JPH0618889A - 液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水平配向膜に強誘電性または反強誘電性液晶に
適した配向規制力をもたせて液晶分子の配列状態のメモ
リ性を良くし、“ちらつき”のない良好な表示を得る。 【構成】水平配向膜８，９を、ＬＢ法により基板１，２
上に被着させた単分子膜で形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強誘電性または反強誘
電性液晶を用いた液晶素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、強誘電性または反強誘電性液晶を
用いた強誘電性液晶素子が注目されている。この強誘電
性液晶素子は、透明電極と水平配向膜とを設けた一対の
透明基板間に強誘電性または反強誘電性液晶を封入した
もので、その光入射側と出射側とに一対の偏光板を配置
して使用されている。

【０００３】この強誘電性液晶素子は、強誘電性または
反強誘電性液晶がもっている分子配列状態のメモリ性を
利用したもので、強誘電性または反強誘電性液晶はスメ
クティック層構造をなしており、分子配列状態の複数の
安定性をもちかつ電界に応じて液晶分子の配列方向が変
化する。

【０００４】すなわち、強誘電性液晶は、２つの分子配
列状態の安定性（双安定性）をもっており、一方の極性
の電界が印加されたときは全ての液晶分子がスメクティ
ック層構造の法線に対し一方向にあるチルト角で傾いた
方向に一様に配列し、電界の印加を断った後もその状態
を保つ。また、逆極性の電界が印加されたときは全ての
液晶分子が前記法線に対し逆方向にあるチルト角だけ傾
いた方向に一様に配列し、電界の印加を断った後もその
状態を保つ。

【０００５】また、反強誘電性液晶は、３つの分子配列
状態の安定性をもっている。その第１の安定状態は、一
方の極性の電界が印加されたときの状態であり、このと
きは、全ての液晶分子がスメクティック層構造の法線に
対し一方向にあるチルト角で傾いた方向に一様に配列
し、電界の印加を断った後もその状態を保つ。第２の安
定状態は、逆極性の電界が印加されたときの状態であ
り、このときは、全ての液晶分子が前記法線に対し逆方
向にあるチルト角で傾いた方向に一様に配列し、電界の
印加を断った後もその状態を保つ。また、第３の安定状
態は、無電界時または弱い電界が印加されたときの状態
であり、この状態では、液晶分子がスメクティック層構
造の法線に対し同じチルト角で交互に逆向きに配列（各
層ごとに互い違いの向きで配列）する。この第３の安定
状態における液晶層全体での液晶分子の平均的な配列方
向はスメクティック層構造の法線方向にある。

【０００６】そして、透明電極と水平配向膜とを設けた
一対の透明基板間に強誘電性または反強誘電性液晶を封
入すると、そのスメクティック層構造の法線の方向が両
基板の水平配向膜の配向処理方向によって規制されるた
め、これら配向膜の配向処理方向を互いにほぼ平行（配
向処理の向きは同じかまたは逆向き）にし、液晶素子の
光入射側と出射側とに配置する一対の偏光板の偏光軸
（透過軸または吸収軸）を前記配向処理方向に応じて設
定しておけば、電界の印加により液晶分子の配列状態を
変えてやることによって光の透過遮断を制御して、表示
を行なうことができる。

【０００７】ところで、上記強誘電性液晶素子の両基板
に設けられる水平配向膜は、従来、基板上にポリイミド
等の有機高分子化合物膜を形成し、その膜面を一方向に
ラビング処理して形成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、両基板
にポリイミド等の有機高分子化合物膜をラビング処理し
た水平配向膜を形成している従来の強誘電性液晶素子
は、液晶分子の配列状態のメモリ性（電界の印加を断っ
た後の配列状態の保持性）が弱く、したがって表示に
“ちらつき”が発生するという問題をもっていた。

