JPH02103018A - 強誘電性液晶素子 - 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、表示素子、ライトバルブ、光シヤツター、光
メモリーなどの用途を有する強誘電性液晶素子に関する
。

〔従来の技術） 強誘電性液晶を用いた液晶表示素子、液晶シャッター、
液晶ライトバルブ、光情報処理用スイッチング素子、光
メモリーなどの液晶素子では、液晶を一方向に優先的に
配向させる必要がある。この配向処理はこれらの液晶素
子の品質に大きな影響を与えることから多くの研究がな
されている。

液晶の基板表面での配向状態には、基板面に平行に配向
するホモジニアス配向と、基板面に垂直に配向するホメ
オトロピック配向とに大きくわけられる。

実際の液晶は、このように配向された強誘電性液晶に電
界などを印加することにより、液晶の配向状態を変化さ
せ、複屈折、２色性等を利用して、光の０Ｎ−ＯＦＦを
行う。

従来の液晶の配向方法としては、無機物の斜方蒸着、シ
ランカップリング剤塗膜や有機高分子塗膜のラビングな
どが知られているが、いずれも満足のいくものではない
。無機物の斜方蒸着はバッチ処理のため時間がかかり、
生産性が悪い、また、シランカップリング剤の塗膜をラ
ビングする方法は、信頼性に乏しい、さらに、有機高分
子塗膜をラビングして配向膜とする方法では、一般に耐
熱性の悪いものが多い、耐熱性が良好で広く用いられて
いるポリイミドの場合では、均質なモノドメインを得る
ことは困難であり、また駆動時のコントラスト比が小さ
く、更には、双安定性が悪く高速応答性が低下するとい
う難点がある。

かかる欠点を解消するために、本発明者らは先に下地層
として無機酸化物の斜め蒸着膜や有機高分子化合物のラ
ビング処理膜を設け、ついで該下地層の上に液晶性高分
子からなる配向層を設けた液晶素子を提案した（特願昭
６３−７９１７２号）。

これらの液晶素子は従来のものに比べ配向欠陥が小さく
、良好な駆動特性を有するものであるが、その後の本発
明者らの研究によると、依然として双安定性が不充分で
あることが判明した。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記従来技術の実情に鑑みてなされたもので
あって、その目的は良好な配向性を示すとともに高速応
答性に優れかつ双安定性にも優れた液晶素子を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、透明電極（３）　、　（３’　）、第
１配向膜（４）、　（４’　）、及び第２配向膜（５）
　、　（５’　）が、この順に形成された透明基板（２
）、（２’）を微小間隙を隔てて重ね合わせて形成して
セルに強誘電性液晶（７）を封入し、外側に偏光板（１
）、（１’）を貼り合わせて構成された液晶素子におい
て前記第１配向膜（４）。

（４′）はラビング処理された有機高分子膜であり、前
記第２配向膜（５）　、　（５”）は主鎖または側鎖に
メソーゲン基を有する液晶性高分子膜であり、且つ第１
配向膜（４）、　（４’　）とは異なる方向にラビング
処理されていることを特徴とする強誘電性液晶素子が提
供される。

一般に液晶分子は配向膜の配向規制力によっである特定
の方向に配向され、この方向を中心として左右にスイッ
チングする。このため液晶分子には絶えず規制された配
向の中心方向に引き戻す力が作用することから、その双
安定性が阻害される。

本発明者らは、これらの点を鋭意検討した結果、配向膜
を第１及び第２配向膜からなる二層構造とすると共に第
１配向膜と第２配向膜の配向方向を異なったものとし、
かつ好ましくはこれら二つの配向方向が各々駆動時の液
晶分子の二つのスイッチング方向とほぼ一致させておけ
ば液晶層に加わる駆動電界が消失しても液晶分子をその
ままの位置に保持しようとする規制力が働き、極めて良
好な双安定性を有する液晶分子が得られることを知見し
本発明を完成するに至った。

以下、添付図面に沿って本発明を更に詳細に説明する。

第１図において、１．１’は偏光板、２，２′は透明基
板、３．３′は透明電極、　４．４’は第１配向膜、　
５．５’は第２配向膜、６．６′は封止剤、７は強誘電
性液晶、８はスペーサである。

偏光板１，１′は光の進行方向に垂直で、特定の方向に
強く振動する光だけを透過し、他の成分を吸収する機能
を有するもので、偏光膜を酢酸セルロースなどの保護フ
ィルム間に挾持したもの等が使用される。

