JP2003342572A - Chiral smectic liquid crystal composition and liquid crystal element using the same - Google Patents

Chiral smectic liquid crystal composition and liquid crystal element using the same

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JP2003342572A
JP2003342572A JP2002153874A JP2002153874A JP2003342572A JP 2003342572 A JP2003342572 A JP 2003342572A JP 2002153874 A JP2002153874 A JP 2002153874A JP 2002153874 A JP2002153874 A JP 2002153874A JP 2003342572 A JP2003342572 A JP 2003342572A
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liquid crystal
voltage
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chiral smectic
polarity
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JP2002153874A
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Japanese (ja)
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Goji Tokano
剛司 門叶
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Canon Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal element having excellent orientation uniformity in its display surface, having few defects and, when used for display device such as a flat panel display, showing a preferable display performance. <P>SOLUTION: The chiral smectic liquid crystal composition comprises a chiral smectic liquid crystal of Iso-Ch-SmC* or Iso-SmC* and has ≥0.992 d(Tc-5)/ d(Tc) ratio, wherein d(Tc) is a layer spacing at Tc and d(Tc-5) is a layer spacing at Tc-5°C, and the liquid crystal element is provided by using the composition. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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
それらを使用した表示装置をはじめとする液晶装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal device including a liquid crystal element used for a light valve used in a flat panel display, a projection display, a printer and the like, and a display device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、TFT(Thin Film Transistor)等
の能動素子を用いた表示素子として広範に用いられてい
るネマティック液晶表示素子の代表的な液晶モードとし
て、たとえばエム・シャット(M.Schadt)とダ
ブリュー・ヘルフリッヒ(W.Helfrich)著A
pplied Physics Letters第18
巻、第4号(1971年2月15日発行)第127頁か
ら128頁において示されたツイステッドネマティック
(Twisted Nematic)モードが広く用いられている。一
方最近では、横方向電界を利用したインプレインスイッ
チング(In-PlainSwitching)モードや垂直配向(Verti
cal Alignment)モードを用いた液晶ディスプレイが発
表されており、従来型の液晶ディスプレイの欠点であっ
た視野角特性の改善がなされている。このように、ネマ
ティック液晶を用いたTFT表示素子に用いるための液晶
モードとしていくつかのモードが存在するのであるが、
そのいずれのモードの場合にも液晶の応答速度が数十ミ
リ秒以上と遅く、更なる応答速度の改善が要求されてい
る。
2. Description of the Related Art A typical liquid crystal mode of a nematic liquid crystal display element which has been widely used as a display element using an active element such as a TFT (Thin Film Transistor) is, for example, M. Schatt. And W. Helfrich A
18th Applied Physics Letters
The Twisted Nematic mode, shown in Vol. 4, No. 4, (Published February 15, 1971), pages 127 to 128, is widely used. On the other hand, recently, an in-plane switching mode using a lateral electric field and a vertical alignment (Verti
A liquid crystal display using the cal alignment mode has been announced, and the viewing angle characteristic, which was a drawback of the conventional liquid crystal display, has been improved. Thus, there are several liquid crystal modes for use in a TFT display device using nematic liquid crystal.
In any of the modes, the response speed of the liquid crystal is as slow as several tens of milliseconds or more, and further improvement in response speed is required.

【0003】このような従来型のネマティック液晶素子
の応答速度を改善するものとして、同一方向にラビング
したセル中で得られるスプレイ配向に電圧を印加してベ
ンド配向に配向変化させることで応答スピードを改善し
た方式が1983年にBosらによって発表されている
(πセル)。また、このようなベンド配向セルに位相補
償を行うことで視野角特性を改善した研究が1992年
に内田等によって発表されている(OCBセル)。さらに
は、カイラルスメクティック相を示す液晶を用いた液晶
モードもいくつか提案されている。例えば、「ショート
ピッチタイプの強誘電性液晶」、「高分子安定型強誘電
性液晶」、「無閾反強誘電性液晶」などが提案されてお
り、未だ実用化には至っていないものの、いずれもサブ
ミリ秒以下の高速応答性が実現できると報告されてい
る。
In order to improve the response speed of such a conventional nematic liquid crystal device, a voltage is applied to the splay alignment obtained in a cell rubbed in the same direction to change the alignment to the bend alignment, thereby improving the response speed. An improved scheme was announced by Bos et al. In 1983 (π cell). In 1992, Uchida et al. Announced a study to improve viewing angle characteristics by performing phase compensation on such a bend-oriented cell (OCB cell). Furthermore, some liquid crystal modes using a liquid crystal exhibiting a chiral smectic phase have been proposed. For example, "short-pitch type ferroelectric liquid crystal", "polymer stable ferroelectric liquid crystal", "threshold antiferroelectric liquid crystal", etc. have been proposed, but they have not yet been put to practical use. It has been reported that a high-speed response of sub-millisecond or less can be realized.

【0004】一方、我々は特開2000-338464に記載され
ている素子(以下「先願1」と記載)を発明し提案して
いる。当該発明では、例えば、高温側より等方性液体相
(Iso)−コレステリック相(Ch)−カイラルスメクテ
ィックC相(SmC*)を示す相系列の材料に着目し、仮想コ
ーンのエッジより内側の位置にて単安定化させるように
している。そして例えば、Ch−SmC*相転移の際に一対の
基板間に正負いずれかのDC電圧を印加する、などによっ
て層方向を一方向に均一化させ、これにより高速応答且
つ階調制御が可能であり、動画質に優れた高輝度の液晶
素子が、高い量産性とともに実現しうる。そして先願の
素子は上述の各種スメクティック液晶モードと比較して
自発分極値を小さくする事ができることからTFT等のア
クティブ素子とのマッチングがよい素子となっている。
On the other hand, we have invented and proposed the element described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-338464 (hereinafter referred to as "prior application 1"). In the present invention, for example, focusing on the material of the phase series showing the isotropic liquid phase (Iso) -cholesteric phase (Ch) -chiral smectic C phase (SmC *) from the high temperature side, the position inside the edge of the virtual cone I am trying to make it mono-stabilized. Then, for example, by applying a positive or negative DC voltage between the pair of substrates at the time of the Ch-SmC * phase transition, the layer direction is made uniform in one direction, which enables high-speed response and gradation control. Therefore, a high-brightness liquid crystal element excellent in moving image quality can be realized with high mass productivity. The element of the prior application can reduce the spontaneous polarization value as compared with the above-mentioned various smectic liquid crystal modes, and therefore, is an element that is well matched with an active element such as a TFT.

【0005】同様に、我々は特開2000−010076に記載さ
れている素子(以下「先願2」と記載)を発明し提案し
ている。当該発明では、例えば、高温側より等方性液体
相(Iso)−コレステリック相(Ch)−カイラルスメク
ティックC相(SmC*)を示す相系列の材料に着目し、仮想
コーンエッジの位置にて単安定化させるようにしてい
る。そして例えば、Ch−SmC*相転移の際に一対の基板間
に正負いずれかのDC電圧を印加する、などによって層方
向を一方向に均一化させ、これにより高速応答且つ階調
制御が可能であり、動画質に優れた高輝度の液晶素子
が、高い量産性とともに実現しうる。また先願2の素子
はヒステリシスが小さく安定な中間調表示が実現でき、
かつ上述した他の各種スメクティック液晶モードと比較
して自発分極値を小さくする事ができることからTFT等
のアクティブ素子とのマッチングがよい素子となってい
る。
Similarly, we have invented and proposed the element described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-010076 (hereinafter referred to as "Prior Application 2"). In the present invention, for example, focusing on a material of a phase series showing an isotropic liquid phase (Iso) -cholesteric phase (Ch) -chiral smectic C phase (SmC *) from the high temperature side, a simple cone is formed at the position of the virtual cone edge. I try to stabilize it. Then, for example, by applying a positive or negative DC voltage between the pair of substrates at the time of the Ch-SmC * phase transition, the layer direction is made uniform in one direction, which enables high-speed response and gradation control. Therefore, a high-brightness liquid crystal element excellent in moving image quality can be realized with high mass productivity. The element of the prior application 2 has small hysteresis and can realize stable halftone display.
Moreover, since the spontaneous polarization value can be made smaller than the other various smectic liquid crystal modes described above, it is an element that is well matched with an active element such as a TFT.

【0006】以上述べたように、従来型のネマティック
液晶を用いたTFT液晶ディスプレイが抱えていた応答速
度に関する問題点を解決できるという意味において、新
規な液晶素子、特に先願1、2の液晶素子を用いた液晶
表示素子の実現が期待されている。
As described above, in the sense that the problems relating to the response speed, which the conventional TFT liquid crystal display using the nematic liquid crystal has, can be solved, a novel liquid crystal element, particularly the liquid crystal elements of the prior applications 1 and 2 are used. Realization of a liquid crystal display device using is expected.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように、高速応答
性能などが要求される次世代のディスプレイ等に階調表
示能を有する先願のスメクティック液晶素子が期待され
るものである。一方、これらのスメクティック液晶素子
をフラットパネルディスプレイ等の表示装置に用いる際
には、表示面内の均一配向を実現することが表示品位上
必須となる。
As described above, the smectic liquid crystal device of the prior application having the gradation display capability is expected in the next-generation displays and the like which are required to have high-speed response performance. On the other hand, when these smectic liquid crystal elements are used in a display device such as a flat panel display, it is essential in terms of display quality to realize uniform alignment in the display surface.

【0008】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その課題とするところは、表示面内の均一配向性に
優れ、特にコントラストが高く、フラットパネルディス
プレイ等の表示装置に用いた際に好適な表示性能を有す
る液晶素子、並びに該素子を用いた液晶装置を提供する
ことである。
The present invention has been made in view of the above problems, and its problem is that it is excellent in uniform alignment in the display surface, particularly high in contrast, and is used in a display device such as a flat panel display. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal element having suitable display performance, and a liquid crystal device using the element.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、下記発
明によって解決される。
The problems of the present invention are solved by the following inventions.

【0010】即ち、本発明の第一は、カイラルスメクテ
ィック液晶の相転移系列が、高温側より、等方性液体相
(Iso)−コレステリック相(Ch)−カイラルスメクティ
ックC相(SmC*)もしくは等方性液体相(Iso)−カイラル
スメクティックC相(SmC*)であって、前記カイラルスメ
クティック液晶が、カイラルスメクティックC相よりも
高温側の相からカイラルスメクティックC相に転移する
温度をTcとした時に、Tc℃におけるスメクティック
層の層間隔d(Tc)とTc−5℃におけるスメクティック層
の層間隔d(Tc-5)との比d(Tc-5)/d(Tc)が0.992以上であ
ることを特徴とするカイラルスメクティック液晶組成物
である。
That is, the first aspect of the present invention is that the phase transition sequence of the chiral smectic liquid crystal is changed from the high temperature side to the isotropic liquid phase.
(Iso) -cholesteric phase (Ch) -chiral smectic C phase (SmC *) or isotropic liquid phase (Iso) -chiral smectic C phase (SmC *), wherein the chiral smectic liquid crystal is a chiral smectic C phase. When the transition temperature from the higher temperature phase to the chiral smectic C phase is Tc, the layer spacing d (Tc) of the smectic layer at Tc ° C and the layer spacing d (Tc-5) of the smectic layer at Tc-5 ° C. A chiral smectic liquid crystal composition having a ratio d (Tc-5) / d (Tc) of 0.992 or more.