【０００９】これは、ポリイミド等の有機高分子化合物
膜をラビング処理した水平配向膜はその配向規制力が強
すぎるためであり、配向膜の配向規制力が強すぎると、
電界の印加によりスメクティック層構造の法線に対しあ
るチルト角で傾いた方向に配列した液晶分子が、配向膜
の配向規制力で引き戻されて、液晶分子の配列状態が電
界を印加していないときの初期配列状態（反強誘電性液
晶では第３の安定状態）に戻ろうとするため、液晶分子
の配列状態が変化して、表示に“ちらつき”を発生す
る。

【００１０】本発明の目的は、水平配向膜に強誘電性ま
たは反強誘電性液晶に適した配向規制力をもたせて液晶
分子の配列状態のメモリ性を良くし、“ちらつき”のな
い良好な表示を得ることができる強誘電性液晶素子を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、透明電極と水
平配向膜とを設けた一対の透明基板間に強誘電性または
反強誘電性液晶を封入した液晶素子において、前記水平
配向膜を、ラングミュア・ブロジェット法により形成し
たことを特徴とするものである。

【００１２】上記水平配向膜は、例えば、ポリアミック
酸と長鎖アルキルアミンとを反応させてなる化合物の単
分子膜を複数層に積層した膜であり、この水平配向膜
は、前記ポリアミック酸と長鎖アルキルアミンとを反応
させてなる化合物の単分子膜の複数層をイミド化したポ
リイミド膜であっても、また、前記ポリアミック酸と長
鎖アルキルアミンとを反応させてなる化合物の単分子膜
を複数層に積層した非イミド化膜であってもよい。

【００１３】

【作用】上記ラングミュア・ブロジェット法により基板
上に被着させた単分子膜の積層膜からなる水平配向膜
は、液晶分子を一方向に水平配向させる配向性をもって
おり、強誘電性または反強誘電性液晶に対する配向規制
力は、スメクティック層構造の法線の方向を規制するの
に十分で、かつ、従来のポリイミド等の有機高分子化合
物膜をラビング処理した水平配向膜よりは弱い。すなわ
ち、この配向膜は、強誘電性または反強誘電性液晶の分
子配列状態の安定性に影響を及ぼすことのない、強誘電
性または反強誘電性液晶に適した配向規制力をもってい
る。このため、本発明の強誘電性液晶素子は、電界の印
加によりスメクティック層構造の法線に対しあるチルト
角で傾いた方向に配列した液晶分子が配向膜の配向規制
力で引き戻されることはなく、したがって液晶分子の配
列状態が変化することはないから、液晶分子の配列状態
のメモリ性が良くなり、表示の“ちらつき”がなくな
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１および図２を参
照して説明する。

【００１５】図１は強誘電性液晶素子の断面図である。
この強誘電性液晶素子は、ガラス等からなる一対の透明
基板１，２を枠状のシール材３を介して接合し、この両
基板１，２間のシール材３で囲まれた領域に、強誘電性
液晶または反強誘電性液晶Ａを封入したもので、上記両
基板１，２の互いに対向する面にはそれぞれ、透明電極
４，５が設けられている。また、この両基板１，２の電
極形成面は、酸化硅素（Ｓi Ｏ₂ ）等からなる透明な絶
縁膜６，７で覆われており、この絶縁膜６，７の上に、
前記強誘電性液晶Ａの液晶分子を水平方向に配向させる
ための水平配向膜８，９が設けられている。なお、この
液晶素子は、単純マトリックス型のものであり、一方の
基板１に形成した電極４は走査電極、他方の基板２に形
成した電極５は信号電極である。

【００１６】上記両基板１，２に設けた水平配向膜８，
９は、いずれも、ラングミュア・ブロジェット法により
基板１，２上に被着させた単分子膜の積層膜で形成され
ている。

