JP3054906B2 - Liquid crystal element and display device using the same - Google Patents

Liquid crystal element and display device using the same

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JP3054906B2
JP3054906B2 JP19674393A JP19674393A JP3054906B2 JP 3054906 B2 JP3054906 B2 JP 3054906B2 JP 19674393 A JP19674393 A JP 19674393A JP 19674393 A JP19674393 A JP 19674393A JP 3054906 B2 JP3054906 B2 JP 3054906B2
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interface
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、テレビ受像機、ビデオ
カメラのビューファインダー、コンピューターの端末機
のモニターなどに用いられる液晶表示装置、或いは、液
晶プリンタの光バルブ、等に用いられる液晶素子に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device used for a television receiver, a viewfinder of a video camera, a monitor of a computer terminal, or a liquid crystal element used for a light valve of a liquid crystal printer. .

【0002】[0002]

【従来の技術】1μm程度の薄いギャップを有する一対
の基板間に強誘電性液晶を挟み、界面の規制力によって
らせん構造を解除することにより、強誘電性液晶の特徴
である自発分極の反転という性質を利用した、表面安定
化強誘電性液晶(以下「SSFLC」と記す)セルが知
られている。
2. Description of the Related Art A ferroelectric liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates having a thin gap of about 1 μm, and a helical structure is released by a regulating force at an interface. A surface-stabilized ferroelectric liquid crystal (hereinafter, referred to as "SSFLC") cell utilizing properties is known.

【0003】そして、強誘電性液晶の配向状態には、い
くつかの種類があることが知られている。
[0003] It is known that there are several types of alignment states of ferroelectric liquid crystals.

【0004】図1はこのうちツイスト状態(a)とユニ
フォーム状態(b)を説明するための模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a twist state (a) and a uniform state (b).

【0005】ツイスト状態(a)は上下基板の界面にあ
る液晶分子の自発分極(Ps )の向きが共に外向き(基
板側に向いている)か不図示の内向き(液晶内部に向い
ている)かのいずれかの状態をとり、液晶内部の分子は
これに応じて捩じれている。このツイスト状態ではクロ
スニコル下で明と暗のコントラスト比が極めて小さい。
In the twisted state (a), the directions of the spontaneous polarization (P s ) of the liquid crystal molecules at the interface between the upper and lower substrates are both outward (facing the substrate side) or inward (not shown). ), And the molecules inside the liquid crystal are twisted accordingly. In this twisted state, the contrast ratio between light and dark under crossed Nicols is extremely small.

【0006】一方、ユニフォーム状態(b)は上下基板
の界面の分子のPs が一方の基板界面で外向き且つ他方
の基板界面で内向きとなり液晶内部の分子も界面の分子
に揃ったPs を有している。図1中(c)はこれらの分
子の層を示している。
On the other hand, uniform states (b) is P s where P s of the molecule at the interface of the upper and lower substrates are molecules of the liquid crystal inside becomes inwardly outwardly and the other substrate interface on one substrate interface also aligned in the molecule of the interface have. FIG. 1C shows a layer of these molecules.

【0007】図1のユニフォーム状態(b)は理想的な
配向状態であるが、このような状態を安定して発現する
ことが難しいために、商品化し易い液晶素子としては図
2に示すようなシェブロン構造の配向が採用されてい
る。
Although the uniform state (b) in FIG. 1 is an ideal alignment state, it is difficult to stably develop such a state. A chevron structure orientation is employed.

【0008】図2はシェブロン構造の液晶分子の配向状
態を説明するための模式図である。この構造では、2つ
のツイスト状態(a)と2つのユニフォーム状態(b)
との計4つの配向状態がある(特開平3−252624
号公報)。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an alignment state of liquid crystal molecules having a chevron structure. In this structure, two twist states (a) and two uniform states (b)
(See Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-252624).
No.).

【0009】しかしながら、シェブロン構造ではスメク
ティック相を呈する液晶分子の層が図2の(c)に示す
ように屈折しているために、液晶分子の見かけのティル
ト角が小さく、透過率を高くすることが難しい。
However, in the chevron structure, since the layer of the liquid crystal molecules exhibiting the smectic phase is refracted as shown in FIG. 2C, the apparent tilt angle of the liquid crystal molecules is small and the transmittance is increased. Is difficult.

【0010】ここで図1及び2においては符号101が
液晶分子の位置を示すCダイレクタ、102が液晶分子
の運動モデルを示すコーン、103が該コーンの底面で
あり、104、105が上下基板の界面を示している。
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 101 denotes a C director indicating the position of liquid crystal molecules, 102 denotes a cone indicating a motion model of liquid crystal molecules, 103 denotes a bottom surface of the cone, and 104 and 105 denote upper and lower substrates. The interface is shown.

【0011】符号106、107は上下基板界面の液晶
分子を示している。そして、Cダイレクタ101は液晶
分子のスメクティック相を呈する液晶層(以下スメクテ
ィック層という)の面への投影を示している。図1及び
2に示すツイスト状態、シェブロン構造に示されるよう
に、上下基板界面では液晶分子が所定のプレティルト角
をもって界面上に整列している。
Reference numerals 106 and 107 indicate liquid crystal molecules at the interface between the upper and lower substrates. The C director 101 shows the projection of a liquid crystal layer exhibiting a smectic phase of liquid crystal molecules (hereinafter referred to as a smectic layer) onto a surface. As shown in the twisted state and chevron structure shown in FIGS. 1 and 2, liquid crystal molecules are aligned on the upper and lower substrate interfaces at a predetermined pretilt angle.

【0012】そこで、コントラスト比を上げるために、
シェブロン構造を採用せずに、図3に示すような斜めブ
ックシェルフ構造を採用することで液晶素子の特性を改
善しようとする試みが図られている。
In order to increase the contrast ratio,
Attempts have been made to improve the characteristics of the liquid crystal element by employing an oblique bookshelf structure as shown in FIG. 3 without employing a chevron structure.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら液晶素子
の隣接する画素間において一方の画素が明状態、他方の
画素が暗状態をとるような場合には、各画素の液晶分子
の配向状態が安定しないことが多かった。
However, when one pixel takes a bright state and the other pixel takes a dark state between adjacent pixels of the liquid crystal element, the alignment state of liquid crystal molecules in each pixel is not stable. There were many things.

