ図３（ａ）及び（ｂ）に示すコーン４１上
にある。よく知られているように、ラビングによって基
板界面の液晶分子は、基板に対してプレチルトと呼ばれ
る角度をなし、その方向はラビング方向（図３でいえば
矢印Ａ方向）に向かって液晶分子が頭をもたげる（先端
が浮いた格好になる）向きである。以上のことにより、
液晶のチルト角Θ、プレチルト角α及び層傾斜角δの間
には、下記（４）式の関係が成り立っていなければなら
ない。
配向状態を実現するためには以下のような条件を満たす
ことが必要であると結論される。即ち、図３に示すよう
に、Ｃ１配向及びＣ２配向での基板近くのディレクタ
は、それぞれ図３（ａ）及び（ｂ）に示すコーン４１上
にある。よく知られているように、ラビングによって基
板界面の液晶分子は、基板に対してプレチルトと呼ばれ
る角度をなし、その方向はラビング方向（図３でいえば
矢印Ａ方向）に向かって液晶分子が頭をもたげる（先端
が浮いた格好になる）向きである。以上のことにより、
液晶のチルト角Θ、プレチルト角α及び層傾斜角δの間
には、下記（４）式の関係が成り立っていなければなら
ない。
【００３４】Ｃ１配向の時 Θ＋δ＞α Ｃ２配向の時 Θ−δ＞α （４） 従って、上述のようにＣ２配向を生ぜず、Ｃ１配向を生
じさせるための条件は、下記（５）式で表わされる。
じさせるための条件は、下記（５）式で表わされる。
【００３５】 Θ−δ＜α つまり Θ＜α＋δ （５） さらに界面の分子が一方の位置から他方の位置へ電界に
よって移るスイッチングの際に受けるトルクの簡単な考
察により、界面分子のスイッチングが起こりやすい条件
として、下記（６）式が得られる。
よって移るスイッチングの際に受けるトルクの簡単な考
察により、界面分子のスイッチングが起こりやすい条件
として、下記（６）式が得られる。
【００３６】 α＞δ （６） よって、Ｃ１配向状態をより安定に形成させるには
（５）式に加えて（６）式の関係を満たすことが効果的
である。
（５）式に加えて（６）式の関係を満たすことが効果的
である。
【００３７】（５）式及び（６）式の条件下でさらに実
験を進めた結果、液晶の見かけのチルト角θa も、
（５）式及び（６）式の条件を満たさない従来の場合の
３°〜８°程度から（５）式及び（６）式の条件を満た
す場合の８°〜１６°程度にまで増大し、液晶のチルト
角Θとの間に下記（７）式の関係式が成り立つことが経
験的に得られた。
験を進めた結果、液晶の見かけのチルト角θa も、
（５）式及び（６）式の条件を満たさない従来の場合の
３°〜８°程度から（５）式及び（６）式の条件を満た
す場合の８°〜１６°程度にまで増大し、液晶のチルト
角Θとの間に下記（７）式の関係式が成り立つことが経
験的に得られた。
【００３８】 Θ＞θa ＞Θ／２ （７） 以上のように、（５），（６）及び（７）式の条件を満
足すれば、高コントラストな画像が表示されるディスプ
レーが実現できることが明らかとなった。
足すれば、高コントラストな画像が表示されるディスプ
レーが実現できることが明らかとなった。
【００３９】この点について更に説明を加える。（５）
式で表わされる配向状態にすると、Ｃ１配向状態におい
て４つの状態が存在する。
式で表わされる配向状態にすると、Ｃ１配向状態におい
て４つの状態が存在する。
【００４０】図４はＣ１配向の各状態における基板間の
各位置でのダイレクターの配置を示す模式図である。図
中の４５〜４８は各状態においてダイレクターをコーン
の底面に投影し、これを底面方向からみた図を示してお
り、４５および４６がスプレイ状態、４７および４８が
ユニフォーム状態（双安定状態）と考えられるダイレク
ターの配置である。同図から分かるとおり、ユニフォー
ムの２状態４７と４８においては、上下いずれかの液晶
分子の位置がスプレイ状態の位置と入れ替わっており、
ダイレクターが上下基板間でねじれていない。
各位置でのダイレクターの配置を示す模式図である。図
中の４５〜４８は各状態においてダイレクターをコーン
の底面に投影し、これを底面方向からみた図を示してお
り、４５および４６がスプレイ状態、４７および４８が
ユニフォーム状態（双安定状態）と考えられるダイレク
ターの配置である。同図から分かるとおり、ユニフォー
ムの２状態４７と４８においては、上下いずれかの液晶
分子の位置がスプレイ状態の位置と入れ替わっており、
ダイレクターが上下基板間でねじれていない。
【００４１】ユニフォーム配向状態では（７）式の関係
式が成り立ち、液晶の見かけのチルト角θa が大きく、
高コントラストを実現できるものである。
式が成り立ち、液晶の見かけのチルト角θa が大きく、
高コントラストを実現できるものである。
【００４２】また、Ｃ１ユニフォーム配向状態を安定に
形成し、良好な配向性を得るために上下基板のラビング
方向を１°〜２５°（交差角）の範囲でずらしたクロス
ラビングも極めて効果がある。
形成し、良好な配向性を得るために上下基板のラビング
方向を１°〜２５°（交差角）の範囲でずらしたクロス
ラビングも極めて効果がある。
【００４３】
【発明が解決しようとする課題】実用上、ディスプレイ
としての使用温度範囲を５〜３５℃程度とした場合、素
子周辺からの熱蓄積により、液晶素子自身の環境温度は
１０〜５０℃程度になる。通常の強誘電性液晶を用いた
ディスプレイでは、このすべての温度範囲で良好な画質
を保つことは実現されていないのが現状である。特に高
温度領域における駆動マージンの確保は大きな課題とな
っている。
としての使用温度範囲を５〜３５℃程度とした場合、素
子周辺からの熱蓄積により、液晶素子自身の環境温度は
１０〜５０℃程度になる。通常の強誘電性液晶を用いた
ディスプレイでは、このすべての温度範囲で良好な画質
を保つことは実現されていないのが現状である。特に高
温度領域における駆動マージンの確保は大きな課題とな
っている。
【００４４】室温付近の温度では、Ｃ１ユニフォーム配
向状態の高コントラストの良好な画像を実現できても、
高温域ではスプレイ配向状態の配向になることが多い。
このため、高温域では、駆動マージンの減少が大きく、
使用環境温度範囲内で良好な画像や駆動マージンを実現
できているとは言い難かった。
向状態の高コントラストの良好な画像を実現できても、
高温域ではスプレイ配向状態の配向になることが多い。
このため、高温域では、駆動マージンの減少が大きく、
使用環境温度範囲内で良好な画像や駆動マージンを実現
できているとは言い難かった。
【００４５】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、高温におけ
る駆動マージンの減少について、液晶組成物のチルト角
（Θ）と層の傾斜角（δ）との関係について着目し、さ
らにチルト角（Θ）と層の傾斜角（δ）、自発分極（Ｐ
ｓ）の関係について着目し、本発明に基づく素子構成に
おいてある条件を満たせば、高温において駆動マージン
の広い素子とすることができることを発見した。
上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、高温におけ
る駆動マージンの減少について、液晶組成物のチルト角
（Θ）と層の傾斜角（δ）との関係について着目し、さ
らにチルト角（Θ）と層の傾斜角（δ）、自発分極（Ｐ
ｓ）の関係について着目し、本発明に基づく素子構成に