【0011】さらに該カイラルスメクティック液晶と、
該液晶に電圧を印加する一対の電極と、該液晶を挟持し
て対向すると共に、該液晶を配向させるための一軸性配
向処理が施された一対の基板と、少なくとも一方の基板
に偏光板とを備えた液晶素子である。さらに、前記液晶
素子に用いる基板の少なくとも一方は各画素に対応する
電極に接続したアクティブ素子を有していることを特徴
とするカイラルスメクティック液晶素子である。また、
当該液晶素子は電圧無印加時では、該液晶の平均分子軸
が単安定化された第一の状態を示し、第一の極性の電圧
印加時には、該液晶の平均分子軸は印加電圧の大きさに
応じた角度で該単安定化された位置から一方の側にチル
トし、該第一の極性とは逆極性の第二の極性の電圧印加
時には、該液晶の平均分子軸は該単安定化された位置か
ら第一の極性の電圧を印加したときとは逆側にチルトす
る液晶素子であり、前記第一の極性の電圧印加時と第二
の極性の電圧印加時の液晶の平均分子軸の該第一の状態
における単安定化された位置を基準とした最大チルト状
態のチルトの角度をそれぞれβ1、β2としたとき、β
1>β2となる液晶素子であって、上記β1、β2の関
係は、β1≧5×β2であることがより好ましい。
Further, the chiral smectic liquid crystal,
A pair of electrodes for applying a voltage to the liquid crystal, a pair of substrates facing each other with the liquid crystal sandwiched therebetween, and subjected to a uniaxial alignment treatment for aligning the liquid crystal, and a polarizing plate on at least one of the substrates. It is a liquid crystal element provided with. Further, at least one of the substrates used for the liquid crystal element has a chiral smectic liquid crystal element characterized by having an active element connected to an electrode corresponding to each pixel. Also,
The liquid crystal element shows a first state in which the average molecular axis of the liquid crystal is mono-stabilized when no voltage is applied, and when a voltage of the first polarity is applied, the average molecular axis of the liquid crystal shows the magnitude of the applied voltage. When tilted to one side from the mono-stabilized position at an angle according to, and a voltage of a second polarity opposite to the first polarity is applied, the average molecular axis of the liquid crystal is mono-stabilized. Is a liquid crystal element that tilts to the opposite side to that when a voltage of the first polarity is applied from the position where the voltage of the first polarity is applied and the average molecular axis of the liquid crystal when a voltage of the second polarity is applied. When the tilt angles in the maximum tilt state with respect to the mono-stabilized position in the first state are β1 and β2, respectively,
In the liquid crystal element satisfying 1> β2, it is more preferable that the relation between β1 and β2 is β1 ≧ 5 × β2.

【0012】あるいはβ2は実質的にゼロであることが
好ましい。
Alternatively, β2 is preferably substantially zero.

【0013】(作用)スメクティックC相において液晶
分子は層構造をとっているが、その層の構造としては層
方向が上下基板面に対して垂直に形成されるブックシェ
ルフ構造、ある傾きを持ってくの字型に折れ曲がるシェ
ブロン構造、同様にある傾きを持って一方向に傾斜した
斜めブックシェルフ構造、あるいは斜めブックシェルフ
の一部が逆側に折れ曲がった非対称シェブロン構造など
が知られている。
(Operation) In the smectic C phase, liquid crystal molecules have a layered structure. The layered structure has a bookshelf structure in which the layer direction is formed perpendicular to the upper and lower substrate surfaces, and has a certain inclination. It is known that a chevron structure that bends in a V shape, an oblique bookshelf structure that similarly tilts in one direction with a certain inclination, or an asymmetric chevron structure in which a part of the oblique bookshelf bends to the opposite side is formed.

【0014】中でも、ブックシェルフ構造はナフタレン
系液晶やポリフッ素系液晶など限られた材料系で安定し
て発現することが知られており、多くのスメクティック
C液晶は層が傾いたシェブロン構造、斜めブックシェル
フ構造あるいは非対称シェブロン構造をとっている。特
に、一軸配向処理方向が平行で、かつ、同一方向になさ
れたパラレルラビングセルにおいては一般的にはシェブ
ロン構造がとられ、一方、一軸配向処理方向が平行で、
かつ、逆方向になされたアンチパラレルラビングセルに
おいては斜めブックシェルフ構造あるいは非対称シェブ
ロン構造がとられることが多い。
Among them, it is known that the bookshelf structure is stably exhibited in a limited material system such as a naphthalene type liquid crystal and a polyfluorine type liquid crystal, and many smectic C liquid crystals have a chevron structure in which layers are inclined and an oblique direction. It has a bookshelf structure or an asymmetric chevron structure. In particular, the uniaxial orientation treatment directions are parallel, and in parallel rubbing cells made in the same direction, a chevron structure is generally taken, while the uniaxial orientation treatment directions are parallel,
In addition, an anti-parallel rubbing cell in the reverse direction often has an oblique bookshelf structure or an asymmetric chevron structure.

【0015】また、一般的にカイラルスメクティック液
晶自身の特性としてチルト角や自発分極、液晶層の層間
隔をはじめとした様々な物性値は温度特性をもつことが
知られている。特に、液晶素子とした時の面内の均一性
に大きな影響を与える層構造に対しては、チルト角や層
間隔の変化が大きく関与している。
Further, it is generally known that various physical property values such as tilt angle, spontaneous polarization and liquid crystal layer spacing have temperature characteristics as characteristics of the chiral smectic liquid crystal itself. In particular, changes in the tilt angle and the layer spacing are greatly involved in the layer structure that greatly affects the in-plane uniformity of a liquid crystal device.

【0016】多くのカイラルスメクティック液晶ではカ
イラルスメクティックC相の上限温度から温度の低下に
伴いある温度まではチルト角は徐々に増加し層間隔は減
少していく。その層間隔の減少分を補うために層内での
層傾斜角が変化していく。この時くの字のキンク部分が
上下基板の中央に存在する対称シェブロン構造では上下
界面を固定し、かつ、キンク水平位置を移動しないまま
で層傾斜角の変化を吸収することができる。それに対
し、斜めブックシェルフ構造では層傾斜角の変化に対し
必然的に界面分子の移動が生じてしまう。また、非対称
シェブロン構造においても層傾斜角の変化はキンク位置
の層内方向での移動を伴ってしまう。
In many chiral smectic liquid crystals, the tilt angle gradually increases and the layer spacing decreases from the upper limit temperature of the chiral smectic C phase to a certain temperature as the temperature decreases. The layer inclination angle in the layer changes in order to compensate for the decrease in the layer interval. At this time, in the symmetrical chevron structure in which the square-shaped kink portion exists in the center of the upper and lower substrates, the upper and lower interfaces can be fixed and the change in the layer inclination angle can be absorbed without moving the horizontal position of the kink. On the other hand, in the slanted bookshelf structure, the interface molecules are inevitably moved in response to the change in the layer inclination angle. Further, even in the asymmetric chevron structure, the change in the layer inclination angle is accompanied by the movement of the kink position in the in-layer direction.

【0017】つまり、斜めブックシェルフ構造もしくは
非対称シェブロン構造を優位にとるアンチパラレルラビ
ングセルにおいては層傾斜角の変化を吸収しづらいこと
が考えられる。その結果配向の均一性が低下し、欠陥の
生成等が生じているものと考えられる。
That is, it is conceivable that it is difficult to absorb the change in the layer inclination angle in the antiparallel rubbing cell in which the diagonal bookshelf structure or the asymmetric chevron structure is dominant. As a result, it is considered that the uniformity of orientation is deteriorated and defects are generated.

【0018】上述の考察を元に我々は本願発明に到達し
たものである。つまり、本願発明に示すように、カイラ
ルスメクティックC相よりも高温側の相からカイラルス
メクティックC相に転移する温度をTcとした時に、T
c℃におけるスメクティック層の層間隔d(Tc)とTc−5
℃におけるスメクティック層の層間隔d(Tc-5)との比d(T
c-5)/d(Tc)が0.992以上であることを特徴とするカイラ
ルスメクティック液晶材料を用いることにより、アンチ
パラレルラビングセルにおいても高コントラストの配向
状態を生じせしめることを見出したものである。
Based on the above consideration, we arrived at the present invention. That is, as shown in the present invention, when Tc is the temperature at which the phase higher than the chiral smectic C phase transitions to the chiral smectic C phase,
The layer spacing d (Tc) and Tc-5 of the smectic layer at c ° C
Ratio of the smectic layer to the interlayer spacing d (Tc-5) at ℃ d (T
The inventors have found that by using a chiral smectic liquid crystal material having a c-5) / d (Tc) of 0.992 or more, a high-contrast alignment state can be generated even in an antiparallel rubbing cell.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明に用いられるカイラルスメ
クティック液晶は相転移系列が、高温側より、等方性液
体相(Iso)−コレステリック相(Ch)−カイラルスメ
クティックC相(SmC*)であるものが好ましい。即ち、本
実施形態の液晶は高温側の相からカイラルスメクティッ
クC相(SmC*)へ相転移する途中で示差走査熱量計(DSC;D
ifferential Scanning calorimeter)ではスメクティッ
クA相(SmA)の存在が確認されなかったものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The chiral smectic liquid crystal used in the present invention has a phase transition sequence of an isotropic liquid phase (Iso) -cholesteric phase (Ch) -chiral smectic C phase (SmC *) from the high temperature side. Those are preferable. That is, the liquid crystal of the present embodiment has a differential scanning calorimeter (DSC; D) during the phase transition from the high temperature phase to the chiral smectic C phase (SmC *).
The presence of smectic A phase (SmA) was not confirmed by ifferential scanning calorimeter).

【0020】以下に本発明で用いられる液晶組成物を構
成する好ましい化合物の具体例を(1)〜(4)に示
す。
Specific examples of preferable compounds constituting the liquid crystal composition used in the present invention are shown below in (1) to (4).