【0014】これを改善すべく液晶にかかる電界を閾値
よりかなり大きなものとすると、液晶分子がある安定状
態から他の安定状態に移行する速度(スイッチング特
性)が低下する等の新たな技術課題を生じてしまう。
If the electric field applied to the liquid crystal is made much larger than the threshold value in order to improve this, new technical problems such as a decrease in the speed (switching characteristics) of the liquid crystal molecules transitioning from one stable state to another stable state will occur. Will happen.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上述し
た技術課題に鑑み、安定した液晶分子の配向状態を作り
出し、しかもスイッチング特性を劣化させることのない
液晶素子を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above technical problems, and has as its object to provide a liquid crystal element which produces a stable alignment state of liquid crystal molecules and does not deteriorate switching characteristics. .

【0016】本発明は、液晶素子において一方の安定状
態をとるユニフォーム状態の液晶分子層と他方の安定状
態をとる液晶分子層との間に、所望のツイスト状態を形
成し、且つディスクリネーションを発生させることに特
徴を有する。
According to the present invention, in a liquid crystal element, a desired twist state is formed between a uniform liquid crystal molecular layer in one stable state and a liquid crystal molecular layer in another stable state, and disclination is achieved. It is characterized by generating.

【0017】 即ち本発明の第1は、分子が一方の安定
状態をとる第1のユニフォーム状態の第1の液晶分子層
と、分子が他方の安定状態をとる第2のユニフォーム状
態の第2の液晶分子層と、それらの間に形成されたツイ
スト状態の第3の液晶分子層と、を有する強誘電性液晶
層を一対の基板間に具備し、該基板界面の液晶分子のプ
レティルトの向きがそれぞれの基板において互いに逆向
きであり、液晶の自発分極の符号と、上記第3の液晶分
子層における上下基板界面での自発分極の向きと、カイ
ラルスメクティック層でのらせんの巻きの方向、の組み
合わせが、、(1)自発分極が負で、基板界面での自発
分極の向きが外向きで、らせんの巻き方向が左巻きであ
る、(2)自発分極が正で、基板界面での自発分極の向
きが内向きで、らせんの巻き方向が左巻きである、
(3)自発分極が負で、基板界面での自発分極の向きが
内向きで、らせんの巻き方向が右巻きである、(4)自
発分極が正で、基板界面での自発分極の向きが外向き
で、らせんの巻き方向が右巻きである、のいずれかで
る液晶素子において、前記第1及び第2の液晶分子層の
間にディスクリネーションを有することを特徴とする液
晶素子であり、第2は、上記液晶素子と、該素子を駆動
するための駆動回路と、該駆動回路を制御する制御回路
と、を有することを特徴とする表示装置である。
That is, a first aspect of the present invention is a first liquid crystal molecular layer in a first uniform state in which molecules take one stable state, and a second liquid crystal molecular layer in a second uniform state in which molecules take another stable state. A ferroelectric liquid crystal layer having a liquid crystal molecule layer and a twisted third liquid crystal molecule layer formed therebetween is provided between a pair of substrates, and the pretilt direction of the liquid crystal molecules at the substrate interface is changed. and opposite to each other in each of the substrate, and the sign of the spontaneous polarization of the liquid crystal, the third liquid crystal component of
Direction of spontaneous polarization at the interface between the upper and lower substrates in the
Combination of spiral winding direction in laral smectic layer
(1) Spontaneous polarization is negative and spontaneous at the substrate interface
The direction of polarization is outward and the helix is wound left.
(2) The spontaneous polarization is positive and the direction of the spontaneous polarization at the substrate interface is
The maki is inward and the spiral is wound left.
(3) Spontaneous polarization is negative, and the direction of spontaneous polarization at the substrate interface is
Inward, spiral direction is right-handed.
Positive spontaneous polarization, spontaneous polarization at the substrate interface points outward
In the winding direction of the spiral is right-handed, in the liquid crystal element Ah <br/> Ru either in, that it has a disclination between <br/> of the first and second liquid crystal molecular layers A second aspect of the invention is a display device including the liquid crystal element, a driving circuit for driving the element, and a control circuit for controlling the driving circuit.

【0018】本発明によれば、上下基板の界面において
液晶分子のプレティルト角の向きを異ならしめて斜めブ
ックシェルフ構造とした配向状態の液晶素子において
は、一方の安定状態(例えば明状態)に配向した部分
と、他方の安定状態(例えば暗状態)に配向した部分と
の間にディスクリネーションが介在していると、それぞ
れの安定状態が良好に保たれるので、明・暗のコントラ
スト比が高く、画素内のクロストークが生じ難い液晶素
子となる。
According to the present invention, in a liquid crystal element having an oblique bookshelf structure in which the directions of the pretilt angles of liquid crystal molecules are different at the interface between the upper and lower substrates, the liquid crystal molecules are aligned in one stable state (for example, a bright state). If the disclination is interposed between the portion and the portion oriented to the other stable state (for example, dark state), the respective stable states are maintained well, so that the contrast ratio between light and dark is high. Thus, the liquid crystal element is less likely to cause crosstalk in the pixel.

【0019】本発明者の知見によれば、一般に液晶の分
野では、配向欠陥によりディスクリネーションが生じる
ものと考えられ、望ましくはディスクリネーションが生
じないような配向状態を作り出すことに多大な努力が払
われていた。
According to the knowledge of the present inventor, it is generally considered that in the field of liquid crystal, disclination is caused by an alignment defect, and a great effort is desirably made to create an alignment state in which disclination does not occur. Was being paid.