透明基板２．２′としては、従来公知のものが使用され
、例えば、ガラスの他ポリスチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート等のポリエステル、エポキシ
樹脂、フェノール慴脂、ポリイミド等のプラスチックが
用いられる。透明電極３．３′はＩＴＯ（酸化錫インジ
ウム）、ＳｎＯ，（酸化錫）などの透明電極材料により
形成され、屏動回路（図示せず）に接続され、信号電圧
が印加される。この場合、必要に応じ透明基板からのア
ルカリイオンの侵入を防ぐために、透明基板と透明電極
の間にＳｉＯ□等によるブロッキング層を設けてもよい
。

また、このようにして設けた電極をエツチングにより所
望の形状にすることができる。

４．４′は第１配向膜であり、有機高分子化合物からな
る薄膜をラビング処理したものである。有機高分子化合
物としてはポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコ
ール、ポリエーテルイミド、ポリサルフォン、ポリウレ
タン、ポリブチラール、ポリカーボネートなどが使用さ
れる。第１配向膜を形成するにはこれらの樹脂を適当な
溶剤に溶かし、蒸着、スピンコード、ローラコート、ス
プレーコート、ディッピング等の従来公知の方法により
塗布し、ついで熱処理乾燥して膜厚１００〜５０００人
、好ましくは５００〜１ｏｏｏ人の第１配向膜とした後
、綿布、ナイロン植毛布、ポリエステル植毛布等により
一方向にラビング処理すればよい。

５．５′は第２配向膜であり、主鎖または側鎖にメソー
ゲン基を有するサーモトロピック液晶高分子化合物から
構成される。

主鎖にメソーゲン基を有するサーモトロピック液晶性高
分子化合物としては。

し二〜 等の剛直メソーゲン基をエステル、エーテル、アミド、
カーボネート等の結合基で結合し、間に適宜ポリメチレ
ン、ポリシロキサン、カイラルアルキル等の屈曲銀を挿
入したもの等が挙げられる。

側鎖にメソーゲン基を有するサーモトロピック液晶高分
子化合物としては。

−（ン（ンＣＮ　　　　　（Ｒはアルキル基）等のメソ
ーゲン基をポリメチレン等の屈曲性スペーサ基を介して
ポリアクリル、ポリメタクリル、ポリシロキサン等の主
鎖に結合したもの等が挙げられる。

第２配向膜を形成するには、これらの液晶性高分子化合
物を適当な溶媒に溶かし、第１配向膜と同様の手段によ
り薄膜化する。次に第２配向膜に用いた化合物が液晶相
を示す温度まで加熱してメソーゲン基を第１配向膜のラ
ビング方向に配向させた後、室温まで急冷して、配向状
態を凍結する。

更に第２配向膜表面をラビング処理するのであるが、そ
の方向は第１配向膜のラビング方向に対して一定の角度
を成す方向、望ましくは使用する強誘電性液晶７に電界
を印加した時に液晶分子がスイッチングする方向にほぼ
一致させる。すなわち第２図に示すように、正、負の駆
動電界を印加した時の液晶分子のスイッチング位置と第
１、第２配向膜のラビング方向が大体一致するようにし
ておくことが好ましい。

また、強誘電性液晶７としては、従来公知の単−系ある
いは多成分系強誘電性液晶材料が任意に使用される。以
下に、単一系の液晶材料の具体例を示す。

〔アミルアルコールを不斉源としたシッフ塩基系強誘電
性液晶〕〔シップ塩基のオルト位に水酸基を有する強誘
電性液晶〕〔ハロゲン、シアノ基を不斉炭素に有するシ
ッフ塩基系強誘電性液晶〕〔アゾおよびアゾキシ系強誘
電性液晶〕〔その他のシッフ塩基系化合物〕 Ｃ，、Ｈ２ｎ、、０−Ｃ＞Ｎ＝Ｎ−Ｃ＞０−ＣＨ，−４
ｎ−ｃ、ｌ（。

ｎ：１６ 〔 ２環系強誘電性液晶〕 ０１゜ −Ｃ１１−（Ｃ１１，汁＜ＩＩ（Ｃ１１３）２〔ハロゲ
ン、 シアノ基等の環置換基を導入した強誘電性液晶〕〔アミ
ルアルコール等を不斉源として多環系強誘電性液晶〕〔
アミノ酸を不斉源とした強誘電性液晶〕〔ピリミジン環
を有する強誘電性液晶〕また、多成分系の強誘電性液晶
の例としては、たとえばチッソｆｔｉ製のＣ５−１０１
１，Ｃ５１０１３，Ｃ５１０１４等や帝国化学産業■製
のＴＫＦ−８６１６、ＴＫＦ−８６１７等が挙げられる
。

本発明の液晶素子はこれらの液晶をセル中に注入し、つ
いで封止剤６，６′でセルを封入した後、セルの上、下
面である透明基板２，２′に偏光板１，１′を貼り合わ
せることによって作製される。