おいてある条件を満たせば、高温において駆動マージン
の広い素子とすることができることを発見した。
【００４６】即ち、本発明はカイラルスメクティック液
晶と、該液晶を挟持して対向すると共にその対向面にそ
れぞれ上記液晶に電圧を印加するための電極が形成さ
れ、且つ液晶を配向するための一軸性配向軸が互いに所
定の角度で交差又は平行の配向処理が施された一対の基
板とを備えた液晶素子において、液晶素子のプレチルト
角をα（度）、１０℃から５５℃の温度範囲での上記液
晶のチルト角をΘ（度）、液晶層の傾斜角をδ（度）と
すると、上記液晶は下記（Ｉ）式で表わされる配向状態
を有し、且つこの配向状態において少なくとも２つの安
定状態を示し、それらの光学軸のなす角度の１／２であ
る見かけのチルト角θa （度）とチルト角Θとが下記
（ＩＩ）式の関係を満足し、 Θ＜α＋δ 及び δ＜α （Ｉ） Θ＞θa ＞Θ／２ （ＩＩ） さらに、液晶組成物の自発分極の大きさをＰｓ（ｎＣ／
ｃｍ2 ）としたとき、５５℃におけるＰｓ，Θ，δが下
記（ＩＩＩ）式及び（ＩＶ）式
晶と、該液晶を挟持して対向すると共にその対向面にそ
れぞれ上記液晶に電圧を印加するための電極が形成さ
れ、且つ液晶を配向するための一軸性配向軸が互いに所
定の角度で交差又は平行の配向処理が施された一対の基
板とを備えた液晶素子において、液晶素子のプレチルト
角をα（度）、１０℃から５５℃の温度範囲での上記液
晶のチルト角をΘ（度）、液晶層の傾斜角をδ（度）と
すると、上記液晶は下記（Ｉ）式で表わされる配向状態
を有し、且つこの配向状態において少なくとも２つの安
定状態を示し、それらの光学軸のなす角度の１／２であ
る見かけのチルト角θa （度）とチルト角Θとが下記
（ＩＩ）式の関係を満足し、 Θ＜α＋δ 及び δ＜α （Ｉ） Θ＞θa ＞Θ／２ （ＩＩ） さらに、液晶組成物の自発分極の大きさをＰｓ（ｎＣ／
ｃｍ2 ）としたとき、５５℃におけるＰｓ，Θ，δが下
記（ＩＩＩ）式及び（ＩＶ）式
【００４７】
【数３】 の関係を満足することを特徴とする液晶素子を提供する
ものである。
ものである。
【００４８】上記本発明において、前記５５℃における
Ｐｓ，Θ，δが下記（Ｖ）式及び（ＶＩ）式
Ｐｓ，Θ，δが下記（Ｖ）式及び（ＶＩ）式
【００４９】
【数４】 の関係を満足することが好ましく、また、前記液晶は、
スメクティックＡ相からカイラルスメクティックＣ相へ
の相転移温度が６０℃以上であることが好ましい。
スメクティックＡ相からカイラルスメクティックＣ相へ
の相転移温度が６０℃以上であることが好ましい。
【００５０】前述した様に、高温域における駆動マージ
ンを減少させる大きな要因として、Ｃ１ユニフォーム配
向状態が不安定となり、スプレイ配向状態が現われやす
いことが挙げられる。
ンを減少させる大きな要因として、Ｃ１ユニフォーム配
向状態が不安定となり、スプレイ配向状態が現われやす
いことが挙げられる。
【００５１】本発明者らは、シェブロン構造の明瞭性を
示す液晶層の傾斜角δと、電界による液晶分子のスイッ
チングの２つの安定状態位置の角度であるチルト角の大
きさΘ、および基板界面からの液晶分子に対する電気的
相互作用を表わす最も大きなパラメータである液晶組成
物の自発分極の大きさＰｓの３つの液晶物性パラメータ
の関係が、ある最適な範囲からはずれたとき、Ｃ１ユニ
フォーム配向状態が不安定になり、また高温域の駆動マ
ージンが大巾に減少する事実を見い出した。
示す液晶層の傾斜角δと、電界による液晶分子のスイッ
チングの２つの安定状態位置の角度であるチルト角の大
きさΘ、および基板界面からの液晶分子に対する電気的
相互作用を表わす最も大きなパラメータである液晶組成
物の自発分極の大きさＰｓの３つの液晶物性パラメータ
の関係が、ある最適な範囲からはずれたとき、Ｃ１ユニ
フォーム配向状態が不安定になり、また高温域の駆動マ
ージンが大巾に減少する事実を見い出した。
【００５２】即ち、本発明者らは、数多くの液晶組成
物、素子構成を組み合せた様々な液晶素子について高温
駆動マージンの測定等の実験をくり返した結果、前記
（Ｉ）式及び（ＩＩ）式を満足すると共に、前記（ＩＩ
Ｉ）式、より好ましくは（Ｖ）式の関係を満足し、更に
は前記（ＩＶ）式、より好ましくは（ＶＩ）式を満足す
ることにより、Ｃ１ユニフォーム配向状態を高温域にお
いても安定化でき、高温域における駆動マージンを十分
に確保することができることを見い出したのである。
物、素子構成を組み合せた様々な液晶素子について高温
駆動マージンの測定等の実験をくり返した結果、前記
（Ｉ）式及び（ＩＩ）式を満足すると共に、前記（ＩＩ
Ｉ）式、より好ましくは（Ｖ）式の関係を満足し、更に
は前記（ＩＶ）式、より好ましくは（ＶＩ）式を満足す
ることにより、Ｃ１ユニフォーム配向状態を高温域にお
いても安定化でき、高温域における駆動マージンを十分
に確保することができることを見い出したのである。
【００５３】本発明において、５５℃における各パラメ
ータの関係を示した理由は、高温（３５℃）使用環境下
では液晶素子自身の環境温度がほぼ５０℃付近となるた
め、５０℃付近で良好な画質と駆動マージンを保障する
ためには、この上限環境温度以上において良好な画質と
駆動マージンをもつことが必要になるためである。
ータの関係を示した理由は、高温（３５℃）使用環境下
では液晶素子自身の環境温度がほぼ５０℃付近となるた
め、５０℃付近で良好な画質と駆動マージンを保障する
ためには、この上限環境温度以上において良好な画質と
駆動マージンをもつことが必要になるためである。
【００５４】このとき、５５℃において駆動電圧マージ
ンが最低でも存在すること、さらに５５℃で駆動電圧マ
ージンが３．４Ｖ以上あれば、５０℃において良好な画
像を表示するのに十分な広い駆動マージンを確保できる
ことが判っている。
ンが最低でも存在すること、さらに５５℃で駆動電圧マ
ージンが３．４Ｖ以上あれば、５０℃において良好な画
像を表示するのに十分な広い駆動マージンを確保できる
ことが判っている。
【００５５】本発明においては、配向状態を有するため
の条件式のうちの一つとして、 δ＜α 式（Ｉ） とあるようにプレチルト角αに対して一定の下限値を与
えている。
の条件式のうちの一つとして、 δ＜α 式（Ｉ） とあるようにプレチルト角αに対して一定の下限値を与
えている。
【００５６】上記のような下限値より大きなαとするこ
とにより、前述したようにＣ１ユニフォーム配向の状態
が安定化されているわけであるが、高温状態における駆
動マージンの減少問題の一方で、マトリクス駆動時には
本来のＣ１ユニフォーム配向の中に微小な領域ではある
がスプレイ配向が現れてくることがある。
とにより、前述したようにＣ１ユニフォーム配向の状態
が安定化されているわけであるが、高温状態における駆
動マージンの減少問題の一方で、マトリクス駆動時には
本来のＣ１ユニフォーム配向の中に微小な領域ではある
がスプレイ配向が現れてくることがある。
【００５７】これを防止するための条件としては、画像
表示を行う全温度範囲において、下記（ＶＩＩ）式 Θ＜α （ＶＩＩ） の条件を満たすことがあげられる。この条件からはずれ
るとき、すなわちΘがα以上の場合には、マトリクス駆
動時にＣ１スプレイ配向が混在してくる傾向にある。