【0020】一方で、本発明者は、カイラルスメクティ
ックC相に代表される強誘電性液晶の配向状態の安定性
を研究しているうちに、ある種類の液晶素子が優れた安
定性を有していることを見出した。そこで、液晶材料、
配向処理方法等を適宜選択して作製した多くの種類の液
晶素子を用いて安定性を観察していたところ、隣接する
2つの部分(領域)が互いに異なる安定状態をもつ場
合、両領域の間の液晶分子の配向状態が連続的に変化し
ていないような液晶素子の方が比較的安定な素子となっ
ていることを見出したのである。
On the other hand, while studying the stability of the orientation state of ferroelectric liquid crystal represented by the chiral smectic C phase, the present inventor has found that a certain type of liquid crystal element has excellent stability. I found that. Therefore, liquid crystal materials,
When stability was observed using many types of liquid crystal elements manufactured by appropriately selecting an alignment treatment method and the like, when two adjacent portions (regions) have different stable states from each other, a difference between the two regions was observed. It has been found that a liquid crystal element in which the alignment state of the liquid crystal molecules does not change continuously is a relatively stable element.

【0021】しかも、上記安定性は斜めブックシェルフ
構造の場合に顕著に見られることが判明した。そこで、
互いに異なる安定状態をもつ隣接領域間にディスクリネ
ーションを形成したところ、更に安定性が増すことが判
明したのである。
Further, it has been found that the above stability is remarkably observed in the case of the oblique bookshelf structure. Therefore,
When disclinations were formed between adjacent regions having different stable states, it was found that the stability was further increased.

【0022】そして、更なる研究を進めたところ、斜め
ブックシェルフ構造をもつ液晶素子においては、ディス
クリネーションが、一方の安定状態(一方のユニフォー
ム状態)から他方の安定状態(他方のユニフォーム状
態)への連続的な移り変りを妨げるように働くため、こ
れら2つの安定状態を有する領域同士が干渉し難くな
り、安定性を向上させることが判明した。
As a result of further study, in the liquid crystal element having the oblique bookshelf structure, the disclination changes from one stable state (one uniform state) to the other stable state (the other uniform state). It has been found that, since it works so as to prevent the continuous transition to the region, the regions having these two stable states hardly interfere with each other, and the stability is improved.

【0023】一方、従来の素子では2つの異なる安定状
態にある領域間には、該2つの安定状態を連続的に繋ぐ
ようなツイスト状態のみが存在し、ディスクリネーショ
ンが存在し得ない配向状態となっていた。
On the other hand, in a conventional device, only a twisted state that continuously connects the two stable states exists between two regions in different stable states, and an alignment state in which disclination cannot exist. Had become.

【0024】図3は本発明の一実施態様による液晶素子
の液晶分子の配向状態を説明するための模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an alignment state of liquid crystal molecules of a liquid crystal element according to one embodiment of the present invention.

【0025】図3において、601、602はディスク
リネーションであり、まわりの液晶分子の自発分極のベ
クトルが隣接するもの同士ほぼ等しい角度に保たれてい
る。この場合隣接するユニフォーム状態の領域603、
605とツイスト状態の領域604との間にはディスク
リネーションがライン状に存在する(図3において黒く
塗りつぶした部分、実際には紙面に垂直にライン状に存
在する)。図3は左側領域603がユニフォームUP、
中央部の領域604がツイスト、右側の領域605がユ
ニフォームDOWNを表している。ディスクリネーショ
ンの発生はポテンシャル障壁を伴うため、このような状
況ではユニフォーム状態からツイスト状態への緩和が抑
制されユニフォーム状態が安定化する。ここで、606
は液晶分子を、607はスメクティック層を示してい
る。
In FIG. 3, reference numerals 601 and 602 denote disclinations in which the vectors of the spontaneous polarization of the surrounding liquid crystal molecules are maintained at substantially the same angle between adjacent ones. In this case, the adjacent uniform area 603,
A disclination exists in a line between the area 605 and the twisted area 604 (a black portion in FIG. 3, which actually exists in a line perpendicular to the paper surface). FIG. 3 shows that the left area 603 has a uniform UP,
The central area 604 represents the twist, and the right area 605 represents the uniform DOWN. Since the occurrence of disclination involves a potential barrier, in such a situation, the relaxation from the uniform state to the twisted state is suppressed, and the uniform state is stabilized. Here, 606
Denotes a liquid crystal molecule, and 607 denotes a smectic layer.

【0026】本発明において上記ディスクリネーション
ラインを持たせ、且つコーン角の大きい液晶材料が使え
るようにするために、スメクティック層は図3に示すよ
うな斜めブックシェルフ構造にするのが望ましい。その
ためには上下基板のプレティルト301、302を逆方
向にする。
In the present invention, it is desirable that the smectic layer has an oblique bookshelf structure as shown in FIG. 3 in order to provide the above-mentioned disclination line and use a liquid crystal material having a large cone angle. To do so, the pretilts 301 and 302 of the upper and lower substrates are reversed.

【0027】このようなスメクティック層の構成を採用
することにより、見かけのティルト角も大きくなり、透
過率が向上し、コントラストも大きくなる。
By employing such a structure of the smectic layer, the apparent tilt angle increases, the transmittance improves, and the contrast increases.

【0028】本発明に用いられるディスクリネーション
は次のような液晶材料と配向処理との組み合わせにより
形成することができる。
The disclination used in the present invention can be formed by a combination of the following liquid crystal material and alignment treatment.