〔効　　果〕

本発明に係る強誘電性液晶素子は基板表面にラビング処
理された有機高分子からなる第１配向膜とこれとは異な
る方向にラビング処理された主鎖また龜キ側鎖にメソー
ゲン基を有する液晶性高分子からなる第２配向膜が設け
られていることから、配向欠陥がなく高速応答性並びに
双安定性に優れたものである。

特に第１配向膜及び第２配向膜のラビング方向を強誘電
性液晶分子のスイッチング方向とほぼ一致させた態様の
ものにおいては、極めて長期間に亘って安定した双安定
性が発現される。

また、第２配向膜に用いる液晶性高分子化合物の液晶相
への転移温度を液晶素子の作動温度上限よりも高く設定
したものは、配向膜が強誘電性液晶中に溶出することが
防止されるため液晶特性の劣化がほとんどなく、実用的
価値の高いものである。

〔実施例〕

次に実施例により、本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ 透明電極付きガラス基板に、第１配向膜としてポリイミ
ド（日本合成ゴム■製オプトマーＡＬ−１０５１）をス
ピンコーティングにより約８００人の厚さに塗布後、１
５０℃で６０分間熱処理して得られた薄膜を設け、レー
ヨン植毛布によりラビングした。その上に側鎖型液晶高
分子として下記式 で表わされる液晶性ポリシロキサンのモノクロ口ベンゼ
ン溶液を同じくスピンコーティングにより塗布し、約２
００人の第２配向膜を形成した。欣に基板をオーブンに
入れ、約１７０℃で５分間加熱後、室温まで急冷した。

その後、第２配向膜表面をレーヨン植毛布を用いて、第
１配向膜のラビング方向に対して４２度の方向にラビン
グ処理した。次に２枚の基板を、平均粒径２μｍのスペ
ーサ粒子を介して、配向膜面が互いに内側に向くように
して貼り合わせて、セルを作成した。セル中に強誘電性
液晶としてチッソ■製Ｃ５−１０１４を注入後封止し、
セルの外表面に偏光板を貼り合わせて、液晶素子を作製
した。一方の偏光板の偏光軸を第１または第２配向膜の
ラビング方向に合わせ、他方の偏光板の偏光軸はこれに
直交するように設定した。このようにして作成した液晶
素子の透明電極に第３図（ａ）のような駆動電圧を印加
してその時の素子の光透過率を？ｌｌ’ｌ定したところ
、この素子は第３図（ｂ）の実線のように、極めて高速
且つ双安定性にすぐれた応答特性を示し、また配向もす
ぐれていることが判った。

実施例２ 実施例１において、第２配向膜材料として次に示す化合
物を用いたほかは実施例１と同様の条件で液晶素子を作
成した。

ＣＨ。

■ 得られた液晶素子の配向性、応答特性を実施例１と同様
な方法で調べたところ、実施例１と同じく、欠陥のない
すぐれた配向性が示すとともに高速応答性、双安定性に
すぐれた特性を有することが判った・ 比較例１ 実施例１において、第２配合膜を除いた以外は実施例１
と同様にして液晶素子を作成し、その応答特性を調べた
ところ第３図（ｂ）破線のような曲線を示した。この結
果から双安定性が本発明のものに比べ著しく低下してい
ることが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶素子についての説明断面図、第２
図は液晶分子のスイッチング位置と第１配向膜及び第２
配向膜のラビング方向の関係を示す図面であり、第３図
（ａ）は印加駆動電圧の波形図を示す図面であり、第３
図（ｂ）は第３図（ａ）で示される駆動電圧を印加した
際の本発明及び比較例の液晶素子の光透過率を示すグラ
フである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明電極（３）、（３′）、第１配向膜（４）、
   （４′）、及び第２配向膜（５）、（５′）が、この順
   に形成された透明基板（２）、（２′）を微小間隙を隔
   てて重ね合わせて形成してセルに強誘電性液晶（７）を
   封入し、外側に偏光板（１）、（１′）を貼り合わせて
   構成された液晶素子において前記第１配向膜（４）、（
   ４′）はラビング処理された有機高分子膜であり、前記
   第２配向膜（５）、（５′）は主鎖または側鎖にメソー
   ゲン基を有する液晶性高分子膜であり、且つ第１配向膜
   （４）、（４′）とは異なる方向にラビング処理されて
   いることを特徴とする強誘電性液晶素子。
2. （２）第１配向膜（４）、（４′）のラビング方向と第
   ２配向膜（５）、（５′）のラビング方向が、強誘電性
   液晶（７）を駆動させた時の２つのスイッチング方向に
   それぞれほぼ一致している特許請求の範囲第１項記載の
   強誘電性液晶素子。
3. （３）第２配向膜（５）、（５′）に用いる液晶性高分
   子の液晶相への転移温度が、液晶素子の作動温度上限よ
   りも高い特許請求の範囲第１項記載の強誘電性液晶素子
   。