表示を行う全温度範囲において、下記（ＶＩＩ）式 Θ＜α （ＶＩＩ） の条件を満たすことがあげられる。この条件からはずれ
るとき、すなわちΘがα以上の場合には、マトリクス駆
動時にＣ１スプレイ配向が混在してくる傾向にある。
【００５８】また、これとは別の低温時（１０℃程度）
の条件下においても、やはりマトリクス駆動時に良好な
画像を得ることのできるＣ１ユニフォーム配向以外の好
ましくない配向状態としてＣ２配向状態を呈する領域が
微かではあるが出現する場合がある。この現象により駆
動電圧や周波数などの駆動条件に対して、大きな影響が
みられるが、液晶材料のδがΘに比べてかなり小さいと
きにのみ現れるものであり、これを防止するための条件
として、低温（１０℃程度）条件下においては、下記
（ＶＩＩＩ）式 δ＞Θ／３ （ＶＩＩＩ） より好ましくは、（ＩＸ）式 δ＞Θ／２ （ＩＸ） の条件をみたすことがあげられる。
の条件下においても、やはりマトリクス駆動時に良好な
画像を得ることのできるＣ１ユニフォーム配向以外の好
ましくない配向状態としてＣ２配向状態を呈する領域が
微かではあるが出現する場合がある。この現象により駆
動電圧や周波数などの駆動条件に対して、大きな影響が
みられるが、液晶材料のδがΘに比べてかなり小さいと
きにのみ現れるものであり、これを防止するための条件
として、低温（１０℃程度）条件下においては、下記
（ＶＩＩＩ）式 δ＞Θ／３ （ＶＩＩＩ） より好ましくは、（ＩＸ）式 δ＞Θ／２ （ＩＸ） の条件をみたすことがあげられる。
【００５９】図１は、本発明の液晶素子の一例を模式的
に示す断面図である。この液晶素子は、同図に示すよう
に、カイラルスメクティック液晶１５と、この液晶１５
を挟持して対向すると共にその対向面にはそれぞれカイ
ラルスメクティック液晶に電圧を印加するための電極１
２ａ，１２ｂが形成され、且つ液晶を配向するための一
軸性配向軸が互いに所定の角度で交差した配向処理が施
された一対の基板１１ａ，１１ｂとを備える。
に示す断面図である。この液晶素子は、同図に示すよう
に、カイラルスメクティック液晶１５と、この液晶１５
を挟持して対向すると共にその対向面にはそれぞれカイ
ラルスメクティック液晶に電圧を印加するための電極１
２ａ，１２ｂが形成され、且つ液晶を配向するための一
軸性配向軸が互いに所定の角度で交差した配向処理が施
された一対の基板１１ａ，１１ｂとを備える。
【００６０】基板１１ａと１１ｂはガラス板で構成さ
れ、それぞれＩｎ2 Ｏ3 やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉ
ｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極１２ａと１２ｂで被覆さ
れている。そして、その上に２００〜３０００Å厚のＳ
ｉＯ2 膜、ＴｉＯ2 膜、Ｔａ2Ｏ5 膜等の絶縁膜１３ａ
と１３ｂ、及びポリイミドで形成した５０〜１０００Å
厚の配向制御膜１４ａと１４ｂとがそれぞれ積層されて
いる。ここでは、透明電極１２ａと１２ｂが設けられた
ガラス基板１１ａ，１１ｂ上に、酸化タンタルの薄膜を
スパッタ法で形成し、その上に下記構造式１で示される
日立化成（株）製のポリアミド酸ＬＱ１８０２の１％Ｎ
ＭＰ溶液をスピンナで塗布し、２７０℃で１時間焼成す
ることにより構成している。
れ、それぞれＩｎ2 Ｏ3 やＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉ
ｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明電極１２ａと１２ｂで被覆さ
れている。そして、その上に２００〜３０００Å厚のＳ
ｉＯ2 膜、ＴｉＯ2 膜、Ｔａ2Ｏ5 膜等の絶縁膜１３ａ
と１３ｂ、及びポリイミドで形成した５０〜１０００Å
厚の配向制御膜１４ａと１４ｂとがそれぞれ積層されて
いる。ここでは、透明電極１２ａと１２ｂが設けられた
ガラス基板１１ａ，１１ｂ上に、酸化タンタルの薄膜を
スパッタ法で形成し、その上に下記構造式１で示される
日立化成（株）製のポリアミド酸ＬＱ１８０２の１％Ｎ
ＭＰ溶液をスピンナで塗布し、２７０℃で１時間焼成す
ることにより構成している。
【００６１】
【化１】
【００６２】配向制御膜１４ａと１４ｂは、配向方向が
下側の配向制御膜１４ｂを基準として上側の配向制御膜
１４ａが上側の配向制御膜１４ａの方からみて左回りに
６°の交差角を有するように一軸性配向処理を行ない、
且つ同一向きになるようにラビング処理（矢印Ａ方向）
してある。以下、ここではこのように交差角を定義す
る。基板１１ａと１１ｂとの間の距離は、カイラルスメ
クティック液晶１５のらせん配列構造の形成を抑制する
のに十分に小さい距離、例えば０．１〜３μｍに設定さ
れる。ここでは、１．２〜１．３μｍとしている。この
距離は、基板１１ａと１１ｂとの間に配置したビーズス
ペーサ１６（シリカビーズ、アルミナビーズ等）によっ
て保持されている。
下側の配向制御膜１４ｂを基準として上側の配向制御膜
１４ａが上側の配向制御膜１４ａの方からみて左回りに
６°の交差角を有するように一軸性配向処理を行ない、
且つ同一向きになるようにラビング処理（矢印Ａ方向）
してある。以下、ここではこのように交差角を定義す
る。基板１１ａと１１ｂとの間の距離は、カイラルスメ
クティック液晶１５のらせん配列構造の形成を抑制する
のに十分に小さい距離、例えば０．１〜３μｍに設定さ
れる。ここでは、１．２〜１．３μｍとしている。この
距離は、基板１１ａと１１ｂとの間に配置したビーズス
ペーサ１６（シリカビーズ、アルミナビーズ等）によっ
て保持されている。
【００６３】カイラルスメクティック液晶１５は、双安
定性配向状態を生じている。１７ａ，１７ｂは偏光板で
ある。
定性配向状態を生じている。１７ａ，１７ｂは偏光板で
ある。
【００６４】この液晶素子においては、前記（Ｉ）及び
（ＩＩ）式が満足されている。
（ＩＩ）式が満足されている。
【００６５】本発明に係る液晶のチルト角Θ（度）、層
の傾斜角δ（度）、プレチルト角α（度）、見かけのチ
ルト角θa （度）及びＰｓ（ｎＣ／ｃｍ2 ）は以下のよ
うにして測定した。
の傾斜角δ（度）、プレチルト角α（度）、見かけのチ
ルト角θa （度）及びＰｓ（ｎＣ／ｃｍ2 ）は以下のよ
うにして測定した。
【００６６】液晶のチルト角Θの測定 ±３０Ｖ〜±５０Ｖ、１００ＨｚのＡＣ電圧をＦＬＣ素
子の上下基板間に印加しながら直交クロスニコル下、そ
の間に配置されたＦＬＣ素子を偏光板と平行に回転さ
せ、フォトマル（浜松フォトニクス（株）製）で光学応
答を検知しながら第１の消光位（透過率が最も低くなる
位置）と第２の消光位を捜す。この時の第１の消光位か
ら第２の消光位までの角度の１／２を液晶のチルト角Θ
とした。
子の上下基板間に印加しながら直交クロスニコル下、そ
の間に配置されたＦＬＣ素子を偏光板と平行に回転さ
せ、フォトマル（浜松フォトニクス（株）製）で光学応
答を検知しながら第１の消光位（透過率が最も低くなる
位置）と第２の消光位を捜す。この時の第１の消光位か
ら第２の消光位までの角度の１／２を液晶のチルト角Θ
とした。
【００６７】見かけのチルト角θa の測定 液晶の閾値の単発パルスを印加した後、無電界下、且つ
直交クロスニコル下、その間に配置されたＦＬＣ素子を