【0029】 (1)上下基板界面のプレティルトの向
きが逆であり、液晶の自発分極の符号が負であり、ツイ
スト状態における上下基板界面での自発分極の向きが外
向き(基板側向き)であり、カイラルスメクティック層
でのらせんの巻き方向が左巻きであるもの、(2)上下
基板界面のプレティルトの向きが逆であり、液晶の自発
分極の符号が正であり、ツイスト状態における上下基板
界面での自発分極の向きが内向き(液晶内部向き)であ
り、カイラルスメクティック層でのらせんの巻き方向が
左巻きであるもの、(3)上下基板界面のプレティルト
の向きが逆であり、液晶の自発分極の符号が負であり、
ツイスト状態における上下基板界面での自発分極の向き
が内向きであり、カイラルスメクティック層でのらせん
の巻き方向が右巻きであるもの、(4)上下基板界面の
プレティルトの向きが逆であり、液晶の自発分極の符号
が正であり、ツイスト状態における上下基板界面での自
発分極の向きが外向きであり、カイラルスメクティック
層でのらせんの巻き方向が右巻きであるもの、である。
(1) The direction of the pretilt at the interface between the upper and lower substrates is opposite, the sign of the spontaneous polarization of the liquid crystal is negative, and the direction of the spontaneous polarization at the interface between the upper and lower substrates in the twisted state is outward (toward the substrate). Yes, the spiral direction of the spiral in the chiral smectic layer is left-handed. (2) The pretilt direction of the upper and lower substrate interfaces is opposite, the sign of the spontaneous polarization of the liquid crystal is positive, and the upper and lower substrate interfaces in the twisted state The direction of spontaneous polarization is inward (inside of the liquid crystal), and the spiral direction of the spiral in the chiral smectic layer is left-handed. ( 3) Pretilt at the interface between the upper and lower substrates
Are opposite, the sign of the spontaneous polarization of the liquid crystal is negative,
Direction of spontaneous polarization at the interface between upper and lower substrates in twisted state
Is inward and the spiral in the chiral smectic layer
(4) of the upper and lower substrate interfaces
The direction of the pretilt is reversed and the sign of the spontaneous polarization of the liquid crystal
Is positive, and the self-
Polarization direction is outward, chiral smectic
The spiral direction in the layer is right-handed .

【0030】 本発明で用いられる上記(1)〜(4)
の組み合わせを以下の表1に示す。
The above (1) to (4) used in the present invention
Are shown in Table 1 below.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】上下基板のCダイレクタが180°近く離
れていて弾性エネルギが支配要因でなくなると、次のよ
うにらせんの巻きがツイスト状態の捩じれ方向を決め
る。
When the C directors of the upper and lower substrates are separated by nearly 180 ° and the elastic energy is no longer the dominant factor, the spiral winding determines the twist direction in the twisted state as follows.

【0033】例えば、自発分極が負で界面で外向きの場
合を考える。らせんの巻きが右巻きなら図4のように層
法線方向で下から上に向かって時計回りにツイストす
る。従って層内で見てもやはり下基板105から上基板
104に向かって時計回りのツイストを示す。逆に、ら
せんの巻きが左巻きならばこの逆である。
For example, consider the case where the spontaneous polarization is negative and outward at the interface. If the spiral is wound clockwise, twist clockwise from bottom to top in the layer normal direction as shown in FIG. Therefore, even when viewed in the layer, a twist in a clockwise direction from the lower substrate 105 to the upper substrate 104 is also shown. Conversely, the reverse is true if the spiral is wound left.

【0034】図5は4つのツイスト状態にある液晶分子
の様子を説明するための模式図であり、(a)〜(d)
のいずれも自発分極の符号が負の場合を示している。そ
して(a)、(b)はツイスト状態でも基板界面の自発
分極の向きが外向きの場合を、(c)、(d)は内向き
の場合をそれぞれ示している。また(a)、(c)はら
せんの巻きが右巻きの場合、(b)、(d)は左巻きの
場合を示している。
FIGS. 5A to 5D are schematic diagrams for explaining the state of liquid crystal molecules in four twisted states.
Indicate the case where the sign of the spontaneous polarization is negative. (A) and (b) show cases where the direction of spontaneous polarization at the substrate interface is outward even in the twisted state, and (c) and (d) show cases where the direction is inward. (A) and (c) show the case where the spiral is wound right, and (b) and (d) show the case where the spiral is wound left.

【0035】このうち界面分子がプレティルトの向きを
変えずにコーン上を動いて内向きに回転した時、隣接す
る2つのユニフォーム状態にある領域に連続的につなが
るのは(a)右巻きの場合で、不連続になるのは(b)
左巻きの場合である。従って、この配置で隣接領域のユ
ニフォーム状態を安定化できるのは左巻き液晶であるこ
とがわかる。一方自発分極が内向きの場合、(c)が右
らせん、(d)が左らせんの液晶であり、この配置でユ
ニフォーム状態を安定化できるのは(c)右らせんの液
晶である。上記には自発分極が負の場合を示したが、正
の場合も全て方向が逆になるだけで同じ結論が得られ
る。
When the interfacial molecules move on the cone and rotate inward without changing the direction of the pretilt, the continuous connection to two adjacent uniform regions is as follows: (a) Right-handed case And the discontinuity is (b)
This is the case of left-handed winding. Therefore, it can be seen that the left-handed liquid crystal can stabilize the uniform state of the adjacent region in this arrangement. On the other hand, when the spontaneous polarization is inward, (c) is a liquid crystal having a right helix and (d) is a liquid crystal having a left helix. In this arrangement, it is (c) a liquid crystal having a right helix that can stabilize the uniform state. Although the case where the spontaneous polarization is negative has been described above, the same conclusion can be obtained when the spontaneous polarization is positive only by reversing the direction.

【0036】図6は自発分極の符号が正の場合の4つの
ツイスト状態を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing four twisted states when the sign of the spontaneous polarization is positive.

【0037】図5と比較して、同じ位置にある液晶分子
の自発分極の向き(矢印)が異なっていることがわか
る。
As can be seen from FIG. 5, the directions (arrows) of the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules at the same position are different.

【0038】図6においても(e)、(f)は上下基板
界面における液晶分子の自発分極の向きが外向きのも
の、(g)、(h)は内向きのものを示し、らせんの巻
きは(e)、(g)が右巻きのもの、(f)、(h)が
左巻きのものである。
6 (e) and 6 (f) show the case where the direction of the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules at the interface between the upper and lower substrates is outward, and FIGS. 6 (g) and 6 (h) show the case where the spontaneous polarization is inward. (E) and (g) are right-handed, and (f) and (h) are left-handed.

【0039】このうち隣接する互いに異なるユニフォー
ム状態にある2つの領域間に存在し、該ユニフォーム状
態を安定化できるものは(e)と(h)である。
Among them, those which exist between two adjacent regions in different uniform states and which can stabilize the uniform state are (e) and (h).