【外1】 [Outer 1]

【0021】R1,R2:炭素原子数が1〜20である置換
基を有していてもよい直鎖または分岐状のアルキル基 X1,X2:単結合、O、COO、OOC Y1,Y2,Y3,Y4:HまたはF n:0または1
R 1 , R 2 : linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and optionally having a substituent X 1 , X 2 : single bond, O, COO, OOC Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 : H or F n: 0 or 1

【外2】 [Outside 2]

【0022】R1,R2:炭素原子数が1〜20である置換
基を有していてもよい直鎖または分岐状のアルキル基 X1,X2:単結合、O、COO、OOC Y1,Y2,Y3,Y4:HまたはF
R 1 , R 2 : a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and optionally having a substituent X 1 , X 2 : a single bond, O, COO, OOC Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 : H or F

【外3】 [Outside 3]

【0023】R1,R2:炭素原子数が1〜20である置換
基を有していてもよい直鎖または分岐状のアルキル基 X1,X2:単結合、O、COO、OOC Y1,Y2,Y3,Y4:HまたはF
R 1 , R 2 : a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and optionally having a substituent X 1 , X 2 : a single bond, O, COO, OOC Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 : H or F

【外4】 [Outside 4]

【0024】R1,R2:炭素原子数が1〜20である置換
基を有していてもよい直鎖または分岐状のアルキル基 X1,X2:単結合、O、COO、OOC Y1,Y2,Y3,Y4:HまたはF 特に本願発明においては、液晶組成物を構成する複数の
化合物のうちの少なくとも1種以上に、単品化合物とし
て相転移系列中にスメクティックA相を有しない化合
物、例えば相転移系列が等方相−ネマティック相(もし
くはコレステリック相)−スメクティックC相(もしくは
カイラルスメクティックC相)あるいは等方相−スメク
ティックC相(もしくはカイラルスメクティックC相)と
なる化合物を用いることが好ましい。
R 1 , R 2 : a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and optionally having a substituent X 1 , X 2 : a single bond, O, COO, OOC Y 1 , Y 2 , Y 3 , Y 4 : H or F In particular, in the present invention, at least one of a plurality of compounds constituting the liquid crystal composition is provided with a smectic A phase in the phase transition series as a single compound. Compounds that do not have, for example, compounds in which the phase transition sequence is isotropic phase-nematic phase (or cholesteric phase) -smectic C phase (or chiral smectic C phase) or isotropic phase-smectic C phase (or chiral smectic C phase) It is preferable to use.

【0025】以下、図1を参照して本発明の液晶素子の
具体的な一実施形態について説明する。
A specific embodiment of the liquid crystal device of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0026】同図に示す液晶素子では、一対のガラス、
プラスチック等透明性の高い材料からなる基板11a、11
b間に液晶15、好ましくはカイラルスメクティック相を
呈する液晶を挟持したセルが互いに偏光軸が直交した一
対の偏光板間(図示せず)に挟装された構造となってい
る。
In the liquid crystal element shown in the figure, a pair of glass,
Substrates 11a, 11 made of highly transparent material such as plastic
A cell in which a liquid crystal 15, preferably a liquid crystal exhibiting a chiral smectic phase is sandwiched between b is sandwiched between a pair of polarizing plates (not shown) whose polarization axes are orthogonal to each other.

【0027】基板11a、11bには、夫々液晶15に電圧を
印加するためのInO、ITO等の材料からなる電極12
a、12bが設けられており、例えば後述するように一方
の基板にドット状の透明電極をマトリックス状に配置
し、各透明電極にTFTやMIM(Metal-Insulator-Meta
l)等のスイッチング素子を接続し、他方の基板の一面
上あるいは所定パターンの対向電極を設けアクティブマ
トリックス構造を形成している。
On the substrates 11a and 11b, electrodes 12 made of a material such as In 2 O 3 or ITO for applying a voltage to the liquid crystal 15 are provided.
a and 12b are provided, for example, as described later, dot-shaped transparent electrodes are arranged in a matrix on one substrate, and a TFT or MIM (Metal-Insulator-Meta) is arranged on each transparent electrode.
l) and other switching elements are connected to each other, and one surface of the other substrate or a counter electrode having a predetermined pattern is provided to form an active matrix structure.

【0028】電極12a,12b上には、必要に応じてこれ
らのショートを防止する等の機能を持つSiO、TiO
TaO等の材料からなる絶縁膜13a,13bが夫々設け
られる。
The electrodes 12a, On 12b, SiO 2, TiO 2 having a function such as to prevent these short as necessary,
Insulating films 13a and 13b made of a material such as Ta 2 O 5 are provided respectively.

【0029】更に、絶縁膜13a,13b上には、液晶15に
接し、その配向状態を制御するべく機能する配向制御膜
14a,14bが設けられている。かかる配向制御膜14a,
14bの少なくとも一方には一軸配向処理が施されてい
る。かかる膜としては、例えば、ポリイミド、ポリイミ
ドアミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール等の有機
材料を溶液塗工した膜の表面にラビング処理を施したも
の、あるいはSiO等の酸化物、窒化物を基板に対し斜め
方向から所定の角度で蒸着した無機材料の斜方蒸着膜を
用いることができる。
Further, on the insulating films 13a and 13b, an alignment control film which is in contact with the liquid crystal 15 and functions to control the alignment state thereof.
14a and 14b are provided. Such an orientation control film 14a,
At least one of 14b is uniaxially oriented. As such a film, for example, an organic material such as polyimide, polyimideamide, polyamide, or polyvinyl alcohol, which is solution-coated, is subjected to a rubbing treatment on the surface of the film, or an oxide such as SiO or a nitride is obliquely applied to the substrate. An oblique vapor deposition film of an inorganic material vapor-deposited at a predetermined angle from the direction can be used.

【0030】尚、配向制御膜14a,14bについては、そ
の材料の選択、処理(一軸配向処理等)の条件等によ
り、液晶15の分子のプレチルト角(液晶分子の配向制御
膜界面付近で膜面に対してなす角度)が調整される。
Regarding the orientation control films 14a and 14b, the pretilt angle of the molecules of the liquid crystal 15 (the film surface near the interface of the orientation control film of the liquid crystal molecules) depends on the selection of the material and the conditions of the treatment (uniaxial orientation treatment etc.). The angle with respect to) is adjusted.

【0031】また、配向制御膜14a,14bがいずれも一
軸配向処理がなされた膜である場合、夫々の膜の一軸配
向処理方向(特にラビング方向)を、用いる液晶材料に
応じて反平行、平行、またはクロスラビング、あるいは
片側のみのラビングに設定することができる。
When the orientation control films 14a and 14b are both uniaxially oriented films, the uniaxial orientation treatment directions (especially rubbing directions) of the respective films are antiparallel or parallel depending on the liquid crystal material used. , Or cross rubbing, or rubbing on only one side can be set.

【0032】基板11a及び11bは、スペーサー16を介し
て対向している。かかるスペーサー16は、基板11a、11
bの間の距離(セルギャップ)を決定するものであり、
シリカビーズ等が用いられる。ここで決定されるセルギ
ャップについては、液晶材料の違いによって最適範囲及
び上限値が異なるが、均一な一軸配向性、また電圧無印
加時に液晶分子の平均分子軸をほぼ配向処理軸の平均方
向の軸と実質的に同一にする配向状態を発現させるべ
く、0.3〜10μmの範囲に設定することが好ましい。
The substrates 11a and 11b face each other with a spacer 16 in between. The spacer 16 is formed on the substrates 11a, 11
determines the distance (cell gap) between b,
Silica beads and the like are used. Regarding the cell gap determined here, the optimum range and the upper limit differ depending on the liquid crystal material, but uniform uniaxial orientation, and when the voltage is not applied, the average molecular axis of the liquid crystal molecules is almost the same as the average orientation axis. In order to develop an alignment state that is substantially the same as the axis, it is preferably set in the range of 0.3 to 10 μm.

【0033】スペーサー16に加えて、基板11a及び1
1b間の接着性を向上させ、カイラルスメクティック相
を示す液晶の耐衝撃性を向上させるべく、エポキシ樹脂
等の樹脂材料等からなる接着粒子を分散配置することも
できる(図示せず)。
In addition to the spacer 16, the substrates 11a and 1a
Adhesive particles made of a resin material such as an epoxy resin may be dispersed and arranged in order to improve the adhesiveness between the 1b and the impact resistance of the liquid crystal exhibiting the chiral smectic phase (not shown).

【0034】上記構造の液晶素子では、液晶15としてカ
イラルスメクティック相を示す液晶を用いる場合につい
ては、その材料の組成を調整し、更に液晶材料の処理や
素子構成、例えば配向制御膜14a及び14bの材料、処理
条件等を適宜設定することにより、電圧無印加時では、
該液晶の平均分子軸(液晶分子)が単安定化されている
配向状態を示し、駆動時では一方の極性(第一の極性)
の電圧印加時に印加電圧の大きさに応じて平均分子軸の
単安定化される位置を基準としたチルト角度が連続的に
変化し、他方の極性(第二の極性)の電圧印加時には液
晶の平均分子軸は、印加電圧の大きさに応じた角度でチ
ルトするような特性を示すようにする。このとき、第一
の極性の電圧印加による最大チルト角度が、第二の極性
の電圧印加による最大チルト角度より大きいような特性
を示すようにしてもよい。または第2の極性の電圧印加
時には平均分子軸が印加電圧の大きさによらずチルトし
ないような特性にしても良い。
In the liquid crystal device having the above structure, when a liquid crystal exhibiting a chiral smectic phase is used as the liquid crystal 15, the composition of the material is adjusted, and further, the treatment of the liquid crystal material and the device configuration, for example, the alignment control films 14a and 14b. By appropriately setting the materials, processing conditions, etc., when no voltage is applied,
The average molecular axis (liquid crystal molecule) of the liquid crystal shows an alignment state in which it is mono-stabilized, and one polarity (first polarity) when driven.
When the voltage is applied, the tilt angle based on the position where the average molecular axis is monostabilized changes continuously according to the magnitude of the applied voltage, and when the voltage of the other polarity (second polarity) is applied, The average molecular axis is made to exhibit a characteristic of tilting at an angle according to the magnitude of the applied voltage. At this time, the characteristic may be such that the maximum tilt angle due to the voltage application of the first polarity is larger than the maximum tilt angle due to the voltage application of the second polarity. Alternatively, when the voltage of the second polarity is applied, the average molecular axis may not tilt regardless of the magnitude of the applied voltage.

【0035】そして、カイラルスメクティック相を示す
液晶材料15としては、様々な特性(液晶材料固有の物性
値コーン角Θ、スメクティック層の層間隔d、傾斜角δ
についての特性等)を表示素子としての要求に対し最適
化するようビフェニル骨格やフェニルシクロヘキサンエ
ステル骨格、フェニルピリミジン骨格等を有する炭化水
素系液晶材料、ナフタレン系液晶材料、ポリフッ素系液
晶材料を適宜選択して調製した組成物を用いる。
The liquid crystal material 15 exhibiting the chiral smectic phase has various characteristics (conical property value cone angle Θ peculiar to the liquid crystal material, layer spacing d of the smectic layer, inclination angle δ).
, Etc.) are selected appropriately as the hydrocarbon liquid crystal material having a biphenyl skeleton, a phenylcyclohexane ester skeleton, a phenylpyrimidine skeleton, a naphthalene liquid crystal material, and a polyfluorine liquid crystal material. The composition thus prepared is used.

【0036】当該液晶素子では、基板11a及び11bの一
方に少なくともR,G,Bのカラーフィルターを設け、
カラー液晶素子とすることもできる。また光源として
R,G,Bの光源を順次切り替えることで、時分割によ
る混色を利用してフルカラー表示させる方法を用いるこ
ともできる。
In the liquid crystal element, at least one of R, G and B color filters is provided on one of the substrates 11a and 11b,
It can also be a color liquid crystal element. Alternatively, a method of performing full-color display by utilizing color mixing by time division can be used by sequentially switching the R, G, and B light sources as light sources.