【００１７】上記ラングミュア・ブロジェット法（以
下、ＬＢ法という）は、静水面上に単分子膜を作り、あ
らかじめ水中に垂直に浸漬させておいた基板を一定速度
で引上げながら、水面上の単分子膜を基板上に被着させ
て行く方法であり、このＬＢ法により基板１，２上に被
着させた単分子膜の積層膜からなる配向膜８，９は、液
晶分子を一方向に水平配向させる配向性をもっている。

【００１８】そして、この配向膜８，９の強誘電性また
は反強誘電性液晶Ａに対する配向規制力は、スメクティ
ック層構造の法線の方向を規制するのに十分で、かつ、
従来のポリイミド等の有機高分子化合物膜をラビング処
理した水平配向膜よりは弱い。すなわち、この配向膜
８，９は、強誘電性または反強誘電性液晶Ａの分子配列
状態の安定性に影響を及ぼすことのない、強誘電性また
は反強誘電性液晶Ａに適した配向規制力をもっている。

【００１９】このため、上記強誘電性液晶素子は、電界
の印加によりスメクティック層構造の法線に対しあるチ
ルト角で傾いた方向に配列した液晶分子が配向膜８，９
の配向規制力で引き戻されることはなく、したがって液
晶分子の配列状態が変化することはないから、液晶分子
の配列状態のメモリ性が良くなり、表示の“ちらつき”
がなくなる。次に、本発明の具体的な実施例を説明す
る。 （第１の実施例）

【００２０】この第１の実施例では、上記水平配向膜
８，９を、ポリアミック酸と長鎖アルキルアミンとを反
応させてなる化合物の単分子膜を複数層（例えば５〜６
層）に積層した膜をイミド化したポリイミド膜とした。

【００２１】上記水平配向膜８，９は、次のような方法
で形成する。なお、ここでは、一方の基板１に設ける水
平配向膜８の形成について説明するが、他方の基板２に
設ける水平配向膜９も同様にして形成する。

【００２２】上記ポリアミック酸は、下記の［化３］の
構造式で表わされ、このポリアミック酸は、［化１］の
構造式で表わされるテトラカルボン酸二無水物と、［化
２］の構造式で表わされるジアミンとを合成して得られ
る。

【００２３】

【化１】

【００２４】

【化２】

【００２５】

【化３】

【００２６】また、上記長鎖アルキルアミンは、親水性
をもつポリアミック酸に疎水性を付与するためのもので
あり、この長鎖アルキルアミンは次の［化４］の構造式
で表わされる。

【００２７】

【化４】

【００２８】上記ポリアミック酸を溶媒に溶かした溶液
と、上記長鎖アルキルアミンを同じ溶媒に溶かした溶液
とを１：１の割合で混合し、上記ポリアミック酸と長鎖
アルキルアミンとをイオン結合反応させて、下記の［化
５］の構造式で表わされるポリアミック酸誘導体化合物
（ポリアミック酸塩）の溶液を作成する。なお、上記ポ
リアミック酸および長鎖アルキルアミンの溶媒として
は、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリジノン）とベンゼ
ンを１：１の割合で混合した混合溶媒を用いる。また、
長鎖アルキルアミン溶液の濃度は、ポリアミック酸溶液
の濃度と同じか、あるいはそれより濃い濃度とする。

【００２９】

【化５】

【００３０】そして、水平配向膜８は、透明電極４を形
成しその上に絶縁膜６を形成した基板１上に、ＬＢ法に
よって上記ポリアミック酸誘導体化合物の単分子膜を所
要層に積層して被着させ、この単分子膜の積層膜を、熱
処理によりイミド化して形成する。図２は、基板１上に
ポリアミック酸誘導体化合物の単分子膜をＬＢ法によっ
て被着させる方法を示している。この単分子膜の被着は
次のようにして行なう。まず、上記基板１の単分子膜被
着面（絶縁膜６面）に親水性処理を施し、この基板１を
水槽１０内の水中に垂直に浸漬させる。