偏光板と水平に回転させ第１の消光位を捜し、次に上記
の単発パルスと逆極性のパルスを印加した後、無電界
下、第２の消光位を捜す。この時の第１の消光位から第
２の消光位までの角度の１／２を見かけのチルト角θa
とした。
直交クロスニコル下、その間に配置されたＦＬＣ素子を
偏光板と水平に回転させ第１の消光位を捜し、次に上記
の単発パルスと逆極性のパルスを印加した後、無電界
下、第２の消光位を捜す。この時の第１の消光位から第
２の消光位までの角度の１／２を見かけのチルト角θa
とした。
【００６８】層の傾斜角δの測定 基本的にはクラークやラガーウォルによって発表された
方法（Ｊａｐａｎ Ｄｉｓｐｌａｙ‘８６，Ｓｅｐ．３
０〜Ｏｃｔ．２，１９８６，ｐｐ．４５６〜４５８）或
いは大内らの方法（Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ．，２７（５）（１
９８８）ｐｐ．７２５〜７２８）と同様の方法を用い
た。
方法（Ｊａｐａｎ Ｄｉｓｐｌａｙ‘８６，Ｓｅｐ．３
０〜Ｏｃｔ．２，１９８６，ｐｐ．４５６〜４５８）或
いは大内らの方法（Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ．，２７（５）（１
９８８）ｐｐ．７２５〜７２８）と同様の方法を用い
た。
【００６９】測定装置は回転対陰極方式のＭＡＣサイエ
ンス社製Ｘ線回折装置を用い、銅のＫα線を分析線とし
た。液晶セルには基板ガラスとしてＸ線の吸収を極力低
減するために８０μｍ厚ガラス（コーニング社製商品名
マイクロシート）を用い、その他は通常のセル化工程を
そのまま使用した。液晶の層間隔の測定は、バルク液晶
を試料ガラス上に塗り、通常の粉末Ｘ線回折と同様に２
θ／θｓｃａｎを行って求めた。
ンス社製Ｘ線回折装置を用い、銅のＫα線を分析線とし
た。液晶セルには基板ガラスとしてＸ線の吸収を極力低
減するために８０μｍ厚ガラス（コーニング社製商品名
マイクロシート）を用い、その他は通常のセル化工程を
そのまま使用した。液晶の層間隔の測定は、バルク液晶
を試料ガラス上に塗り、通常の粉末Ｘ線回折と同様に２
θ／θｓｃａｎを行って求めた。
【００７０】傾斜角δの測定は、前記と同じ８０μｍ厚
ガラスをスペーサとして８０μｍギャップのセルを形成
し、電磁石中で基板と平行な方向に磁場をかけながら等
方相から徐冷し、水平配向処理を施したセルを用意し
た。これに前記層間隔を得た回折角２θにＸ線検出器を
合わせ、セルをθスキャンし、前記文献に示された方法
でδを算出した。尚、この測定法によるδの値は、セル
厚依存性をほぼ排除した液晶組成物固有のものである。
ガラスをスペーサとして８０μｍギャップのセルを形成
し、電磁石中で基板と平行な方向に磁場をかけながら等
方相から徐冷し、水平配向処理を施したセルを用意し
た。これに前記層間隔を得た回折角２θにＸ線検出器を
合わせ、セルをθスキャンし、前記文献に示された方法
でδを算出した。尚、この測定法によるδの値は、セル
厚依存性をほぼ排除した液晶組成物固有のものである。
【００７１】自発分極Ｐｓの測定 三角波法を用い測定した。
【００７２】プレチルト角αの測定 Ｊ．Ｊ．Ａ．Ｐ．１９（１９８０）Ｎｏ．１０，Ｓｈｏ
ｒｔ Ｎｏｔｅｓ ２０１３に記載されている方法（ク
リスタルローテーション法）に従って求めた。
ｒｔ Ｎｏｔｅｓ ２０１３に記載されている方法（ク
リスタルローテーション法）に従って求めた。
【００７３】つまり、ラビングした基板を平行かつ反対
方向に貼り合わせて、セルギャップ２０μｍのセルを作
成し、チッソ社製強誘電性液晶ＣＳ−１０１４に以下の
構造式で示される化合物を重量比で２０％混合したもの
を標準液晶として封入し測定を行なった。
方向に貼り合わせて、セルギャップ２０μｍのセルを作
成し、チッソ社製強誘電性液晶ＣＳ−１０１４に以下の
構造式で示される化合物を重量比で２０％混合したもの
を標準液晶として封入し測定を行なった。
【００７４】
【化２】
【００７５】なお、この混合した液晶組成物は、１０〜
５５℃でＳｍＡ相を示す。
５５℃でＳｍＡ相を示す。
【００７６】測定方法は、液晶セルを上下基板に垂直か
つ配向処理軸を含む面で回転させながら、回転軸と４５
°の角度をなす偏光面をもつヘリウム・ネオンレーザ光
を回転軸に垂直な方向から照射して、その反対側で入射
偏光面と平行な透過軸をもつ偏向板を通してフォトダイ
オードで透過光強度を測定した。
つ配向処理軸を含む面で回転させながら、回転軸と４５
°の角度をなす偏光面をもつヘリウム・ネオンレーザ光
を回転軸に垂直な方向から照射して、その反対側で入射
偏光面と平行な透過軸をもつ偏向板を通してフォトダイ
オードで透過光強度を測定した。
【００７７】干渉によってできた透過光強度の双曲線群
の中心となる角と液晶セルに垂直な線とのなす角度をφ
X とし下式に代入してプレチルト角αを求めた。
の中心となる角と液晶セルに垂直な線とのなす角度をφ
X とし下式に代入してプレチルト角αを求めた。
【００７８】
【数５】 ｎo ：常光屈折率 ｎe ：異常光屈折率
【００７９】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００８０】実施例１ 下記構造をもつ液晶性化合物
【００８１】
【化３】 を主な構成成分とした液晶組成物１−Ａ〜１−Ｒを作成
した（但し１−ＣはＭｅｒｃｋ社製ＺＬＩ−３７７４で
ある）。この液晶組成物の相転移温度ならびに３０℃，
５５℃の自発分極（Ｐｓ），チルト角（Θ），層の傾斜
角（δ）を下記に示す。
した（但し１−ＣはＭｅｒｃｋ社製ＺＬＩ−３７７４で
ある）。この液晶組成物の相転移温度ならびに３０℃，
５５℃の自発分極（Ｐｓ），チルト角（Θ），層の傾斜
角（δ）を下記に示す。
【００８２】
【表１】
【００８３】
【表２】
【００８４】次に、これらの液晶組成物の光学的な応答
を以下の手順で作成したセルを用いて、観察した。
を以下の手順で作成したセルを用いて、観察した。
【００８５】透明電極の付いたガラス基板上に酸化タン
タルの薄膜をスパッタ法で形成し、その上に前述の構造
式１で示される日立化成（株）製のポリアミド酸ＬＱ１
８０２の１％ＮＭＰ溶液をスピンナで塗布し、２７０℃
で１時間焼成した。
タルの薄膜をスパッタ法で形成し、その上に前述の構造
式１で示される日立化成（株）製のポリアミド酸ＬＱ１
８０２の１％ＮＭＰ溶液をスピンナで塗布し、２７０℃
で１時間焼成した。
【００８６】次にこの基板をラビングし、同じ処理をし
たもう１枚の基板と８°の交差角（前述）を持ち、且つ
同方向になるように１．２〜１．３μｍ前後のギャップ
を保って貼り合せ、セルを作成した。該セルのプレチル
ト角αはクリスタルローテーション法により１８°であ
った。
たもう１枚の基板と８°の交差角（前述）を持ち、且つ
同方向になるように１．２〜１．３μｍ前後のギャップ
を保って貼り合せ、セルを作成した。該セルのプレチル
ト角αはクリスタルローテーション法により１８°であ
った。
【００８７】このセルに液晶組成物１−Ａ〜１−Ｒを等
方性液体状態で注入し、等方相から２０℃／ｈで２５℃
まで徐冷することにより、強誘電性液晶素子を作成し
た。
方性液体状態で注入し、等方相から２０℃／ｈで２５℃
まで徐冷することにより、強誘電性液晶素子を作成し
た。