【0037】尚、当該液晶素子は、基板11a及び11bの
両方の基板に一対の偏光板を設けた透過型の液晶素子、
即ち基板11a及び11bのいずれも透光性の基板であり、
一方の基板側からの入射光(例えば外部光源による光)
を変調し他方側に出射するタイプの素子、又は少なくと
も一方の基板に偏光板を設けた反射型の液晶素子、即ち
基板11a及び11bのいずれか一方の側に反射板を設ける
かあるいは一方の基板自体又は基板に設ける部材として
反射性の材料を用いて、入射光及び反射光を変調し、入
射側と同様の側に光を出射するタイプの素子のいずれに
も適用することができる。
The liquid crystal element is a transmissive liquid crystal element in which a pair of polarizing plates are provided on both substrates 11a and 11b.
That is, both the substrates 11a and 11b are translucent substrates,
Incident light from one substrate side (for example, light from an external light source)
Of the type which modulates the light and outputs it to the other side, or a reflective liquid crystal element in which a polarizing plate is provided on at least one substrate, that is, a reflector is provided on either one of the substrates 11a and 11b, or one of the substrates is provided. The present invention can be applied to any type of element that modulates incident light and reflected light by using a reflective material as itself or as a member provided on the substrate and emits light to the same side as the incident side.

【0038】本発明では、上述の液晶素子に対して階調
信号を供給する駆動回路を設け、上述したような電圧の
印加により液晶の平均分子軸の単安定位置からの連続的
なチルト角度の変化、及び素子からの出射光量が連続的
に変化する特性を利用し階調表示を行う液晶表示素子を
構成することができる。例えば、液晶素子の一方の基板
として前述したようなTFT等を備えたアクティブマトリ
クス基板を用い、駆動回路で振幅変調によるアクティブ
マトリクス駆動を行うことでアナログ階調表示が可能と
なる。
In the present invention, a drive circuit for supplying a gradation signal to the above-mentioned liquid crystal element is provided, and a continuous tilt angle from the monostable position of the average molecular axis of the liquid crystal is provided by applying the voltage as described above. It is possible to configure a liquid crystal display element that performs gradation display by utilizing the characteristics of the change and the amount of light emitted from the element that continuously changes. For example, by using an active matrix substrate having the above-mentioned TFT or the like as one substrate of the liquid crystal element, and performing active matrix driving by amplitude modulation in the drive circuit, analog gray scale display is possible.

【0039】図2〜4を参照して、本発明の液晶素子に
おいて、このようなアクティブマトリクス基板を用いた
例について説明する。
An example using such an active matrix substrate in the liquid crystal element of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0040】図2は、当該素子を、駆動手段を備えた形
で、一方の基板(アクティブマトリクス基板)の構成を
中心に模式的に示したものである。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the element with a driving means, focusing on the structure of one substrate (active matrix substrate).

【0041】図2に示す構成では、液晶素子に相当する
パネル部において、駆動手段である走査信号ドライバ21
に連結した走査線に相当する図面上水平方向のゲート線
G1、G2…と、駆動手段である情報信号ドライバ22に連結
した情報信号線に相当する図面上縦方向のソース線S1、
S2…が互いに絶縁された状態で直交するように設けられ
ており、その各交点の画素に対応してスイッチング素子
に相当する薄膜トランジスタ(TFT)24及び画素電極25
が設けられている(同図では簡略化のため5x5画素の領
域のみを示す)。尚、スイッチング素子として、TFTの
他、MIM素子を用いることもできる。ゲート線G1、G2
…はTFT24のゲート電極(図示せず)に接続され、ソー
ス線S1、S2…はTFT24のソース電極(図示せず)に接続
され、画素電極25はTFT24のドレイン電極(図示せず)
に接続されている。かかる構成において、走査信号ドラ
イバ21によりゲート線G1、G2…が例えば線順次に走査選
択されてゲート電圧が供給され、このゲート線の走査選
択に同期して情報信号ドライバ22から、各画素に書き込
む情報に応じた情報信号電圧がソース線S1、S2…に供給
され、TFT24を介して各画素電極に印加される。
In the configuration shown in FIG. 2, in the panel portion corresponding to the liquid crystal element, the scanning signal driver 21 which is the driving means.
Gate lines in the horizontal direction on the drawing that correspond to the scanning lines connected to
, And a source line S1 in the vertical direction on the drawing, which corresponds to the information signal line connected to the information signal driver 22 which is the driving means,
S2 ... Are provided so as to be orthogonal to each other while being insulated from each other, and a thin film transistor (TFT) 24 corresponding to a switching element and a pixel electrode 25 corresponding to a pixel at each intersection thereof.
Is provided (only 5x5 pixel area is shown in the figure for simplification). As the switching element, a MIM element can be used instead of the TFT. Gate line G1, G2
... are connected to the gate electrode (not shown) of the TFT24, the source lines S1, S2 ... Are connected to the source electrode (not shown) of the TFT24, and the pixel electrode 25 is the drain electrode (not shown) of the TFT24.
It is connected to the. In such a configuration, the gate lines G1, G2, ... Are scan-selected, for example, in a line-sequential manner by the scan signal driver 21, and a gate voltage is supplied, and the information signal driver 22 writes in each pixel in synchronization with the scan selection of the gate line. Information signal voltage corresponding to information is supplied to the source lines S1, S2 ... And applied to each pixel electrode via the TFT 24.

【0042】図3は、図2に示すようなパネル構成にお
ける各画素部分(1ビット分)の断面構造の一例を示
す。同図に示す構造では、TFT24及び画素電極25を備え
るアクティブマトリクス基板30と共通電極52を備えた対
向基板50間に、自発分極を有する液晶層59が挟持され、
液晶容量(Clc)41が構成されている。
FIG. 3 shows an example of a sectional structure of each pixel portion (for one bit) in the panel structure as shown in FIG. In the structure shown in the figure, a liquid crystal layer 59 having spontaneous polarization is sandwiched between an active matrix substrate 30 having a TFT 24 and a pixel electrode 25 and a counter substrate 50 having a common electrode 52.
A liquid crystal capacitor (Clc) 41 is configured.

【0043】アクティブマトリクス基板30については、
TFT24としてアモルファスSiTFTを用いた例が示されて
いる。TFT24はガラス等からなる基板31上に形成され、
図2に示すゲート線G1、G2…に接続したゲート電極32上
に窒化シリコン(SiNx)等の材料からなる絶縁膜
(ゲート絶縁膜)33を介してa-Si層34が設けられてお
り、該a-Si層34上に、夫々na−Si層35、36を介し
てソース電極37、ドレイン電極38が互いに離間して設け
られている。ソース電極37は図2に示すソース線S1、S2
…に接続し、ドレイン電極38はITO膜等の透明導電膜か
らなる画素電極25に接続している。また、TFT24におけ
るa-Si層34上をチャネル保護膜39が被覆している。この
TFT24は、該当するゲート線が走査選択された期間にお
いてゲート電極32にゲートパルスが印加されオン状態と
なる。
Regarding the active matrix substrate 30,
An example using an amorphous Si TFT as the TFT 24 is shown. The TFT 24 is formed on the substrate 31 made of glass or the like,
An a-Si layer 34 is provided on a gate electrode 32 connected to the gate lines G1, G2 ... Shown in FIG. 2 via an insulating film (gate insulating film) 33 made of a material such as silicon nitride (SiNx), On the a-Si layer 34, a source electrode 37 and a drain electrode 38 are provided separately from each other via n + a-Si layers 35 and 36, respectively. The source electrode 37 is the source lines S1 and S2 shown in FIG.
, And the drain electrode 38 is connected to the pixel electrode 25 made of a transparent conductive film such as an ITO film. The channel protective film 39 covers the a-Si layer 34 of the TFT 24. this
The TFT 24 is turned on by applying a gate pulse to the gate electrode 32 during a period in which the corresponding gate line is scanned and selected.

【0044】更に、アクティブマトリクス基板30におい
ては、画素電極25と、該電極のガラス基板側に設けられ
た保持容量電極40により絶縁膜33(ゲート電極32上の絶
縁膜と連続的に設けられた膜)を挟持した構造により保
持容量(CS)42が液晶層41と並列の形で設けられてい
る。保持容量電極はその面積が大きい場合、開口率が低
下するため、ITO膜等の透明導電膜により形成される。
Further, in the active matrix substrate 30, the insulating film 33 (continuously provided with the insulating film on the gate electrode 32 by the pixel electrode 25 and the storage capacitor electrode 40 provided on the glass substrate side of the electrode). A storage capacitor (CS) 42 is provided in parallel with the liquid crystal layer 41 by a structure in which a film is sandwiched. When the area of the storage capacitor electrode is large, the aperture ratio is lowered, and thus the storage capacitor electrode is formed of a transparent conductive film such as an ITO film.

【0045】アクティブマトリクス基板30のTFT24及び
画素電極25上には液晶の配向状態を制御する為の例えば
ラビング処理等の一軸配向処理が施された配向制御膜53
aが設けられている。
On the TFT 24 and the pixel electrode 25 of the active matrix substrate 30, an alignment control film 53 which is subjected to a uniaxial alignment process such as a rubbing process for controlling the alignment state of liquid crystal.
a is provided.

【0046】一方、対向基板50では、ガラス基板51上
に、全面同様の厚みで共通電極52、及び液晶の配向状態
を制御する為の配向制御膜53bが積層されている。
On the other hand, in the counter substrate 50, the common electrode 52 and the alignment control film 53b for controlling the alignment state of the liquid crystal are laminated on the glass substrate 51 with the same thickness as the entire surface.

【0047】尚、上記セル構造は、互いに偏光軸が直交
した関係にある一対の偏光板間に挟持されている(図示
せず)。
The cell structure is sandwiched between a pair of polarizing plates whose polarization axes are orthogonal to each other (not shown).

【0048】上記構造のパネルの画素部分において、液
晶層59としては、自発分極を有する液晶、例えばカイラ
ルスメクティック相を呈する液晶が用いられる。
In the pixel portion of the panel having the above structure, a liquid crystal having spontaneous polarization, for example, a liquid crystal exhibiting a chiral smectic phase is used as the liquid crystal layer 59.

【0049】尚、図2及び3に示すようなパネル構成に
おいて、アクティブマトリクス基板として、多結晶Si(p
-Si)TFTを備えた基板を用いることができる。
In the panel structure as shown in FIGS. 2 and 3, polycrystalline Si (p
A substrate with -Si) TFT can be used.

【0050】図3に示すパネルの画素部分の等価回路を
図4に示す。
An equivalent circuit of the pixel portion of the panel shown in FIG. 3 is shown in FIG.

【0051】図4及び図5を参照して上記構造の液晶素
子における特性を利用したアクティブマトリクス駆動に
ついて述べる。本発明の液晶素子におけるアクティブマ
トリクス駆動では、例えば一画素においてある情報を表
示するための期間(1フレーム)を複数のフィールド
(例えば図5に示す1F及び2F)に分割し、これら2フィ
ールドにおいて平均的に所定の情報に応じた出射光量を
得る。以下では、液晶層59が一方の極性の電圧印加で十
分な透過光強度であり、逆極性ではそれより小さい透過
光強度である特性を示す場合における2フィールドに分
割された例について説明する。
Active matrix driving utilizing the characteristics of the liquid crystal element having the above structure will be described with reference to FIGS. In active matrix driving in the liquid crystal element of the present invention, for example, a period (one frame) for displaying certain information in one pixel is divided into a plurality of fields (for example, 1F and 2F shown in FIG. 5), and an average is calculated in these two fields. The amount of emitted light corresponding to predetermined information is obtained. In the following, an example in which the liquid crystal layer 59 is divided into two fields in the case where the liquid crystal layer 59 has a characteristic that the transmitted light intensity is sufficient when a voltage of one polarity is applied and the transmitted light intensity is smaller when the polarity is opposite is described.