【0040】即ち、図5及び図6のうち、(b)、
(c)、(e)、(h)のツイスト状態が得られるよう
に、液晶材料と配向処理方法とを選択し、更にプレティ
ルトの向きが互いに逆向きになるように上下基板を配置
して液晶素子を形成することにより、ディスクリネーシ
ョンを異なる2つのユニフォーム状態を持つ隣接領域間
に介在させることができる。
That is, in FIGS. 5 and 6, (b),
The liquid crystal material and the alignment treatment method are selected so that the twisted states (c), (e) and (h) are obtained, and the upper and lower substrates are arranged so that the pretilt directions are opposite to each other. By forming the element, disclination can be interposed between adjacent regions having two different uniform states.

【0041】次に、なぜ上述したツイスト状態の発現が
ディスクリネーションを形成し、ユニフォーム状態を安
定させられるかについて、一例を挙げて説明する。
Next, an explanation will be given, by way of an example, of why the above-described twisted state forms disclination and stabilizes the uniform state.

【0042】図7、8は本発明との比較のための比較例
及び本発明の一実施態様による液晶分子の配向状態を説
明するための模式図である。
FIGS. 7 and 8 are schematic diagrams for explaining a comparative example for comparison with the present invention and an alignment state of liquid crystal molecules according to one embodiment of the present invention.

【0043】基板界面における液晶分子の自発分極の方
向が例えば外向きと決まっている場合には、ツイスト状
態の方がユニフォーム状態のよりも安定である。これは
分子間の歪みによる弾性エネルギはツイスト状態の方が
高いものの、通常は界面規制力の方が上回っているから
である。この状況では一時的に電界をかけてユニフォー
ム状態を作ったとしても、電界を切るとツイスト状態に
徐々に緩和されていってしまう。図7にその様子を示し
た。(a)、(c)のそれぞれ異なる2つのユニフォー
ム状態は、上基板界面401の界面分子403、及び下
基板界面402の界面分子404が矢印405、406
の方向にそれぞれ回転して(b)のツイスト状態に移っ
てしまう。界面分子が回転するにつれて内部の分子もそ
れにならうように回転し、その結果、ツイスト状態に向
かって連続的に移行することになる。つまり、上基板界
面側のユニフォーム状態(a)側の領域407ではユニ
フォーム状態にある分子403が他の安定状態への移行
の方向405と上基板側の分子から下基板側の分子に向
かう分子の回転方向410とが互いに反対向きとなって
おり、ユニフォーム状態(a)の分子が該回転に従って
ツイスト状態(b)の分子と同じ分子位置(403’)
に近づくようになる。このことは領域408においても
同様である。ユニフォーム状態が安定に存在し得るに
は、基板界面の自発分極の方向を決める力に逆らって逆
の分極方向を維持しなければならない。しかしながら、
何のポテンシャル障壁もなく分子が回転できるために、
この逆方向の界面分極を維持することができないのであ
る。
When the direction of the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules at the substrate interface is determined to be outward, for example, the twist state is more stable than the uniform state. This is because the elastic energy due to intermolecular strain is higher in the twisted state, but is usually higher than the interface regulating force. In this situation, even if an electric field is temporarily applied to form a uniform state, when the electric field is cut off, the state is gradually relaxed to a twisted state. FIG. 7 shows this state. The two different uniform states of (a) and (c) show that the interface molecules 403 at the upper substrate interface 401 and the interface molecules 404 at the lower substrate interface 402 are arrows 405 and 406.
In the direction of (b) and shifts to the twisted state of (b). As the interfacial molecules rotate, the molecules inside rotate accordingly, resulting in a continuous transition towards the twisted state. That is, in the region 407 in the uniform state (a) side on the interface side of the upper substrate, the molecules 403 in the uniform state are shifted in the direction 405 to the other stable state, and the molecules 403 moving from the molecules on the upper substrate side to the molecules on the lower substrate side. The rotation directions 410 are opposite to each other, and the molecules in the uniform state (a) are in the same molecular position (403 ′) as the molecules in the twisted state (b) according to the rotation.
Get closer to. This is the same in the region 408. In order for the uniform state to exist stably, the opposite polarization direction must be maintained against the force that determines the direction of spontaneous polarization at the substrate interface. However,
Because molecules can rotate without any potential barrier,
This reverse interface polarization cannot be maintained.

【0044】そこで、本発明においては、図8(b)に
示すように、図7(b)とは逆回りのツイスト状態をも
たせることにより、界面分子403、404が矢印50
5、506方向に回転しても、それにならって回転する
内部の液晶分子が(b)に連続的に移行しないようにな
っている。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 8B, by giving a twist state in the opposite direction to that of FIG.
Even if the liquid crystal molecules are rotated in the directions of 5, 506, the liquid crystal molecules that rotate in accordance with the rotation direction do not continuously shift to (b).

【0045】即ち、領域507においては、液晶分子4
03が他方の安定状態へ移行する方向505と、上基板
側の分子から下基板側の分子へ向かう方向での液晶分子
の回転方向510とが同じ方向であるため、ユニフォー
ム状態の分子403が他方の安定状態に移行し難い。
That is, in the region 507, the liquid crystal molecules 4
03 is in the same direction as the direction 505 of transition to the other stable state, and the rotation direction 510 of the liquid crystal molecules in the direction from the molecules on the upper substrate side to the molecules on the lower substrate side is the same direction. It is difficult to shift to a stable state.

【0046】わかり易いように説明すると、図7の領域
407に見られるように、分子403は分子413と同
じ位置(403’)に移行する時に、矢印405のよう
にコーンの円周上を移動する。これに対して図8の領域
507では分子403の移行方向が矢印505であるた
め、分子515と同じ位置403’に移行するためには
コーンの円周上を移動する距離が図7のものに比べて大
きい。即ちこれは図8の方が図7に比べてツイスト状態
に移行し難いことを意味する。
For simplicity, as seen in the region 407 of FIG. 7, when the molecule 403 moves to the same position (403 ′) as the molecule 413, it moves on the circumference of the cone as indicated by an arrow 405. . On the other hand, in the region 507 in FIG. 8, the moving direction of the molecule 403 is indicated by the arrow 505, so that the moving distance on the circumference of the cone in FIG. Larger than compared. That is, this means that FIG. 8 is less likely to shift to the twisted state than FIG.