【００８８】この強誘電性液晶素子を用いて、３０℃及
び５５℃における配向性を観察すると共に、図９に示す
駆動波形（１／３バイアス比）で駆動マージンΔＶ（Ｖ
3 −Ｖ1 ）を測定し駆動性を観察した（但し、ΔＴはＶ
1＝１５Ｖになるように設定した）。
び５５℃における配向性を観察すると共に、図９に示す
駆動波形（１／３バイアス比）で駆動マージンΔＶ（Ｖ
3 −Ｖ1 ）を測定し駆動性を観察した（但し、ΔＴはＶ
1＝１５Ｖになるように設定した）。
【００８９】尚、図９のＳN 、ＳN+1 、ＳN+2 は走査線
に印加した電圧波形を表しており、Ｉは代表的な情報線
に印加した電圧波形を表している。（ＳN −Ｉ）と（Ｓ
N+1−Ｉ）は、走査線ＳN ，ＳN+1 と情報線Ｉとの交差
部に印加された合成波形である。
に印加した電圧波形を表しており、Ｉは代表的な情報線
に印加した電圧波形を表している。（ＳN −Ｉ）と（Ｓ
N+1−Ｉ）は、走査線ＳN ，ＳN+1 と情報線Ｉとの交差
部に印加された合成波形である。
【００９０】以下に本実施例における測定結果を示す
が、ここにおける配向性とは、未駆動時のＣ１ユニフォ
ーム配向の配向を示し、駆動性とは、駆動（スイッチン
グ）時のＣ１ユニフォーム配向を維持した駆動性を示
す。
が、ここにおける配向性とは、未駆動時のＣ１ユニフォ
ーム配向の配向を示し、駆動性とは、駆動（スイッチン
グ）時のＣ１ユニフォーム配向を維持した駆動性を示
す。
【００９１】また、駆動電圧マージンのパラメータは、
（Ｖ3 −Ｖ1 ）／（Ｖ3 ＋Ｖ1 ）で定義し、この値が大
きい方が駆動電圧の余裕度が大きい事を示している。
（Ｖ3 −Ｖ1 ）／（Ｖ3 ＋Ｖ1 ）で定義し、この値が大
きい方が駆動電圧の余裕度が大きい事を示している。
【００９２】配向性、および駆動性のランクは次のよう
にした。
にした。
【００９３】配向性 ○ Ｃ１ユニフォーム配向 × Ｃ１ユニフォーム配向以外（スプレイ配向） 駆動性 ○ Ｃ１ユニフォーム配向のスイッチング × Ｃ１ユニフォーム配向以外（スプレイ配向）のスイ
ッチング
ッチング
【００９４】
【表３】
【００９５】
【表４】
【００９６】本実施例から明らかな様に、本発明中の条
件式 Θ×δ＞７０， Θ×δ／Ｐｓ＞２０ を満足する液晶組成物（１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｄ，１−
Ｅ，１−Ｇ，１−Ｈ，１−Ｉ，１−Ｊ，１−Ｋ，１−
Ｌ，１−Ｏ，１−Ｐ，１−Ｑ）を含有する液晶素子は、
５５℃において駆動電圧マージンが確保されている。
件式 Θ×δ＞７０， Θ×δ／Ｐｓ＞２０ を満足する液晶組成物（１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｄ，１−
Ｅ，１−Ｇ，１−Ｈ，１−Ｉ，１−Ｊ，１−Ｋ，１−
Ｌ，１−Ｏ，１−Ｐ，１−Ｑ）を含有する液晶素子は、
５５℃において駆動電圧マージンが確保されている。
【００９７】 さらに、Θ×δ＞９０， Θ×δ／Ｐｓ＞２５ を満足する液晶組成物（１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｄ，１−
Ｇ，１−Ｈ，１−Ｉ，１−Ｊ，１−Ｋ，１−Ｌ，１−
Ｏ）を含有する液晶素子は、５５℃において駆動電圧マ
ージンが３．４Ｖ以上あり、十分に高温域での駆動マー
ジンが広い液晶素子とすることができる。
Ｇ，１−Ｈ，１−Ｉ，１−Ｊ，１−Ｋ，１−Ｌ，１−
Ｏ）を含有する液晶素子は、５５℃において駆動電圧マ
ージンが３．４Ｖ以上あり、十分に高温域での駆動マー
ジンが広い液晶素子とすることができる。
【００９８】但し、液晶組成物１−Ｂを含有する液晶素
子は、５５℃における駆動電圧マージンの広い液晶素子
であるが、３０℃においてδ＜αおよびΘ／２＜θa ＜
Θの条件を満たさなかったため、３０℃でユニフォーム
配向にならなかった。また、液晶組成物１−Ｃを含有す
る液晶素子も、３０℃においてδ＜αおよびΘ／２＜θ
a ＜Θの条件を満たさなかったため、３０℃でユニフォ
ーム配向にならなかった。
子は、５５℃における駆動電圧マージンの広い液晶素子
であるが、３０℃においてδ＜αおよびΘ／２＜θa ＜
Θの条件を満たさなかったため、３０℃でユニフォーム
配向にならなかった。また、液晶組成物１−Ｃを含有す
る液晶素子も、３０℃においてδ＜αおよびΘ／２＜θ
a ＜Θの条件を満たさなかったため、３０℃でユニフォ
ーム配向にならなかった。
【００９９】実施例２ 下記構造をもつ液晶性化合物
【０１００】
【化４】 を主な構成成分とした液晶組成物２−Ａを作成した。
【０１０１】この液晶組成物２−Ａに下記液晶性化合物
【０１０２】
【化５】 を９９：１，９８：２，９７：３，９５：５，９２：
８，９０：１０の比率で混合した液晶組成物２−Ｂ，２
−Ｃ，２−Ｄ，２−Ｅ，２−Ｆ，２−Ｇをそれぞれ作成
した。
８，９０：１０の比率で混合した液晶組成物２−Ｂ，２
−Ｃ，２−Ｄ，２−Ｅ，２−Ｆ，２−Ｇをそれぞれ作成
した。
【０１０３】この液晶組成物の相転移温度ならびに３０
℃，５５℃の自発分極（Ｐｓ），チルト角（Θ），層の
傾斜角（δ）を下記に示す。
℃，５５℃の自発分極（Ｐｓ），チルト角（Θ），層の
傾斜角（δ）を下記に示す。
【０１０４】
【表５】
【０１０５】次に、実施例１で使用した液晶組成物を用
いるかわりに、液晶組成物２−Ａ，２−Ｂ，２−Ｃ，２
−Ｄ，２−Ｅ，２−Ｆ，２−Ｇをセル内に注入する以外
は全く実施例１と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成
した。
いるかわりに、液晶組成物２−Ａ，２−Ｂ，２−Ｃ，２
−Ｄ，２−Ｅ，２−Ｆ，２−Ｇをセル内に注入する以外
は全く実施例１と同様の方法で強誘電性液晶素子を作成
した。
【０１０６】次に、実施例１と同様にして３０℃及び５
５℃における配向性及び駆動性を観察し、同様の評価を
行った。以下に本実施例における測定結果を示す。
５℃における配向性及び駆動性を観察し、同様の評価を
行った。以下に本実施例における測定結果を示す。
【０１０７】
【表６】
【０１０８】本実施例から明らかな様に、Θ，δがほぼ
同じであっても、Ｐｓの値をだんだんと大きくしていく
場合、高温時（５５℃）の駆動電圧マージンが減少して
いく。また、本発明中の条件式 Θ×δ＞７０， Θ×δ／Ｐｓ＞２０ を満足する液晶組成物（２−Ａ，２−Ｂ，２−Ｃ，２−
Ｄ，２−Ｅ）を含有する液晶素子は、５５℃において駆
動電圧マージンが確保されている。
同じであっても、Ｐｓの値をだんだんと大きくしていく
場合、高温時（５５℃）の駆動電圧マージンが減少して
いく。また、本発明中の条件式 Θ×δ＞７０， Θ×δ／Ｐｓ＞２０ を満足する液晶組成物（２−Ａ，２−Ｂ，２−Ｃ，２−
Ｄ，２−Ｅ）を含有する液晶素子は、５５℃において駆
動電圧マージンが確保されている。
【０１０９】 さらに、Θ×δ＞９０， Θ×δ／Ｐｓ＞２５ を満足する液晶組成物（２−Ａ，２−Ｂ，２−Ｃ，２−
Ｄ）を含有する液晶素子は、５５℃において駆動電圧マ
ージンが３．４Ｖ以上あり、十分に高温域での駆動マー
ジンの広い液晶素子とすることができる。
Ｄ）を含有する液晶素子は、５５℃において駆動電圧マ
ージンが３．４Ｖ以上あり、十分に高温域での駆動マー
ジンの広い液晶素子とすることができる。