【００３１】次に、水槽１０内の水面を静水面とした
後、水面高さに設けたバー状の移動バリア１１と基板１
との間の水面上に上記ポリアミック酸誘導体化合物の溶
液を滴下して、その単分子膜ａを水面上に展開させる。

【００３２】次に、移動バリア１１を基板方向に移動さ
せて水面上の単分子を密集させ、単分子膜ａの表面圧を
一定圧（２５dyn/cm）に調整した後、移動バリア１１を
基板方向に一定速度（２mm/min）で移動させて単分子膜
ａを基板方向に押しながら、これに同調させて基板１を
引上げて、水面上の単分子膜ａを基板１上に被着させ
る。

【００３３】このとき、水面上の単分子は、親水性をも
つ部分が親水性処理を施してある基板１に付着して引上
げられるため、単分子膜ａは、分子がほぼ一方向に並ん
だ状態で基板１上に被着する。以下は、上記単分子膜ａ
の被着工程を繰返して、基板１上に上記単分子膜ａを所
要層に積層する。

【００３４】このようにして基板１上にポリアミック酸
誘導体化合物の単分子膜ａを所要層に積層した後は、３
００℃以上の高温で約１時間加熱する熱処理を行なって
前記単分子膜ａの積層膜をポリイミド膜とする。

【００３５】このポリイミド膜は、ポリアミック酸と長
鎖アルキルアミンとがイオン結合した化合物であるポリ
アミック酸誘導体化合物のアルキルアミンを除去すると
ともにイミド化したもので、次の［化６］のような構造
をもっている。

【００３６】

【化６】

【００３７】このようにして形成されたポリイミド膜
は、上記ＬＢ法による単分子膜ａの被着に際しての基板
１の引上げ方向にポリイミド主鎖が配向した膜であり、
液晶分子を一方向に水平配向させる配向性をもっている
ため、その膜面をラビング処理しなくても、このポリイ
ミド膜をそのまま水平配向膜８とすることができる。

【００３８】すなわち、この実施例は、強誘電性液晶素
子の一対の基板１，２上に、ポリアミック酸と長鎖アル
キルアミンとを反応させてなるポリアミック酸誘導体化
合物の単分子膜ａをＬＢ法によって複数層に積層し、こ
の単分子膜ａの積層膜を熱処理によりイミド化してポリ
イミド膜とし、このポリイミド膜を水平配向膜８，９と
したものである。

【００３９】このようにして形成した水平配向膜８，９
は、強誘電性または反強誘電性液晶Ａに対して、スメク
ティック層構造の法線の方向を規制するのに十分で、か
つ、液晶分子の配列状態の安定性に影響を及ぼすことの
ない、強誘電性または反強誘電性液晶Ａに適した配向規
制力をもっている。

【００４０】このため、上記実施例の強誘電性液晶素子
によれば、電界の印加によりスメクティック層構造の法
線に対しあるチルト角で傾いた方向に配列した液晶分子
が配向膜の配向規制力で引き戻されてその配列状態が変
化することはないから、液晶分子の配列状態のメモリ性
を良くして、“ちらつき”のない良好な表示を得ること
ができる。 （第２の実施例）次に、本発明の第２の実施例を説明す
る。

【００４１】この第２の実施例では、上記［化３］の構
造式で表されるポリアミック酸と上記［化４］の構造式
で表される長鎖アルキルアミンとを反応させてなる化合
物、つまり上記［化５］の構造式で表されるポリアミッ
ク酸誘導体化合物の単分子膜を、上述したＬＢ法によっ
て基板１，２上に複数層（例えば５〜６層）に積層し、
この単分子膜の積層膜を、これをイミド化させない温度
で乾燥させて上記ポリアミック酸および長鎖アルキルア
ミンの溶媒（ＮＭＰとベンゼンの混合溶媒）を蒸発さ
せ、基板１上に残った膜を水平配向膜８，９とした。