【0047】このように図8のようなツイスト状態を形
成することにより、図3に示したようにディスクリネー
ションを形成することができる。つまり、図8では領域
507と領域508との中のユニフォーム状態とツイス
ト状態との間にディスクリネーションが形成される。
By forming the twisted state as shown in FIG. 8, disclinations can be formed as shown in FIG. That is, in FIG. 8, disclination is formed between the uniform state and the twist state in the regions 507 and 508.

【0048】図9は図8とは別のツイスト状態(b)を
ユニフォーム状態(a)、(c)との間に形成したもの
である。この場合には領域707の中のツイスト状態
(b)とユニフォーム状態(c)との間、及び領域70
8の中のツイスト状態(b)とユニフォーム状態(a)
との間にディスクリネーションラインが形成される。
FIG. 9 shows another twisted state (b) different from that shown in FIG. 8 formed between the uniform states (a) and (c). In this case, between the twist state (b) and the uniform state (c) in the area 707, and in the area 70
8 twist state (b) and uniform state (a)
, A disclination line is formed.

【0049】図10、11は自発分極の符号が正であ
り、図8や図9のものと異なる場合に用いられるツイス
ト状態とディスクリネーションの形成される領域とを示
す図である。
FIGS. 10 and 11 are diagrams showing the twisted state and the area where the disclination is formed when the sign of the spontaneous polarization is positive and is different from those in FIGS.

【0050】図9〜図11に示されるように領域70
7、708内ではユニフォーム状態の分子が他方の安定
状態に移行する方向706、705と、ツイスト状態の
捩じれの方向710、711とが同方向で、ユニフォー
ム状態にある分子がツイスト状態に移行し難いようにな
っている。
As shown in FIG. 9 to FIG.
7 and 708, the directions 706 and 705 in which the molecules in the uniform state shift to the other stable state and the twisting directions 710 and 711 in the twist state are the same, and the molecules in the uniform state are unlikely to shift to the twist state. It has become.

【0051】本発明に用いられる液晶素子を表示装置と
して用いる場合には、図3のツイスト状態604及びデ
ィスクリネーション601、602を遮光し、隣接する
ユニフォーム状態603、605の領域のみをそれぞれ
独立した画素として構成しても良いし、一画素内に上記
3つの状態603、604、605を形成しても良い。
前者の場合には、モノドメインを形成する白黒の2値表
示に適しており、後者は複数のドメインを形成して該ド
メインの大きさを変えて透過率を制御する階調表示に適
している。
When the liquid crystal element used in the present invention is used as a display device, the twist state 604 and the disclinations 601 and 602 in FIG. 3 are shielded from light, and only the adjacent uniform state 603 and 605 regions are independent. The pixel may be configured as a pixel, or the three states 603, 604, and 605 may be formed in one pixel.
The former case is suitable for monochrome binary display forming a mono domain, and the latter is suitable for gradation display in which a plurality of domains are formed and the transmittance is controlled by changing the size of the domains. .

【0052】本発明においては、ブックシェルフ構造の
スメクティック層を構成することが好ましいことを既に
述べたが、この構造を得るために、以下のようにプレテ
ィルト角を設定することが一般的に好ましい。
In the present invention, it has been described that it is preferable to form a smectic layer having a bookshelf structure. However, in order to obtain this structure, it is generally preferable to set the pretilt angle as follows.

【0053】プレティルト角が同方向である場合はコー
ン角の大きい液晶材料を用いると図2(c)とは逆方向
のシェブロン構造ができてしまう。またプレティルトの
向きが逆方向であっても値が小さ過ぎるとやはりシェブ
ロン構造が現れてしまう。即ち図12に示すようにプレ
ティルト角αがコーン角Θと層の傾き角δとに対し、 α<Θ−δ の関係があるとシェブロン構造が許されるので上記条件
の範囲より大きな値に設定しなければならない。
When the pretilt angle is in the same direction, if a liquid crystal material having a large cone angle is used, a chevron structure in the direction opposite to that in FIG. Even if the direction of the pretilt is reverse, if the value is too small, a chevron structure will also appear. That is, as shown in FIG. 12, if the pretilt angle α has a relationship of α <Θ−δ with respect to the cone angle Θ and the inclination angle δ of the layer, a chevron structure is allowed. There must be.

【0054】また以下に述べるようにプレティルト角が
大き過ぎると全面ツイスト状態となりディスクリネーシ
ョンラインができないのでやはり不適当である。
As described below, if the pretilt angle is too large, the entire surface is in a twist state, and the disclination line cannot be formed.

【0055】プレティルト角はコーン角Θと層傾斜角δ
とに対し、 Θ−δ<α<δ の範囲に設定されることが本発明の層構造と配向状態を
実現するための条件である。実用上はΘが15°以上で
あれば透過率として十分であり、また多くの液晶ではδ
はΘの0.7から0.9倍であるので上記範囲としてΘ
=15°の場合 2°<α<14° 好ましくは 5°<α<11° になるようにラビング条件を設定する。
The pretilt angle is the cone angle Θ and the layer inclination angle δ
On the other hand, it is a condition for realizing the layer structure and the orientation state of the present invention to be set in the range of Θ−δ <α <δ. In practice, if Θ is 15 ° or more, the transmittance is sufficient, and in many liquid crystals, δ
Is 0.7 to 0.9 times Θ, so Θ
In the case of = 15 °, the rubbing conditions are set so that 2 ° <α <14 °, preferably 5 ° <α <11 °.

【0056】以上は好適な条件であるので、特別の液晶
材料や配向膜が用いられる場合には上記の範囲外の場合
もある。
Since the above conditions are suitable, the case where a special liquid crystal material or alignment film is used may be outside the above range.

【0057】本発明の液晶素子の製造方法としては、従
来より知られた工程が採用される。その概略を説明す
る。
As a method for manufacturing the liquid crystal element of the present invention, conventionally known steps are employed. The outline will be described.