【0052】図5(a)は、一画素を着目した際に、当
該画素に接続する走査線となる一ゲート線に印加される
電圧を示す。上記構造の液晶素子では、各フィールド毎
にゲート線G1、G2…が例えば線順次で選択され、一ゲー
ト線には選択期間Tonにおいて所定のゲート電圧Vgが
印加され、ゲート電極32に電圧Vgが加わりTFT24がオ
ン状態となる。他のゲート線が選択されている期間に相
当する非選択期間Toffにはゲート電極32に電圧が加わ
らずTFT24は高抵抗状態(オフ状態)となり、Toff毎に
所定の同一のゲート線が選択されてゲート電極32にゲー
ト電圧Vgが印加される。
FIG. 5A shows a voltage applied to one gate line which is a scanning line connected to the pixel when one pixel is focused on. In the liquid crystal device having the above structure, the gate lines G1, G2, ... Are selected line by line, for example, in each field, a predetermined gate voltage Vg is applied to one gate line in the selection period Ton, and the voltage Vg is applied to the gate electrode 32. The TFT24 is turned on. During a non-selection period Toff corresponding to a period when another gate line is selected, the TFT 24 is in a high resistance state (off state) without applying a voltage to the gate electrode 32, and a predetermined same gate line is selected for each Toff. The gate voltage Vg is applied to the gate electrode 32.

【0053】図5(b)は、当該画素の情報信号線(ソ
ース線)に印加される電圧Vsを示す。図5(a)で示す
ように各フィールドで選択期間Tonでゲート電極32にゲ
ート電圧が印加された際、これに同期して当該画素に接
続する情報線となるソース線S1、S2…からソース電極37
に、所定のソース電圧(情報信号電圧)Vs(基準電位を
共通電極52の電位Vcとする)が印加される。
FIG. 5B shows the voltage Vs applied to the information signal line (source line) of the pixel. As shown in FIG. 5A, when a gate voltage is applied to the gate electrode 32 in the selection period Ton in each field, the source lines S1, S2 ... Electrode 37
A predetermined source voltage (information signal voltage) Vs (the reference potential is the potential Vc of the common electrode 52) is applied to.

【0054】ここで、1フレームを構成する第一のフィ
ールド(1F)では、当該画素に書込まれる情報、例えば
用いる液晶に応じた電圧−透過率特性を基に当該画素で
得ようとする光学状態又は表示情報(透過率)に応じた
レベルVxの正極性のソース電圧(情報信号電圧)(基準
電位を共通電極52の電位Vcとする)が印加される。こ
の時、TFT24がオン状態であるため、上記ソース電極37
に印加される電圧Vxがドレイン電極38を介して画素電極
(25)に印加され、液晶容量(Clc)41及び保持容量42
(Cs)に充電がなされ、画素電極の電位が情報信号電圧
Vxになる。続いて、当該画素の属するゲート線の非選択
期間ToffにおいてTFT24は高抵抗(オフ状態)となるた
め、この非選択期間には、液晶セル(液晶容量Clc)41
及び保持容量(Cs)42では選択期間Tonで充電された電
荷が蓄積された状態を維持し、電圧Vxが保持される。そ
して、当該画素における液晶層59に第1フィールド1F
の期間を通して電圧Vxが印加され、当該画素の液晶部分
ではこの電圧値に応じた光学状態(透過光量)が得られ
る。このとき液晶の応答速度がゲートオン期間より遅い
場合、液晶セル(液晶容量Clc)41及び保持容量(Cs)4
2に充電が完了し、ゲートがオフされた非選択期間にス
イッチングが開始される。このような場合は自発分極の
反転によって充電された電荷が相殺されて、液晶層に印
加される電圧が図5(c)のようにVxより小さいVx’と
いう値を取る。
Here, in the first field (1F) that constitutes one frame, the optics to be obtained in the pixel based on the information written in the pixel, for example, the voltage-transmittance characteristic according to the liquid crystal used. A positive source voltage (information signal voltage) of level Vx corresponding to the state or display information (transmittance) (the reference potential is the potential Vc of the common electrode 52) is applied. At this time, since the TFT 24 is on, the source electrode 37
The voltage Vx applied to the pixel electrode (25) is applied via the drain electrode 38 to the liquid crystal capacitance (Clc) 41 and the storage capacitance 42.
(Cs) is charged and the potential of the pixel electrode is the information signal voltage
Become Vx. Subsequently, since the TFT 24 has a high resistance (off state) in the non-selection period Toff of the gate line to which the pixel belongs, the liquid crystal cell (liquid crystal capacitance Clc) 41 is generated in this non-selection period.
The storage capacitor (Cs) 42 maintains the state in which the charge charged in the selection period Ton is stored and holds the voltage Vx. Then, the first field 1F is formed on the liquid crystal layer 59 in the pixel.
The voltage Vx is applied during the period of, and an optical state (amount of transmitted light) corresponding to this voltage value is obtained in the liquid crystal portion of the pixel. At this time, if the response speed of the liquid crystal is slower than the gate-on period, the liquid crystal cell (liquid crystal capacitance Clc) 41 and the storage capacitance (Cs) 4
Switching is started during the non-selected period when the charging is completed to 2 and the gate is turned off. In such a case, the charges charged by the reversal of the spontaneous polarization are offset, and the voltage applied to the liquid crystal layer takes a value Vx 'smaller than Vx as shown in FIG. 5C.

【0055】次に、第二のフィールド(2F)の選択期
間Tonでは、第一のフィールド1Fとは極性が逆で実
質的に同様の電圧値Vxを有するソース電圧(−Vx)がソ
ース電極37に印加される。この時、TFT24がオン状態で
あり、画素電極25に電圧−Vxが印加されて、液晶容量
(Clc)41及び保持容量(Cs)42に充電がなされ、画素
電極の電位が情報信号電圧−Vxになる。続いて、非選択
期間ToffにおいてTFT24は高抵抗(オフ状態)となるた
め、この非選択期間には、液晶セル(液晶容量Clc)41
及び保持容量(Cs)42では選択期間Tonで充電された電
荷が蓄積された状態を維持し、電圧−Vxが保持される。
そして、当該画素における液晶層59に第2のフィールド
2F期間を通して電圧−Vxが印加され、当該画素ではこ
の電圧値に応じた光学状態(出射光量)が得られる。こ
のときも同様に液晶の応答速度がゲートオン期間より遅
い場合、液晶セル(液晶容量Clc)41及び保持容量(C
s)42に充電が完了し、ゲートがオフされた非選択期間
にスイッチングが開始される。このような場合は自発分
極の反転によって充電された電荷が相殺されて、液晶層
に印加される電圧が図5(c)のように−Vxより小さい
−Vx’という値を取る。図5(c)は、上述したような
当該画素の液晶容量及び保持容量に実際に保持され液晶
層59に印加される電圧値Vpixを、図5(d)は当該画
素での液晶の実際の光学応答(透過型液晶素子した場合
での光学応答)を模式的に示す。(c)に示すように、
2フィールド1F及び2Fを通じて印加電圧は互いに極
性が反転しただけの同一レベル(絶対値)Vx’である。
一方、(d)に示すように第一フィールド1Fでは、V
x’に応じた階調表示状態(出射光量)が得られ、第二
フィールド2Fでは、−Vx’に応じた階調表示状態が得
られるが、実際にはわずか透過光量の変化しか得られ
ず、透過光量はTxより小さく、0レベルに近いTyとな
る。
Next, in the selection period Ton of the second field (2F), the source voltage (-Vx) having a polarity opposite to that of the first field 1F and having substantially the same voltage value Vx is the source electrode 37. Applied to. At this time, the TFT 24 is in the ON state, the voltage −Vx is applied to the pixel electrode 25, the liquid crystal capacitance (Clc) 41 and the storage capacitance (Cs) 42 are charged, and the potential of the pixel electrode is changed to the information signal voltage −Vx. become. Subsequently, since the TFT 24 has a high resistance (off state) in the non-selection period Toff, the liquid crystal cell (liquid crystal capacitance Clc) 41 is in the non-selection period Toff.
The storage capacitor (Cs) 42 maintains the state in which the charge charged in the selection period Ton is stored, and holds the voltage -Vx.
Then, the voltage -Vx is applied to the liquid crystal layer 59 in the pixel through the second field 2F period, and in the pixel, an optical state (amount of emitted light) corresponding to the voltage value is obtained. At this time as well, when the response speed of the liquid crystal is slower than the gate-on period, the liquid crystal cell (liquid crystal capacitance Clc) 41 and the storage capacitance (C
s) Charging is completed at 42 and switching is started during the non-selection period when the gate is turned off. In such a case, the charged charges are canceled by the inversion of the spontaneous polarization, and the voltage applied to the liquid crystal layer takes a value of −Vx ′ smaller than −Vx as shown in FIG. 5C. FIG. 5C shows the voltage value Vpix that is actually held in the liquid crystal capacity and the holding capacity of the pixel as described above and is applied to the liquid crystal layer 59. FIG. 5D shows the actual value of the liquid crystal in the pixel. The optical response (optical response when a transmissive liquid crystal element is used) is schematically shown. As shown in (c),
The applied voltages are at the same level (absolute value) Vx 'only with their polarities inverted with respect to each other through the two fields 1F and 2F.
On the other hand, in the first field 1F as shown in (d), V
A gradation display state (amount of emitted light) corresponding to x'is obtained, and a gradation display state corresponding to -Vx 'is obtained in the second field 2F, but only a slight change in the amount of transmitted light is actually obtained. , The transmitted light amount is smaller than Tx and becomes Ty close to 0 level.

【0056】上述したようなアクティブマトリクス駆動
では、カイラルスメクティック相を示す液晶を用いた場
合で良好な高速応答性に基づいた階調表示が可能となる
と同時に一画素であるレベルの階調表示を、高い透過光
量を得る第一フィールドと低い透過光量を得る第二フィ
ールドに分割して連続的に行うため、時間開口率が50
%以下となり人間の目の感じる動画高速応答特性も良好
になる。また、第二フィールドにおいては液晶分子の若
干のスイッチング動作により完全に透過光量が0にはな
らないので、フレーム期間全体での人間の目に感じる輝
度は確保される。
In the active matrix driving as described above, when a liquid crystal exhibiting a chiral smectic phase is used, gradation display based on good high-speed response is possible, and at the same time gradation display of a level of one pixel is performed. Since the first field that obtains a high transmitted light amount and the second field that obtains a low transmitted light amount are divided and continuously performed, the time aperture ratio is 50
% Or less, the moving image high-speed response characteristics that human eyes perceive will be good. Further, in the second field, the amount of transmitted light does not completely become zero due to a slight switching operation of the liquid crystal molecules, so that the brightness perceived by human eyes in the entire frame period is secured.