【０１１０】実施例３ 下記構造をもつ液晶性化合物
【０１１１】
【化６】 を主な構成成分とした液晶組成物２−Ａを作成した。
【０１１２】この液晶組成物２−Ａに下記液晶性化合物
【０１１３】
【化７】 を９８：２，９７：３，９４：６，９１：９の比率で混
合した液晶組成物３−Ａ，３−Ｂ，３−Ｃ，３−Ｄをそ
れぞれ作成した。
合した液晶組成物３−Ａ，３−Ｂ，３−Ｃ，３−Ｄをそ
れぞれ作成した。
【０１１４】この液晶組成物の相転移温度ならびに３０
℃，５５℃の自発分極（Ｐｓ），チルト角（Θ），層の
傾斜角（δ）を下記に示す。
℃，５５℃の自発分極（Ｐｓ），チルト角（Θ），層の
傾斜角（δ）を下記に示す。
【０１１５】
【表７】
【０１１６】次に、実施例１で使用した液晶組成物を用
いるかわりに、液晶組成物２−Ａ，３−Ａ，３−Ｂ，３
−Ｃ，３−Ｄをセル内に注入する以外は全く実施例１と
同様の方法で強誘電性液晶素子を作成した。
いるかわりに、液晶組成物２−Ａ，３−Ａ，３−Ｂ，３
−Ｃ，３−Ｄをセル内に注入する以外は全く実施例１と
同様の方法で強誘電性液晶素子を作成した。
【０１１７】次に、実施例１と同様にして３０℃及び５
５℃における配向性及び駆動性を観察し、同様の評価を
行った。以下に本実施例の測定結果を示す。
５℃における配向性及び駆動性を観察し、同様の評価を
行った。以下に本実施例の測定結果を示す。
【０１１８】
【表８】
【０１１９】本実施例から明らかな様に、Θ×δ／Ｐｓ
がほぼ同じであっても、Θ，δの値をだんだんと小さく
していく場合、高温時（５５℃）の駆動電圧マージンが
減少していく。また、本発明中の条件式 Θ×δ＞７０， Θ×δ／Ｐｓ＞２０ を満足する液晶組成物（２−Ａ，３−Ａ，３−Ｂ，３−
Ｃ）を含有する液晶素子は、５５℃において駆動電圧マ
ージンが確保されている。
がほぼ同じであっても、Θ，δの値をだんだんと小さく
していく場合、高温時（５５℃）の駆動電圧マージンが
減少していく。また、本発明中の条件式 Θ×δ＞７０， Θ×δ／Ｐｓ＞２０ を満足する液晶組成物（２−Ａ，３−Ａ，３−Ｂ，３−
Ｃ）を含有する液晶素子は、５５℃において駆動電圧マ
ージンが確保されている。
【０１２０】 さらに、Θ×δ＞９０， Θ×δ／Ｐｓ＞２５ を満足する液晶組成物（２−Ａ，３−Ａ，３−Ｂ）を含
有する液晶素子は、５５℃において駆動電圧マージンが
３．４Ｖ以上あり、十分に高温域での駆動マージンの広
い液晶素子とすることができる。
有する液晶素子は、５５℃において駆動電圧マージンが
３．４Ｖ以上あり、十分に高温域での駆動マージンの広
い液晶素子とすることができる。
【０１２１】実施例４ 実施例１で使用した液晶組成物１−Ａ，１−Ｂ，１−
Ｄ，１−Ｉ，１−Ｐ，１−Ｑ，１−Ｒを用いて、実施例
１と同様の方法にて、交差角（前述）が６°を持つよう
にセルを作成した。該セルのプレチルト角αはクリスタ
ルローテーション法により１６°であった。
Ｄ，１−Ｉ，１−Ｐ，１−Ｑ，１−Ｒを用いて、実施例
１と同様の方法にて、交差角（前述）が６°を持つよう
にセルを作成した。該セルのプレチルト角αはクリスタ
ルローテーション法により１６°であった。
【０１２２】このセルに液晶組成物１−Ａ，１−Ｂ，１
−Ｄ，１−Ｉ，１−Ｐ，１−Ｑ，１−Ｒをセル内に注入
し、強誘電性液晶素子を作成した。
−Ｄ，１−Ｉ，１−Ｐ，１−Ｑ，１−Ｒをセル内に注入
し、強誘電性液晶素子を作成した。
【０１２３】次に、実施例１と同様にして３０℃及び５
５℃における配向性及び駆動性を観察し、同様の評価を
行った。以下に本実施例における測定結果を示す。
５℃における配向性及び駆動性を観察し、同様の評価を
行った。以下に本実施例における測定結果を示す。
【０１２４】
【表９】
【０１２５】本実施例から明らかな様に、本発明に基づ
く素子構成を変えた場合においても、本発明中の条件式 Θ×δ＞７０， Θ×δ／Ｐｓ＞２０ を満足する液晶組成物（１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｄ，１−
Ｉ，１−Ｐ，１−Ｑ）を含有する液晶素子は、５５℃に
おいて駆動電圧マージンが確保されている。
く素子構成を変えた場合においても、本発明中の条件式 Θ×δ＞７０， Θ×δ／Ｐｓ＞２０ を満足する液晶組成物（１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｄ，１−
Ｉ，１−Ｐ，１−Ｑ）を含有する液晶素子は、５５℃に
おいて駆動電圧マージンが確保されている。
【０１２６】 さらに、Θ×δ＞９０， Θ×δ／Ｐｓ＞２５ を満足する液晶組成物（１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｄ，１−
Ｉ）を含有する液晶素子は、５５℃において駆動電圧マ
ージンが３．４Ｖ以上あり、十分に高温域での駆動マー
ジンの広い液晶素子とすることができる。
Ｉ）を含有する液晶素子は、５５℃において駆動電圧マ
ージンが３．４Ｖ以上あり、十分に高温域での駆動マー
ジンの広い液晶素子とすることができる。
【０１２７】但し、液晶組成物１−Ｂを含有する液晶素
子は、５５℃における駆動電圧マージンの広い液晶素子
であるが、３０℃においてδ＜αおよびΘ／２＜θa ＜
Θの条件を満たしていないため、３０℃でユニフォーム
配向にならなかった。
子は、５５℃における駆動電圧マージンの広い液晶素子
であるが、３０℃においてδ＜αおよびΘ／２＜θa ＜
Θの条件を満たしていないため、３０℃でユニフォーム
配向にならなかった。
【０１２８】実施例５ 実施例１で使用した液晶組成物１−Ａ〜１−Ｒを注入し
た強誘電性液晶素子を用い、３０℃及び５５℃における
配向性を観察すると共に、実施例１とは異なる図８に示
した駆動波形（１／３バイアス比）で駆動マージンΔＶ
（Ｖ3 −Ｖ1 ）を測定した（但し、ΔＴはＶI ＝１５Ｖ
になるように設定した。）。
た強誘電性液晶素子を用い、３０℃及び５５℃における
配向性を観察すると共に、実施例１とは異なる図８に示
した駆動波形（１／３バイアス比）で駆動マージンΔＶ
（Ｖ3 −Ｖ1 ）を測定した（但し、ΔＴはＶI ＝１５Ｖ
になるように設定した。）。
【０１２９】尚、配向性及び駆動性の評価方法は実施例
１と同様である。
１と同様である。
【０１３０】以下に本実施例における測定結果を示す。
【０１３１】
【表１０】
【０１３２】
【表１１】
【０１３３】本実施例から明らかな様に、駆動法の波形
を変えた場合においても、本発明中の条件式 Θ×δ＞７０， Θ×δ／Ｐｓ＞２０ を満足する液晶組成物（１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｄ，１−
Ｅ，１−Ｇ，１−Ｈ，１−Ｉ，１−Ｊ，１−Ｋ，１−
Ｌ，１−Ｏ，１−Ｐ，１−Ｑ）を含有する液晶素子は、
５５℃において駆動電圧マージンが確保されている。
を変えた場合においても、本発明中の条件式 Θ×δ＞７０， Θ×δ／Ｐｓ＞２０ を満足する液晶組成物（１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｄ，１−
Ｅ，１−Ｇ，１−Ｈ，１−Ｉ，１−Ｊ，１−Ｋ，１−
Ｌ，１−Ｏ，１−Ｐ，１−Ｑ）を含有する液晶素子は、
５５℃において駆動電圧マージンが確保されている。