【0058】先ず、上下の基板を用意し、電極形成及び
配向処理を行なう。次いで、素子が完成した時にプレテ
ィルトが上下基板界面で逆になるように、配向規制力を
考慮して上下基板の面内位置を決め、1〜3μm程のス
ペースを間において注入口となる部分以外の上下基板の
端部を封止する(空セルの作成)。次に注入口に液晶材
料を塗布し、空セル内に液晶材料を注入する。その後、
徐々に冷却することによりスメクティックC相に相転移
させる。この時図13に示すようにスメクティック層が
偶数箇所で折れ曲がる構造になる場合には、AC電界を
所定の期間印加するか機会的な歪みをセルに与えて斜め
ブックシェルフ構造に矯正する。
First, upper and lower substrates are prepared, and electrode formation and alignment processing are performed. Then, when the element is completed, the in-plane position of the upper and lower substrates is determined in consideration of the alignment control force so that the pretilt is reversed at the upper and lower substrate interfaces, and a space of about 1 to 3 μm is provided between the upper and lower portions except for the portion serving as an injection port. The ends of the upper and lower substrates are sealed (creation of empty cells). Next, a liquid crystal material is applied to the injection port, and the liquid crystal material is injected into the empty cells. afterwards,
The phase is changed to a smectic C phase by gradually cooling. At this time, if the smectic layer bends at even-numbered locations as shown in FIG. 13, an AC electric field is applied for a predetermined period or an opportunistic strain is applied to the cell to correct the oblique bookshelf structure.

【0059】ここで液晶素子におけるツイスト状態の上
下基板界面の分子の自発分極の向きが、外向きか、内向
きかを調べる実験について説明する。
Here, an experiment for checking whether the direction of spontaneous polarization of molecules at the interface between the upper and lower substrates in a twisted state in a liquid crystal element is outward or inward will be described.

【0060】これは、ツイスト状態での分子の捩じれの
向きが、図5、6に示すように右巻きであるか左巻きで
あるかにより透過光の波長分布に差があることを利用す
るものである。
This utilizes the fact that there is a difference in the wavelength distribution of transmitted light depending on whether the twisting direction of the molecule in the twisted state is clockwise or counterclockwise as shown in FIGS. is there.

【0061】図14は偏光顕微鏡を用いて、偏光子をラ
ビング方向に合わせ、検光子を偏光子に対して83°及
び97°の位置に配置して測定した時の液晶素子のツイ
スト状態の領域の透過光波長特性を示すグラフである。
この液晶素子は自発分極の符号が負であり、後述するよ
うに、ツイスト状態において上下基板界面の分子が外向
きの自発分極を有する素子である。
FIG. 14 shows a region in the twisted state of the liquid crystal element when the polarizer is aligned with the rubbing direction using a polarizing microscope and the analyzer is arranged at 83 ° and 97 ° with respect to the polarizer. 5 is a graph showing the transmitted light wavelength characteristics of FIG.
In this liquid crystal element, the sign of the spontaneous polarization is negative, and as described later, the molecule at the interface between the upper and lower substrates has an outward spontaneous polarization in a twisted state.

【0062】一方、図15は、内向きの自発分極を有す
る液晶素子の透過光波長特性であり、検光子を偏光子に
対して75°と105°の位置に配した時の特性であ
る。
On the other hand, FIG. 15 shows the transmitted light wavelength characteristic of a liquid crystal element having an inward spontaneous polarization, which is the characteristic when the analyzer is arranged at 75 ° and 105 ° with respect to the polarizer.

【0063】図14における90°以上即ち97°の時
の特性と図15における90°以上即ち105°の時の
特性を見ると、図14では短波長側で高く長波長側で低
くなる透過率を示すのに対し、図15ではほぼ全波長領
域で(マクロ的に)同程度の透過率を示すようになる。
つまり前者(図14)は青色を呈し、後者(図15)は
白色を呈する。
Looking at the characteristics at 90 ° or more, ie, 97 ° in FIG. 14, and the characteristics at 90 ° or more, ie, 105 °, in FIG. 15, it can be seen from FIG. On the other hand, FIG. 15 shows substantially the same (macroscopic) transmittance in almost the entire wavelength region.
That is, the former (FIG. 14) exhibits blue, and the latter (FIG. 15) exhibits white.

【0064】逆に、90°より小さい時は、前者は白
色、後者は青色を呈する。つまり、クロスニコル(90
°)からずらした位置での透過光の波長特性がツイスト
の捩じれの向きを反映した結果となる(特開平2−71
225号公報)。
On the other hand, when the angle is smaller than 90 °, the former exhibits white and the latter exhibits blue. In other words, cross Nicol (90
°), the wavelength characteristic of the transmitted light at a position shifted from the twisted direction reflects the twist direction of the twist.
225).

【0065】従って、図14と図15とでは捩じれの向
きが逆であることがわかる。
Therefore, it can be seen that the direction of the twist is opposite between FIG. 14 and FIG.

【0066】次に、捩じれの向きを特定するために、図
16に示すように、ラビング方向RDが上下基板におい
て平行ではなく、それぞれ10°ずつずらして上下基板
を配置して、その間に強誘電性を示さないラセミ体の液
晶を注入し、液晶セルの基準サンプルを2種類作製し
た。
Next, in order to specify the direction of the twist, as shown in FIG. 16, the rubbing directions RD are not parallel to the upper and lower substrates, but the upper and lower substrates are shifted by 10 ° from each other, and the ferroelectric A racemic liquid crystal exhibiting no properties was injected, and two kinds of reference samples of a liquid crystal cell were prepared.

【0067】ラセミ体は自発分極を持たないために基板
界面では分子がラビング方向を向くため、図16の
(a)、(b)に示すようなラビング方向の捩じれがツ
イスト状態の分子の捩じれになる。こうして得た基準サ
ンプルを上述したような偏光子と検光子の配置下におい
て波長特性を測定したところ、図14のものは左巻きの
基準サンプル、図15のものは右巻きの基準サンプルと
特性が大まかに一致した。
Since the racemic body does not have spontaneous polarization, the molecules are oriented in the rubbing direction at the interface between the substrates. Therefore, the twist in the rubbing direction as shown in FIGS. Become. When the wavelength characteristics of the reference sample thus obtained were measured under the arrangement of the polarizer and the analyzer as described above, the characteristics in FIG. 14 were roughly the same as those in the left-handed reference sample, and those in FIG. Matched.