【0057】更に、第一及び第二フィールドで同様のレ
ベルの電圧が極性反転して液晶層59に印加されるため、
液晶層59に実際に印加される電圧が交流化され液晶の劣
化が防止する。
Further, the voltages of the same level in the first and second fields are reversed in polarity and applied to the liquid crystal layer 59.
The voltage actually applied to the liquid crystal layer 59 is converted into an alternating voltage to prevent deterioration of the liquid crystal.

【0058】上記のアクティブマトリクス駆動では、2
フィールドからなる1フレーム全体では、TxとTyを平均
した透過光量が得られる。このため、情報信号電圧Vsに
ついては、実際に当該フレームで当該画素で得ようとす
る画像情報(階調情報)に応じて、所定のレベルだけ大
きな透過光量を得ることのできる電圧値を選択して印加
することで、第一フィールド1Fにおいて、所望の階調
状態より高いレベル透過光量での階調状態を表示するこ
とも好ましい。
In the above active matrix driving, 2
In the entire one frame composed of fields, the transmitted light amount obtained by averaging Tx and Ty can be obtained. Therefore, for the information signal voltage Vs, a voltage value that can obtain a large amount of transmitted light by a predetermined level is selected in accordance with the image information (gradation information) actually obtained by the pixel in the frame. It is also preferable to display the gradation state with a level transmitted light amount higher than the desired gradation state in the first field 1F by applying the voltage.

【0059】なお、ここでは詳細には触れていないが上
記駆動法を応用し、RGB各色光源とを組み合わせるこ
とにより時分割による混色を利用してフルカラー表示さ
せる方法を用いることも可能である。
Although not described in detail here, it is also possible to apply the above-mentioned driving method and use a method in which full color display is performed by utilizing color mixture by time division by combining with RGB light sources.

【0060】以下、本発明を実施例に沿って詳細に説明
する。
The present invention will be described in detail below with reference to examples.

【0061】(実施例1) (液晶組成物の調製)下記液晶性化合物を混合して液晶
組成物LC-1を調製した。構造式に併記した数値は混合
の際の重量比率である。
(Example 1) (Preparation of liquid crystal composition) The following liquid crystal compounds were mixed to prepare a liquid crystal composition LC-1. The numerical values given in the structural formulas are weight ratios upon mixing.

【外5】 [Outside 5]

【0062】上記液晶組成物LC-1の物性パラメータを
以下に示す。 相転移温度(℃)
The physical property parameters of the above liquid crystal composition LC-1 are shown below. Phase transition temperature (℃)

【外6】 [Outside 6]

【0063】なお、上記相転移温度については下記の条
件によって測定した。 測定装置 Perkin Elmer社製 DSC Pyris1 測定条件 100℃で1分間保持した後、5℃/minで-30℃ま
で降温し、その後-30℃で5分間保持した後、5℃/minで1
00℃まで昇温して測定
The phase transition temperature was measured under the following conditions. Measuring device Perkin Elmer DSC Pyris1 Measurement conditions After holding at 100 ° C for 1 minute, lower the temperature to -30 ° C at 5 ° C / min, then hold at -30 ° C for 5 minutes, and then at 1 ° C at 5 ° C / min.
Measure up to 00 ℃

【外7】 [Outside 7]

【0064】(液晶セルの作製)一方の基板として明細
書中で述べた画素構造を有し、ゲート絶縁膜として窒化
シリコン膜を備えたa-SiTFTを有するアクティブマトリ
クス基板と、対向する基板としてRGBのカラーフィルタ
ーと透明電極を有している、厚さ1.1mmの一対の基板を
用意した。画面サイズは10.4インチ、画素数は800×600
とした。該基板の透明電極上に、市販のTFT用配向膜 SE
7992(日産化学社製)をスピンコート法により塗布し、
その後、80℃5分間の前乾燥を行なった後、200℃で1時
間加熱焼成を施し膜厚500Åのポリイミド被膜を得た。
(Production of Liquid Crystal Cell) An active matrix substrate having an a-Si TFT having a pixel structure described in the specification as one substrate and a silicon nitride film as a gate insulating film, and an RGB substrate as an opposing substrate. A pair of substrates having a color filter and a transparent electrode having a thickness of 1.1 mm were prepared. Screen size 10.4 inches, pixel number 800 × 600
And On the transparent electrode of the substrate, a commercially available alignment film for TFT SE
7992 (Nissan Chemical Co., Ltd.) is applied by spin coating,
Then, after pre-drying at 80 ° C. for 5 minutes, heating and baking was performed at 200 ° C. for 1 hour to obtain a polyimide film having a film thickness of 500 Å.

【0065】続いて、当該基板上のポリイミド膜に対し
て一軸配向処理としてナイロン布によるラビング処理を
施した。ラビング処理の条件は、径10cmのロールにナイ
ロン(NF-77/帝人製)を貼り合わせたラビングロールを
用い、押し込み量0.3mm、送り速度10cm/sec、回転数100
0rpm、送り回数4回とした。
Subsequently, the polyimide film on the substrate was rubbed with a nylon cloth as a uniaxial orientation process. The rubbing condition is a rubbing roll in which nylon (NF-77 / made by Teijin) is bonded to a roll with a diameter of 10 cm. Pushing amount 0.3 mm, feed speed 10 cm / sec, rotation speed 100
It was set to 0 rpm and the number of feeds was 4.

【0066】続いて、一方の基板上にスペーサーとし
て、平均粒径1.5μmのシリカビーズを散布し、各基板
のラビング処理方向が互いに反平行(アンチパラレル)
となるように対向させ、均一なセルギャップのセル(ア
クティブマトリクスパネル)を得た。
Subsequently, silica beads having an average particle size of 1.5 μm are dispersed as spacers on one substrate, and the rubbing directions of the substrates are antiparallel to each other (antiparallel).
So as to face each other to obtain a cell (active matrix panel) having a uniform cell gap.

【0067】上記のプロセスで作製したセルに液晶組成
物LC-1をCh相の温度で注入し、液晶をカイラルスメクテ
ィック液晶相を示す温度まで冷却し、この冷却の際、Ch
−SmC相転移前後において、−3Vのオフセット電圧
(直流電圧)を印加して冷却を行う処理を施し、素子サ
ンプルAを作製した。かかるサンプルについて、下記の
評価を行った。
The liquid crystal composition LC-1 was injected into the cell manufactured by the above process at the temperature of the Ch phase, and the liquid crystal was cooled to a temperature showing the chiral smectic liquid crystal phase.
Before and after the −SmC * phase transition, an element sample A was manufactured by applying a −3V offset voltage (DC voltage) to perform cooling. The following evaluations were performed on such samples.

【0068】1.配向状態 素子サンプルAの液晶の配向状態について偏光顕微鏡観
察を行った。
1. Alignment State The alignment state of the liquid crystal of the element sample A was observed with a polarizing microscope.

【0069】その結果、室温(30℃)では、電圧無印加
で最暗軸がラビング方向と若干ずれた状態であり、且つ
層法線方向がセル全体で一方向しかない配向状態が観測
された。また、面内にはビーズ周辺にわずかに光り抜け
は見られるものの、それ以外の部分においては光抜けを
生じる欠陥の生成も見られず、配向むらのない均一な配
向状態が得られた。配向写真を図6に示す(写真は同様の
プロセスで作成したITO単ビットセルのもの)。
As a result, at room temperature (30 ° C.), it was observed that the darkest axis was slightly deviated from the rubbing direction with no voltage applied, and the layer normal direction was only one direction in the entire cell. . In addition, although a slight light leakage was observed around the beads in the plane, no defect causing light leakage was observed in other portions, and a uniform alignment state without unevenness in alignment was obtained. An orientation photograph is shown in Fig. 6 (the photograph is of an ITO single bit cell prepared by the same process).

【0070】2.光学応答 液晶素子が示す電気光学応答を測定するために、素子サ
ンプルAについてセルをフォトマルチプライヤー付き偏
光顕微鏡に、クロスニコル下、電圧無印加状態で暗視野
となるように配置した。
2. Optical response In order to measure the electro-optical response of the liquid crystal element, the cell of the element sample A was placed in a polarizing microscope with a photomultiplier so that a dark field was obtained under no voltage applied under crossed Nicols. did.

【0071】これに30℃において±5V、0.2Hzの三角波
を印加した際の光学応答を観測すると、正極性の電圧印
加に対しては、印加電圧の大きさに応じて徐々に透過光
量(透過率)が増加していった。一方、負極性の電圧印
加の際の光学応答の様子は、電圧レベルに対して透過光
量が変化しているものの、その最大光量は、正極性電圧
印加の際の最大透過率と比較すると、1/10程度であっ
た。
Observing the optical response when a triangular wave of ± 5 V and 0.2 Hz was applied to this at 30 ° C., the amount of transmitted light (transmitted light) gradually increased in accordance with the magnitude of the applied voltage when a positive voltage was applied. Rate) has increased. On the other hand, the state of the optical response when a negative voltage is applied shows that although the transmitted light amount changes with respect to the voltage level, the maximum light amount is 1 when compared with the maximum transmittance when a positive voltage is applied. It was about / 10.

【0072】3.矩形波応答 素子サンプルAについて三角波応答と同様の装置を用い
て、60Hz(±5V)の矩形波電圧を印加して電圧を変化さ
せながら光学レベルを測定した。
3. Rectangular Wave Response Device Sample A was applied with a rectangular wave voltage of 60 Hz (± 5 V) using the same device as the triangular wave response to measure the optical level while changing the voltage.

【0073】その結果、正極性の電圧には十分に光学応
答し、その光学応答は前状態には依存せずに安定した中
間調状態が得られることが確認できた。また、負極性の
電圧に対しても同じ電圧絶対値の正極性電圧印加の場合
の1/10程度の光学応答が確認され、正負の電圧に対する
光学応答の平均値は前状態には依存せず安定した中間調
が得られることが確認できた 4.層間隔の測定 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。液晶の層間隔
の測定は80μm厚のガラス基板上に液晶組成物LC-1を約5
mm角で表面が平滑になるように塗り、通常の粉末X線回
折と同様に2θ/θスキャンを行い、得られたピークをBr
aggの回折条件式に当てはめ層間隔dを求めた。
As a result, it was confirmed that a sufficient positive optical response was made to the positive voltage, and a stable halftone state was obtained without depending on the previous state of the optical response. In addition, an optical response of about 1/10 of the case of applying a positive polarity voltage of the same voltage absolute value to a negative polarity voltage was confirmed, and the average value of the optical response to positive and negative voltages does not depend on the previous state. It was confirmed that a stable halftone was obtained. 4. Measurement of Layer Interval An X-ray diffractometer manufactured by MAC Science Co., Ltd. of a rotating anticathode method was used as a measurement device, and copper Kα ray was used as an analysis line. To measure the liquid crystal layer spacing, apply liquid crystal composition LC-1 to a glass substrate with a thickness of 80 μm.
Apply so that the surface is smooth at mm square, and perform 2θ / θ scan in the same manner as usual powder X-ray diffraction.
The layer spacing d was found by applying the agg diffraction condition.