【０１３４】 さらに、Θ×δ＞９０， Θ×δ／Ｐｓ＞２５ を満足する液晶組成物（１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｄ，１−
Ｇ，１−Ｈ，１−Ｉ，１−Ｊ，１−Ｋ，１−Ｌ，１−
Ｏ）を含有する液晶素子は、５５℃において駆動電圧マ
ージンが３．４Ｖ以上あり、十分に高温域での駆動マー
ジンが広い液晶素子とすることができる。
Ｇ，１−Ｈ，１−Ｉ，１−Ｊ，１−Ｋ，１−Ｌ，１−
Ｏ）を含有する液晶素子は、５５℃において駆動電圧マ
ージンが３．４Ｖ以上あり、十分に高温域での駆動マー
ジンが広い液晶素子とすることができる。
【０１３５】但し、液晶組成物１−Ｂを含有する液晶素
子は、５５℃における駆動電圧マージンの広い液晶素子
であるが、３０℃においてδ＜αおよびΘ／２＜θa ＜
Θの条件を満たさなかったため、３０℃でユニフォーム
配向にならなかった。また、液晶組成物１−Ｃを含有す
る液晶素子も、３０℃においてδ＜αおよびΘ／２＜θ
a ＜Θの条件を満たさなかったため、３０℃でユニフォ
ーム配向にならなかった。
子は、５５℃における駆動電圧マージンの広い液晶素子
であるが、３０℃においてδ＜αおよびΘ／２＜θa ＜
Θの条件を満たさなかったため、３０℃でユニフォーム
配向にならなかった。また、液晶組成物１−Ｃを含有す
る液晶素子も、３０℃においてδ＜αおよびΘ／２＜θ
a ＜Θの条件を満たさなかったため、３０℃でユニフォ
ーム配向にならなかった。
【０１３６】実施例６ 実施例１，２及び３で用いた、液晶組成物１−Ｄ，１−
Ｊ，１−Ｋ，１−Ｑ，２−Ａ及び３−Ｄの１０℃におけ
るチルト角Θ、層の傾斜角δ及び自発分極Ｐsの値を下
記に示す。
Ｊ，１−Ｋ，１−Ｑ，２−Ａ及び３−Ｄの１０℃におけ
るチルト角Θ、層の傾斜角δ及び自発分極Ｐsの値を下
記に示す。
【０１３７】
【表１２】
【０１３８】これらの液晶組成物の注入された、実施例
１，２及び３で用いたものと全く同じセルを実施例１と
同様に図９に示す駆動波形を用いて順次マトリックス駆
動を行った。ただしバイアス比は１／３，駆動電圧Ｖ1
は１５Ｖおよび２０Ｖに固定し、ΔＴを変えることでス
ピードの調節をし評価を行った。
１，２及び３で用いたものと全く同じセルを実施例１と
同様に図９に示す駆動波形を用いて順次マトリックス駆
動を行った。ただしバイアス比は１／３，駆動電圧Ｖ1
は１５Ｖおよび２０Ｖに固定し、ΔＴを変えることでス
ピードの調節をし評価を行った。
【０１３９】結果を以下に示す。
【０１４０】
【表１３】
【０１４１】上の表において、○，△，×の各記号は以
下の内容を表す。
下の内容を表す。
【０１４２】Ｃ１ユニフォーム配向の２つの安定状態間
の良好なスイッチングが確保できるΔＴの可変範囲の最
小値をΔＴｍｉｎとするとき、 ○：ΔＴｍｉｎ×１．５以下のΔＴにおいてもＣ２配向
が出現しない △：ΔＴｍｉｎではＣ２配向が出現しないがΔＴｍｉｎ
×１．５のΔＴで駆動するとＣ２配向が現れる ×：ΔＴｍｉｎでもＣ２配向が現れる
の良好なスイッチングが確保できるΔＴの可変範囲の最
小値をΔＴｍｉｎとするとき、 ○：ΔＴｍｉｎ×１．５以下のΔＴにおいてもＣ２配向
が出現しない △：ΔＴｍｉｎではＣ２配向が出現しないがΔＴｍｉｎ
×１．５のΔＴで駆動するとＣ２配向が現れる ×：ΔＴｍｉｎでもＣ２配向が現れる
【０１４３】この表から明らかな様にδがΘ／３より大
きい液晶組成物は、１０℃においてＶ1＝１５Ｖ駆動の
とき、Ｃ２配向が現れず良好なスイッチング特性が得ら
れるセルとなっている。
きい液晶組成物は、１０℃においてＶ1＝１５Ｖ駆動の
とき、Ｃ２配向が現れず良好なスイッチング特性が得ら
れるセルとなっている。
【０１４４】またδがΘ／２より大きい液晶組成物は、
Ｖ1＝２０Ｖ駆動においてもＣ２配向が出現していな
い。
Ｖ1＝２０Ｖ駆動においてもＣ２配向が出現していな
い。
【０１４５】これに対して、δがΘ／３よりも小さな液
晶組成物（３−Ｃ）では、１５Ｖ駆動においても、Ｃ２
配向が出現し、良好なスイッチングを防げている。
晶組成物（３−Ｃ）では、１５Ｖ駆動においても、Ｃ２
配向が出現し、良好なスイッチングを防げている。
【０１４６】比較例１ 実施例１で用いた液晶組成物１−Ｂ及び１−Ｃの４５℃
におけるチルト角Θ、層の傾斜角δ及び自発分極ＰSの
値を下記に示す。
におけるチルト角Θ、層の傾斜角δ及び自発分極ＰSの
値を下記に示す。
【０１４７】
【表１４】
【０１４８】実施例１と全く同じこれらの液晶の注入さ
れたセルを４５℃において、その駆動性を観察したとこ
ろ、スプレイ配向領域がかなり現れてしまい、大きな駆
動マージンを得ることができなかった。これはΘがα
（１８°）よりも大きくなっているためである。
れたセルを４５℃において、その駆動性を観察したとこ
ろ、スプレイ配向領域がかなり現れてしまい、大きな駆
動マージンを得ることができなかった。これはΘがα
（１８°）よりも大きくなっているためである。
【０１４９】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、チ
ルト角（θ），液晶層の傾斜角（δ）、更には自発分極
（Ｐｓ）との関係を規定することにより、高温環境下で
の駆動マージンの減少を防止でき、使用環境温度範囲内
でＣ１ユニフォーム配向状態の高コントラストの良好な
画像を実現できると共に、広い駆動マージンを実現でき
ることにより、大画面表示装置とした場合にも表示エリ
ア全体に良好な画像を得ることができる。
ルト角（θ），液晶層の傾斜角（δ）、更には自発分極
（Ｐｓ）との関係を規定することにより、高温環境下で
の駆動マージンの減少を防止でき、使用環境温度範囲内
でＣ１ユニフォーム配向状態の高コントラストの良好な
画像を実現できると共に、広い駆動マージンを実現でき
ることにより、大画面表示装置とした場合にも表示エリ
ア全体に良好な画像を得ることができる。
【図１】本発明の液晶表示の一例の断面概略図である。
【図２】Ｃ１及びＣ２の説明図である。
【図３】Ｃ１及びＣ２配向でのチルト角、プレチルト角
及び層の傾斜角間の関係を示す説明図である。
及び層の傾斜角間の関係を示す説明図である。
【図４】Ｃ１配向の各状態における基板間の各位置での
ダイレクターの配置を示す模式図である。
ダイレクターの配置を示す模式図である。
【図５】従来の技術の説明及び実施例５で用いた駆動法
の波形図である。
の波形図である。
【図６】マトリクス電極を配置した液晶パネルの平面図
である。
である。
【図７】図５（Ｂ）に示す時系列駆動波形で実際の駆動
を行ったときの表示パターンの模式図である。
を行ったときの表示パターンの模式図である。
【図８】駆動電圧を変化させた時の透過率の変化を表わ
す（Ｖ−Ｔ特性図）グラフである。
す（Ｖ−Ｔ特性図）グラフである。
【図９】実施例中で使用した駆動法の波形図である。
１１ａ，１１ｂ 基板 １２ａ，１２ｂ 電極 １３ａ，１３ｂ 絶縁膜 １４ａ，１４ｂ 配向制御膜 １５ カイラルスメクティック液晶 １６ ビーズスペーサ １７ａ，１７ｂ 偏光板 ３１ シェブロン構造 ３２ Ｃ１配向 ３３ Ｃ２配向 ４１ コーン ４５，４６ スプレイ配向状態 ４７，４８ ユニフォーム配向状態 ５１ 液晶パネル ５２ 走査電極群 ５３ 情報電極群