【００４２】なお、上記ポリアミック酸誘導体化合物の
単分子膜を積層してなる配向膜の配向性は、上記［化
５］の構造式においてＲ₃ で表した長鎖のアルキル基の
炭素数によって異なり、例えば前記Ｒ₃ の炭素数が１８
のポリアミック酸誘導体化合物からなる単分子膜は垂直
配向性を示し、前記Ｒ₃ の炭素数が１４のポリアミック
酸誘導体化合物からなる単分子膜は水平配向性を示す。

【００４３】そこで、この実施例では、ポリアミック酸
誘導体化合物として、前記Ｒ₃ の炭素数が１４のポリア
ミック酸誘導体化合物を用いた。このポリアミック酸誘
導体化合物をＬＢ法によって基板１，２上に被着させた
単分子膜は、それ自体が液晶分子を一方向に水平配向さ
せる配向性をもっているため、この単分子膜の積層膜
は、これをイミド化することなく水平配向膜８，９とす
ることができる。

【００４４】すなわち、この実施例は、強誘電性液晶素
子の一対の基板１，２上に、ポリアミック酸と長鎖アル
キルアミンとを反応させてなるポリアミック酸誘導体化
合物の単分子膜をＬＢ法によって複数層に積層し、この
単分子膜の積層膜を水平配向膜８，９としたものであ
る。

【００４５】このようにして形成した水平配向膜８，９
は、強誘電性または反強誘電性液晶Ａに対して、スメク
ティック層構造の法線の方向を規制するのに十分で、か
つ、液晶分子の配列状態の安定性には影響を及ぼすこと
のない、強誘電性または反強誘電性液晶Ａに適した配向
規制力をもっている。

【００４６】このため、この実施例の強誘電性液晶素子
においても、電界の印加によりスメクティック層構造の
法線に対しあるチルト角で傾いた方向に配列した液晶分
子が配向膜の配向規制力で引き戻されてその配列状態が
変化することはなく、したがって、液晶分子の配列状態
のメモリ性を良くし、“ちらつき”のない良好な表示を
得ることができる。

【００４７】また、この実施例において水平配向膜８，
９としたポリアミック酸と長鎖アルキルアミンとを反応
させてなる化合物の単分子膜を複数層に積層しただけの
非イミド化膜は、長鎖のアルキル基を含んでいるため、
上記第１の実施例において水平配向膜８，９としている
イミド化配向膜（ポリイミド膜）に比べて、表面張力お
よび極性力成分が小さく、したがって、液晶分子の配列
状態のメモリ性をさらに良くすることができる。

【００４８】

【発明の効果】本発明の液晶素子によれば、その両基板
に設ける水平配向膜を、ＬＢ法により形成しているた
め、水平配向膜に強誘電性または反強誘電性液晶に適し
た配向規制力をもたせて液晶分子の配列状態のメモリ性
を良くし、“ちらつき”のない良好な表示を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す強誘電性液晶素子の断
面図。

【図２】基板上に単分子膜を被着させる方法を示す図。

【符号の説明】

１，２…透明基板 ４，５…透明電極 ６，７…絶縁膜 ８，９…水平配向膜（単分子膜の積層膜） Ａ…強誘電性または反強誘電性液晶

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明電極と水平配向膜とを設けた一対の透
   明基板間に強誘電性または反強誘電性液晶を封入した液
   晶素子において、前記水平配向膜を、ラングミュア・ブ
   ロジェット法により形成したことを特徴とする液晶素
   子。
2. 【請求項２】水平配向膜は、ポリアミック酸と長鎖アル
   キルアミンとを反応させてなる化合物の単分子膜を複数
   層に積層した膜をイミド化したポリイミド膜であること
   を特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
3. 【請求項３】水平配向膜は、ポリアミック酸と長鎖アル
   キルアミンとを反応させてなる化合物の単分子膜を複数
   層に積層した膜であることを特徴とする請求項１に記載
   の液晶素子。