【0074】測定温度は、回折面の平滑性を増すために
液晶組成物LC-1がコレステリック相の状態になる温度(T
c+10℃)にした後に、Tc(55.7℃)並びにTc-5℃(50.7℃)
まで毎分2℃の速度で降下させながら測定を行った。な
お、実験に用いた自動温度調節装置は、各温度で約±0.
3℃の制御精度を示した。
The measurement temperature is the temperature at which the liquid crystal composition LC-1 is in the cholesteric phase state (T to increase the smoothness of the diffraction surface).
c + 10 ℃), then Tc (55.7 ℃) and Tc-5 ℃ (50.7 ℃)
The measurement was carried out while descending at a rate of 2 ° C. per minute. The automatic temperature controller used in the experiment was about ± 0 at each temperature.
The control accuracy of 3 ℃ was shown.

【0075】その結果Tcにおける層間隔(d_Tc)は28.19
Å、Tc-5℃における層間隔(d_Tc-5)は28.00Å、その比
率(d_Tc-5/d_Tc)は0.993であった。
As a result, the layer spacing (d_Tc) at Tc is 28.19.
Å, the layer spacing (d_Tc-5) at Tc-5 ℃ was 28.00Å, and the ratio (d_Tc-5 / d_Tc) was 0.993.

【0076】(比較例1) (液晶組成物の調製)下記液晶性化合物を混合して液晶
組成物LC-2を調製した。構造式に併記した数値は混合
の際の重量比率である。
Comparative Example 1 (Preparation of Liquid Crystal Composition) The following liquid crystal compounds were mixed to prepare a liquid crystal composition LC-2. The numerical values given in the structural formulas are weight ratios upon mixing.

【外8】 [Outside 8]

【0077】上記液晶組成物LC-2の物性パラメータを
以下に示す。 相転移温度(℃)
The physical property parameters of the above liquid crystal composition LC-2 are shown below. Phase transition temperature (℃)

【外9】 [Outside 9]

【0078】なお、上記相転移温度については下記の条
件によって測定した。 測定装置 Perkin Elmer社製 DSC Pyris1 測定条件 100℃で1分間保持した後、5℃/minで-30℃ま
で降温し、その後-30℃で5分間保持した後、5℃/minで1
00℃まで昇温して測定
The phase transition temperature was measured under the following conditions. Measuring device Perkin Elmer DSC Pyris1 Measurement conditions After holding at 100 ° C for 1 minute, lower the temperature to -30 ° C at 5 ° C / min, then hold at -30 ° C for 5 minutes, and then at 1 ° C at 5 ° C / min.
Measure up to 00 ℃

【外10】 [Outside 10]

【0079】(液晶セルの作製)実施例1と同様のプロ
セスで作製したセルに液晶組成物LC-2をCh相の温度で注
入し、液晶をカイラルスメクティック液晶相を示す温度
まで冷却し、この冷却の際、Ch−SmC相転移前後にお
いて、−3Vのオフセット電圧(直流電圧)を印加して冷
却を行う処理を施し、素子サンプルBを作製した。かか
るサンプルについて、下記の評価を行った。
(Preparation of Liquid Crystal Cell) The liquid crystal composition LC-2 was injected into a cell prepared by the same process as in Example 1 at the temperature of the Ch phase, and the liquid crystal was cooled to the temperature showing the chiral smectic liquid crystal phase. At the time of cooling, before and after the Ch—SmC * phase transition, an offset voltage (DC voltage) of −3 V was applied to perform cooling, and an element sample B was produced. The following evaluations were performed on such samples.

【0080】1.配向状態 素子サンプルBの液晶の配向状態について偏光顕微鏡観
察を行った。
1. Alignment State The alignment state of the liquid crystal of the device sample B was observed with a polarizing microscope.

【0081】その結果、室温(30℃)では、電圧無印加
で最暗軸がラビング方向と若干ずれた状態であり、且つ
層法線方向がセル全体で一方向しかない配向状態が観測
された。しかしながら、面内に多数の欠陥が生じており
電圧無印加状態での光り抜けの原因となっていた。配向
写真を図7に示す(写真は同様のプロセスで作成したITO
単ビットセルのもの)。
As a result, at room temperature (30 ° C.), it was observed that the darkest axis was slightly displaced from the rubbing direction with no voltage applied, and the layer normal direction was only one direction in the entire cell. . However, many defects are generated in the plane, which causes light leakage in the state where no voltage is applied. The orientation photograph is shown in Fig. 7 (The photograph shows ITO made by the same process.
Single bit cells).

【0082】2.光学応答 液晶素子が示す電気光学応答を測定するために、素子サ
ンプルBについてセルをフォトマルチプライヤー付き偏
光顕微鏡に、クロスニコル下、電圧無印加状態で暗視野
となるように配置した。
2. Optical response In order to measure the electro-optical response of the liquid crystal element, the cell of the element sample B was placed in a polarizing microscope with a photomultiplier so as to form a dark field in the absence of applied voltage under crossed Nicols. did.

【0083】これに30℃において±5V、0.2Hzの三角波
を印加した際の光学応答を観測すると、正極性の電圧印
加に対しては、印加電圧の大きさに応じて徐々に透過光
量(透過率)が増加していった。一方、負極性の電圧印
加の際の光学応答の様子は、電圧レベルに対して透過光
量が変化しているものの、その最大光量は、正極性電圧
印加の際の最大透過率と比較すると、1/10程度であっ
た。
Observing the optical response when a triangular wave of ± 5 V and 0.2 Hz was applied to this at 30 ° C., when the voltage of positive polarity was applied, the amount of transmitted light (transmission) gradually increased depending on the magnitude of the applied voltage. Rate) has increased. On the other hand, the state of the optical response when a negative voltage is applied shows that although the transmitted light amount changes with respect to the voltage level, the maximum light amount is 1 when compared with the maximum transmittance when a positive voltage is applied. It was about / 10.

【0084】3.矩形波応答 素子サンプルBについて三角波応答と同様の装置を用い
て、60Hz(±5V)の矩形波電圧を印加して電圧を変化さ
せながら光学レベルを測定した。
3. Rectangular Wave Response Element Sample B was applied with a rectangular wave voltage of 60 Hz (± 5 V) using the same device as the triangular wave response, and the optical level was measured while changing the voltage.

【0085】その結果、正極性の電圧には十分に光学応
答し、その光学応答は前状態には依存せずに安定した中
間調状態が得られることが確認できた。また、負極性の
電圧に対しても同じ電圧絶対値の正極性電圧印加の場合
の1/10程度の光学応答が確認され、正負の電圧に対する
光学応答の平均値は前状態には依存せず安定した中間調
が得られることが確認できた 4.層間隔の測定 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。液晶の層間隔
の測定は80μm厚のガラス基板上に液晶組成物LC-1を約5
mm角で表面が平滑になるように塗り、通常の粉末X線回
折と同様に2θ/θスキャンを行い、得られたピークをBr
aggの回折条件式に当てはめ層間隔dを求めた。
As a result, it was confirmed that a sufficient positive optical response was made to the positive voltage, and the stable optical halftone state was obtained without depending on the previous state of the optical response. Also, for negative voltage, an optical response of about 1/10 of the case of applying positive voltage of the same voltage absolute value was confirmed, and the average optical response for positive and negative voltages does not depend on the previous state. It was confirmed that a stable halftone was obtained. 4. Measurement of Layer Interval The rotating apparatus was a rotating anticathode X-ray diffractometer manufactured by MAC Science Co., Ltd., and the copper Kα ray was used as the analysis line. To measure the liquid crystal layer spacing, apply liquid crystal composition LC-1 to a glass substrate with a thickness of 80 μm.
Apply so that the surface is smooth at mm square, and perform 2θ / θ scan in the same manner as usual powder X-ray diffraction.
The layer spacing d was found by applying the agg diffraction condition.

【0086】測定温度は、回折面の平滑性を増すために
液晶組成物LC-1がコレステリック相の状態になる温度(T
c+10℃)にした後に、Tc(60.7℃)並びにTc-5℃(55.7℃)
まで毎分2℃の速度で降下させながら測定を行った。な
お、実験に用いた自動温度調節装置は、各温度で約±0.
3℃の制御精度を示した。
The measurement temperature is the temperature at which the liquid crystal composition LC-1 is in the cholesteric phase state (T to increase the smoothness of the diffraction surface).
c + 10 ℃), then Tc (60.7 ℃) and Tc-5 ℃ (55.7 ℃)
The measurement was carried out while descending at a rate of 2 ° C. per minute. The automatic temperature controller used in the experiment was about ± 0 at each temperature.
The control accuracy of 3 ℃ was shown.

【0087】その結果Tcにおける層間隔(d_Tc)は28.18
Å、Tc-5℃における層間隔(d_Tc-5)は27.88Å、その比
率(d_Tc-5/d_Tc)は0.989であった。
As a result, the layer spacing (d_Tc) at Tc is 28.18.
Å, the layer spacing (d_Tc-5) at Tc-5 ℃ was 27.88Å, and the ratio (d_Tc-5 / d_Tc) was 0.989.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上詳述したように、Tc直下からの層間
隔変化の少ない液晶組成物を用いることで電圧無印加状
態において光り抜けの原因となる欠陥の生成を抑制する
ことができることがわかる。つまり、本発明によれば、
カイラルスメクティック液晶の相転移系列が、高温側よ
り、等方性液体相(Iso)−コレステリック相(Ch)−カ
イラルスメクティックC相(SmC*)もしくは等方性液体相
(Iso)−カイラルスメクティックC相(SmC*)であって、
前記カイラルスメクティック液晶が、カイラルスメクテ
ィックC相よりも高温側の相からカイラルスメクティッ
クC相に転移する温度をTcとした時に、Tc℃におけ
るスメクティック層の層間隔d(Tc)とTc−5℃における
スメクティック層の層間隔d(Tc-5)との比d(Tc-5)/d(Tc)
が0.992以上であることを特徴とするカイラルスメクテ
ィック液晶組成物を用いることで欠陥の少ない液晶素子
が提供される。
As described in detail above, it can be seen that the use of a liquid crystal composition having a small change in the layer spacing from immediately below Tc can suppress the generation of defects that cause light leakage in the absence of applied voltage. . That is, according to the present invention,
The phase transition sequence of the chiral smectic liquid crystal is an isotropic liquid phase (Iso) -cholesteric phase (Ch) -chiral smectic C phase (SmC *) or an isotropic liquid phase from the high temperature side.
(Iso) -Chiral smectic C phase (SmC *),
When the transition temperature of the chiral smectic liquid crystal from the phase higher than the chiral smectic C phase to the chiral smectic C phase is Tc, the layer spacing d (Tc) of the smectic layer at Tc ° C and the smectic at Tc-5 ° C. Ratio of layer spacing d (Tc-5) d (Tc-5) / d (Tc)
Is 0.992 or more, and a liquid crystal element having few defects is provided by using the chiral smectic liquid crystal composition.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の液晶素子の基本構成の一実施形態の断
面模式図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of the basic configuration of a liquid crystal element of the present invention.