フロントページの続き (72)発明者 山田 修嗣 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 水野 祐 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 片桐 一春 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−317026（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−136020（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−225691（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1337
Claims (8)
- 【請求項１】 カイラルスメクティック液晶と、該液晶
を挟持して対向すると共にその対向面にそれぞれ上記液
晶に電圧を印加するための電極が形成され、且つ液晶を
配向するための一軸性配向軸が互いに所定の角度で交差
又は平行の配向処理が施された一対の基板とを備えた液
晶素子において、液晶素子のプレチルト角をα（度）、
１０℃から５５℃の温度範囲での上記液晶のチルト角を
Θ（度）、液晶層の傾斜角をδ（度）とすると、上記液
晶は下記（Ｉ）式で表わされる配向状態を有し、且つこ
の配向状態において少なくとも２つの安定状態を示し、
それらの光学軸のなす角度の１／２である見かけのチル
ト角θa （度）とチルト角Θとが下記（ＩＩ）式の関係
を満足し、 Θ＜α＋δ 及び δ＜α （Ｉ） Θ＞θa ＞Θ／２ （ＩＩ） さらに、液晶組成物の自発分極の大きさをＰｓ（ｎＣ／
ｃｍ2 ）としたとき、５５℃におけるＰｓ，Θ，δが下
記（ＩＩＩ）式及び（ＩＶ）式 【数１】 の関係を満足することを特徴とする液晶素子。 - 【請求項２】 前記５５℃におけるＰｓ，Θ，δが、下
記（Ｖ）式及び（ＶＩ）式 【数２】 の関係を満足することを特徴とする請求項１記載の液晶
素子。 - 【請求項３】 前記液晶は、スメクティックＡ相からカ
イラルスメクティックＣ相への相転移温度が６０℃以上
であることを特徴とする請求項１又は２記載の液晶素
子。 - 【請求項４】 前記１０℃から５５℃の温度範囲でのチ
ルト角Θが下記（ＶＩＩ）式 Θ＜α （ＶＩＩ） の関係を満足することを特徴とする請求項１〜３いずれ
かに記載の液晶素子。 - 【請求項５】 カイラルスメクティック液晶と、該液晶
を挟持して対向すると共にその対向面にそれぞれ上記液
晶に電圧を印加するための電極が形成され、且つ液晶を
配向するための一軸性配向軸が互いに所定の角度で交差
又は平行の配向処理が施された一対の基板とを備えた液
晶素子において、液晶素子のプレチルト角をα（度）、
１０℃から５５℃の温度範囲での上記液晶のチルト角を
Θ（度）、液晶層の傾斜角をδ（度）とすると、上記液
晶は下記（Ｉ）式で表わされる配向状態を有し、且つこ
の配向状態において少なくとも２つの安定状態を示し、
それらの光学軸のなす角度の１／２である見かけのチル
ト角θa（度）とチルト角Θとが下記（ＩＩ）式の関係
を満足し、 Θ＜α＋δ 及び δ＜α （Ｉ） Θ＞θa＞Θ／２ （ＩＩ） さらに１０℃におけるδ，Θが、下記（ＶＩＩＩ）式 δ＞Θ／３ （ＶＩＩＩ） の関係を満足することを特徴とする液晶素子。 - 【請求項６】 カイラルスメクティック液晶と、該液晶
を挟持して対向すると共にその対向面にそれぞれ上記液
晶に電圧を印加するための電極が形成され、且つ液晶を
配向するための一軸性配向軸が互いに所定の角度で交差
又は平行の配向処理が施された一対の基板とを備えた液
晶素子において、液晶素子のプレチルト角をα（度）、
１０℃から５５℃の温度範囲での上記液晶のチルト角を
Θ（度）、液晶層の傾斜角をδ（度）とすると、上記液
晶は下記（Ｉ）式で表わされる配向状態を有し、且つこ
の配向状態において少なくとも２つの安定状態を示し、
それらの光学軸のなす角度の１／２である見かけのチル
ト角θa（度）とチルト角Θとが下記（ＩＩ）式の関係
を満足し、 Θ＜α＋δ 及び δ＜α （Ｉ） Θ＞θa＞Θ／２ （ＩＩ） さらに１０℃におけるδ，Θが、下記（ＩＸ）式 δ＞Θ／２ （ＩＸ） の関係を満足することを特徴とする液晶素子。 - 【請求項７】 前記１０℃におけるδ，Θが、下記（Ｖ
ＩＩＩ）式 δ＞Θ／３ （ＶＩＩＩ） の関係を満足することを特徴とする請求項１〜４いずれ
かに記載の液晶素子。 - 【請求項８】 前記１０℃におけるδ，Θが、下記（Ｉ
Ｘ）式 δ＞Θ／２ （ＩＸ） の関係を満足することを特徴とする請求項１〜４いずれ
かに記載の液晶素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26043293A JP3000504B2 (ja) | 1992-12-29 | 1993-09-27 | 液晶素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36135492 | 1992-12-29 | ||
| JP4-361354 | 1992-12-29 | ||
| JP26043293A JP3000504B2 (ja) | 1992-12-29 | 1993-09-27 | 液晶素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06250186A JPH06250186A (ja) | 1994-09-09 |
| JP3000504B2 true JP3000504B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=26544607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26043293A Expired - Fee Related JP3000504B2 (ja) | 1992-12-29 | 1993-09-27 | 液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3000504B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE59706003D1 (de) * | 1996-11-21 | 2002-02-21 | Rolic Ag Zug | Bistabile ferroelektrische Flüssigkristallzelle |
| DE19934798A1 (de) * | 1999-07-28 | 2001-02-01 | Clariant Gmbh | Smektische Flüssigkristallschalt- oder Anzeigevorrichtung mit hohem Kontrast |
-
1993
- 1993-09-27 JP JP26043293A patent/JP3000504B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06250186A (ja) | 1994-09-09 |
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