【図2】本発明の液晶素子の好ましい形態であるアクテ
ィブマトリクス液晶素子のアクティブマトリクス基板に
駆動回路を備えた形で模式的に示した平面図である。
FIG. 2 is a plan view schematically showing a form in which a drive circuit is provided on an active matrix substrate of an active matrix liquid crystal element which is a preferable mode of the liquid crystal element of the present invention.

【図3】図2に示すパネル構成における1画素分の断面
模式図である。
3 is a schematic sectional view of one pixel in the panel configuration shown in FIG.

【図4】図3の画素の等価回路である。4 is an equivalent circuit of the pixel of FIG.

【図5】図2〜図4に示した構成の液晶素子の駆動方法の
一例のタイミングチャートである。
FIG. 5 is a timing chart of an example of a driving method of the liquid crystal element having the configuration shown in FIGS.

【図6】液晶組成物LC−1のX線回折法の測定結果FIG. 6 shows the measurement results of the liquid crystal composition LC-1 by X-ray diffractometry.

【図7】液晶組成物LC−2のX線回折法の測定結果FIG. 7: Measurement results of liquid crystal composition LC-2 by X-ray diffraction method

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11a,11b 基板 12a,12b 電極 13a,13b 絶縁膜 14a,14b 配向制御膜 15 液晶 16 スペーサー 20 パネル部 21 査信号ドライバ 22 情報信号ドライバ 23 情報信号線(ソース線) 24 TFT 25 画素電極 26 走査信号線(ゲート線) 30 アクティブマトリクス基板 31 基板 32 ゲート電極 33 ゲート絶縁膜 34 a−Si層 35,36 n+a−Si層 37 ソース電極 38 ドレイン電極 39 チャネル保護膜 40 保持容量電極 41 液晶容量 42 保持容量 50 対向基板 51 基板 52 共通電極 53a,53b 配向制御膜 59 液晶11a, 11b Substrates 12a, 12b Electrodes 13a, 13b Insulation films 14a, 14b Alignment control film 15 Liquid crystal 16 Spacer 20 Panel 21 Inspection signal driver 22 Information signal driver 23 Information signal line (source line) 24 TFT 25 Pixel electrode 26 Scanning signal Line (gate line) 30 active matrix substrate 31 substrate 32 gate electrode 33 gate insulating film 34 a-Si layers 35, 36 n + a-Si layer 37 source electrode 38 drain electrode 39 channel protective film 40 storage capacitor electrode 41 liquid crystal capacitor 42 Storage capacitor 50 Counter substrate 51 Substrate 52 Common electrodes 53a and 53b Alignment control film 59 Liquid crystal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H088 EA03 EA13 EA33 FA20 JA19 KA13 KA15 MA10 2H093 NA16 NA32 NA43 NA61 ND32 NF19 NG02 NH18 4H027 BA06 BC04 BD08 BD12 BD16 BD18 BD20 BE02 DE01 DE03 DE09 DF01 DJ01    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 2H088 EA03 EA13 EA33 FA20 JA19                       KA13 KA15 MA10                 2H093 NA16 NA32 NA43 NA61 ND32                       NF19 NG02 NH18                 4H027 BA06 BC04 BD08 BD12 BD16                       BD18 BD20 BE02 DE01 DE03                       DE09 DF01 DJ01

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 カイラルスメクティック液晶の相転移系
列が、高温側より、等方性液体相(Iso)−コレステリッ
ク相(Ch)−カイラルスメクティックC相(SmC*)もしく
は等方性液体相(Iso)−カイラルスメクティックC相(Sm
C*)であって、前記カイラルスメクティック液晶が、カ
イラルスメクティックC相よりも高温側の相からカイラ
ルスメクティックC相に転移する温度をTcとした時
に、Tc℃におけるスメクティック層の層間隔d(Tc)と
Tc−5℃におけるスメクティック層の層間隔d(Tc-5)と
の比d(Tc-5)/d(Tc)が0.992以上であることを特徴とする
カイラルスメクティック液晶組成物。
1. A phase transition sequence of a chiral smectic liquid crystal is an isotropic liquid phase (Iso) -cholesteric phase (Ch) -chiral smectic C phase (SmC *) or an isotropic liquid phase (Iso) from the high temperature side. -Chiral smectic C phase (Sm
C *), where the temperature at which the chiral smectic liquid crystal transitions from a phase on the higher temperature side than the chiral smectic C phase to the chiral smectic C phase is Tc, the layer spacing d (Tc) of the smectic layers at Tc ° C. A chiral smectic liquid crystal composition having a ratio d (Tc-5) / d (Tc) of not less than 0.92 to the layer spacing d (Tc-5) of the smectic layer at Tc-5 ° C.
【請求項2】 カイラルスメクティック液晶と、該液晶
に電圧を印加する一対の電極と、該液晶を挟持して対向
すると共に、該液晶を配向させるための一軸性配向処理
が施された一対の基板と、少なくとも一方の基板に偏光
板とを備えた液晶素子であって、カイラルスメクティッ
ク液晶の相転移系列が、高温側より、等方性液体相(Is
o)−コレステリック相(Ch)−カイラルスメクティック
C相(SmC*)もしくは等方性液体相(Iso)−カイラルスメ
クティックC相(SmC*)であって、 前記カイラルスメクティック液晶が、カイラルスメクテ
ィックC相よりも高温側の相からカイラルスメクティッ
クC相に転移する温度をTcとした時に、Tc℃におけ
るスメクティック層の層間隔d(Tc)とTc−5℃における
スメクティック層の層間隔d(Tc-5)との比d(Tc-5)/d(Tc)
が0.992以上であることを特徴とするカイラルスメクテ
ィック液晶組成物を用いたカイラルスメクティック液晶
素子。
2. A pair of substrates, which face each other with a chiral smectic liquid crystal, a pair of electrodes for applying a voltage to the liquid crystal sandwiching the liquid crystal, and which have been subjected to a uniaxial alignment treatment for aligning the liquid crystal. And a liquid crystal device including a polarizing plate on at least one of the substrates, wherein the phase transition sequence of the chiral smectic liquid crystal is an isotropic liquid phase (Is
o) -cholesteric phase (Ch) -chiral smectic C phase (SmC *) or isotropic liquid phase (Iso) -chiral smectic C phase (SmC *), wherein the chiral smectic liquid crystal is better than the chiral smectic C phase. Also, when the temperature at which the phase on the high temperature side transitions to the chiral smectic C phase is Tc, the layer spacing d (Tc) of the smectic layer at Tc ° C. and the layer spacing d (Tc-5) of the smectic layer at Tc-5 ° C. Ratio of d (Tc-5) / d (Tc)
Is 0.992 or more, a chiral smectic liquid crystal device using a chiral smectic liquid crystal composition.
【請求項3】 電圧無印加時では、該液晶の平均分子軸
が単安定化された第一の状態を示し、第一の極性の電圧
印加時には、該液晶の平均分子軸は印加電圧の大きさに
応じた角度で該単安定化された位置から一方の側にチル
トし、該第一の極性とは逆極性の第二の極性の電圧印加
時には、該液晶の平均分子軸は該単安定化された位置か
ら第一の極性の電圧を印加したときとは逆側にチルトす
る液晶素子において、 前記第一の極性の電圧印加時と第二の極性の電圧印加時
の液晶の平均分子軸の該第一の状態における単安定化さ
れた位置を基準とした最大チルト状態のチルトの角度を
それぞれβ1、β2としたとき、 β1>β2となる液晶素子である請求項2記載の液晶素
子。
3. When no voltage is applied, the average molecular axis of the liquid crystal exhibits a first state in which it is mono-stabilized, and when a voltage of the first polarity is applied, the average molecular axis of the liquid crystal shows a large applied voltage. The average molecular axis of the liquid crystal is tilted to one side from the monostable position at an angle according to the height, and the average molecular axis of the liquid crystal is monostable when a voltage having a second polarity opposite to the first polarity is applied. In a liquid crystal element that tilts to the opposite side from when the voltage of the first polarity is applied from the changed position, the average molecular axis of the liquid crystal when the voltage of the first polarity and the voltage of the second polarity are applied. 3. The liquid crystal device according to claim 2, wherein β1> β2, where β1 and β2 are tilt angles in the maximum tilt state based on the mono-stabilized position in the first state.
【請求項4】 第一の極性の電圧印加時と第二の極性の
電圧印加時の液晶の平均分子軸の該第一の状態における
単安定化された位置を基準とした最大チルト状態のチル
トの角度をそれぞれβ1、β2としたとき、 β1≧5×β2となることを特徴とする請求項3記載の
液晶素子。
4. The tilt in the maximum tilt state with reference to the mono-stabilized position of the average molecular axis of the liquid crystal when the voltage of the first polarity is applied and when the voltage of the second polarity is applied. 4. The liquid crystal element according to claim 3, wherein β1 ≧ 5 × β2 when the angles of β1 and β2 are respectively set.
【請求項5】 電圧無印加時では、該液晶の平均分子軸
が単安定化された第一の状態を示し、第一の極性の電圧
印加時には、該液晶の平均分子軸は印加電圧の大きさに
応じた角度で該単安定化された位置から一方の側にチル
トし、該第一の極性とは逆極性の第二の極性の電圧印加
時には、該液晶の平均分子軸は該単安定化された位置か
ら実質的に変化しない液晶素子である請求項2記載の液
晶素子。
5. When no voltage is applied, the average molecular axis of the liquid crystal exhibits a first state in which it is mono-stabilized, and when a voltage of the first polarity is applied, the average molecular axis of the liquid crystal shows a large applied voltage. The average molecular axis of the liquid crystal is tilted to one side from the monostable position at an angle according to the height, and the average molecular axis of the liquid crystal is monostable when a voltage having a second polarity opposite to the first polarity is applied. 3. The liquid crystal element according to claim 2, which is a liquid crystal element that does not substantially change from the changed position.
【請求項6】 複数の画素を有し、前記一対の基板のう
ち一方が、各画素に対応する電極に接続したアクティブ
素子を有する基板であり、アクティブマトリクス駆動を
行う駆動回路を備え、アナログ階調表示を行うことを特
徴とする請求項2乃至5に記載の液晶素子。
6. A substrate having a plurality of pixels, one of the pair of substrates having an active element connected to an electrode corresponding to each pixel, comprising a drive circuit for performing active matrix driving, and an analog floor. 6. The liquid crystal device according to claim 2, wherein the liquid crystal device performs gray scale display.
【請求項7】 前記カイラルスメクティック液晶のバル
ク状態でのらせんピッチはセル厚の2倍よりも長い請求
項2乃至6に記載の液晶素子。
7. The liquid crystal device according to claim 2, wherein the helical pitch of the chiral smectic liquid crystal in the bulk state is longer than twice the cell thickness.
【請求項8】 透過型液晶素子である請求項2乃至6に記
載の液晶素子。
8. The liquid crystal device according to claim 2, which is a transmissive liquid crystal device.
【請求項9】 反射型液晶素子である請求項2乃至6に記
載の液晶素子。
9. The liquid crystal device according to claim 2, which is a reflective liquid crystal device.
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