【0068】このことから、自発分極の符号が負の液晶
において図14の特性を示すものは上下基板の界面で外
向きであり、図15の特性を示すものは内向きであるこ
とがわかる。
From this, it can be seen that, in a liquid crystal having a negative sign of spontaneous polarization, the liquid crystal having the characteristic shown in FIG. 14 is outward at the interface between the upper and lower substrates, and the liquid crystal having the characteristic shown in FIG. 15 is inward.

【0069】勿論自発分極の符号が正である時には上下
基板界面の分子の自発分極の向きは逆になる。
When the sign of the spontaneous polarization is positive, the direction of the spontaneous polarization of the molecules at the interface between the upper and lower substrates is reversed.

【0070】本発明においては、上述した通り、液晶材
料と配向処理との新規な組み合わせにより、隣接する2
つのユニフォーム状態にある領域が、それぞれ異なる安
定状態をとっている時にその間に上述したツイスト状態
を作り出し、ディスクリネーションを形成する。
According to the present invention, as described above, a new combination of a liquid crystal material and an alignment treatment
When the regions in two uniform states are in different stable states, the above-mentioned twist state is created during the period, thereby forming disclination.

【0071】[0071]

【実施例】【Example】

(実施例1)ガラス基板上に酸化インジウム・スズ(I
TO)からなる透明電極のストライプパターンを巾22
0μm、スペース10μm、厚み700Åとして形成し
た。
(Example 1) Indium tin oxide (I)
TO) and a transparent electrode stripe pattern of width 22
It was formed to have a thickness of 0 μm, a space of 10 μm, and a thickness of 700 °.

【0072】透明電極の形成された基板上に厚み200
Åでポリイミド(LQ1802;日立化成株式会社製)
をコーティングした。
On a substrate on which a transparent electrode is formed, a thickness of 200
Å with polyimide (LQ1802; manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.)
Was coated.

【0073】次いで、ナイロン製の布を巻き付けたラビ
ング用のローラーを用いてラビング処理を行なった。ラ
ビング処理の条件は、ローラーの押込量0.3mm、回
転数1000RPMであった。
Next, a rubbing treatment was performed using a rubbing roller around which a nylon cloth was wound. The conditions of the rubbing treatment were a roller pushing amount of 0.3 mm and a rotation speed of 1000 RPM.

【0074】上述した基板を、両基板のラビング方向が
互いに逆向きでラビング方向の交差角が3°以上になら
ないようにほぼ平行にして、対向させた。上下基板の端
部を封止して、以下の強誘電性液晶材料(サンプルA)
を注入した。
The above-mentioned substrates were opposed to each other in such a manner that the rubbing directions of the two substrates were opposite to each other and the crossing angle of the rubbing directions was not more than 3 °. The ends of the upper and lower substrates are sealed, and the following ferroelectric liquid crystal material (sample A)
Was injected.

【0075】[0075]

【化1】 Embedded image

【0076】この液晶材料はらせんの巻きが左巻きであ
り、自発分極の符号が負のものであった。
In this liquid crystal material, the spiral winding was left-handed and the sign of spontaneous polarization was negative.

【0077】上記液晶材料(サンプルA)を等方相で注
入した後、降温処理を行ないスメクティックC相に相転
移させ、AC電圧を印加して液晶素子を作製した。
After injecting the liquid crystal material (sample A) in an isotropic phase, the temperature was lowered to cause a phase transition to a smectic C phase, and an AC voltage was applied to produce a liquid crystal element.

【0078】次に作製した液晶素子のツイスト状態が上
下基板の界面で共に外向きか、内向きかを調べた。
Next, it was examined whether the twisted state of the manufactured liquid crystal element was outward or inward at the interface between the upper and lower substrates.

【0079】その結果は図14に示すような分光特性を
示しており、上下基板の界面での分子の自発分極の向き
が外向きであった。
The results show spectral characteristics as shown in FIG. 14, in which the direction of spontaneous polarization of molecules at the interface between the upper and lower substrates is outward.

【0080】そして、透明電極に所定の電圧を印加して
隣接する2つの画素を互いに明、暗状態とするとその間
にはツイスト状態とディスクリネーションラインが発生
していた。
When a predetermined voltage is applied to the transparent electrode to make two adjacent pixels bright and dark, a twist state and a disclination line occur between them.

【0081】(実施例2)次に液晶材料として下記式で
示されるサンプルB
Example 2 Next, sample B represented by the following formula was used as a liquid crystal material.

【0082】[0082]

【化2】 Embedded image

【0083】を用い、配向膜として厚み250Åのナイ
ロンを用いて液晶素子を作製した。その他の作製条件は
実施例1と同じである。
A liquid crystal element was produced using nylon having a thickness of 250 ° as an alignment film. Other manufacturing conditions are the same as those in the first embodiment.

【0084】(実施例3)液晶材料として下記式で示さ
れるサンプルC
Example 3 Sample C represented by the following formula as a liquid crystal material:

【0085】[0085]

【化3】 Embedded image

【0086】を用い、配向膜として厚み200Åのナイ
ロンを用いて液晶素子を作製した。その他の作製条件は
実施例1と同じである。
A liquid crystal element was manufactured using nylon having a thickness of 200 ° as an alignment film. Other manufacturing conditions are the same as those in the first embodiment.

【0087】(実施例4)液晶材料として下記式で示さ
れるサンプルD
Example 4 Sample D represented by the following formula as a liquid crystal material:

【0088】[0088]

【化4】 Embedded image

【0089】を用い、配向膜として厚み250Åのポリ
イミドを用いて液晶素子を作製した。その他の作製条件
は実施例1と同じである。
A liquid crystal element was manufactured using polyimide having a thickness of 250 ° as an alignment film. Other manufacturing conditions are the same as those in the first embodiment.

【0090】(比較例1)サンプルAの液晶材料を用
い、配向膜として200Å厚のナイロンを用いて液晶素
子を作製した。その他の作製条件は実施例1と同じであ
る。
Comparative Example 1 A liquid crystal element was manufactured using the liquid crystal material of Sample A and nylon having a thickness of 200 mm as an alignment film. Other manufacturing conditions are the same as those in the first embodiment.

【0091】(比較例2)サンプルBの液晶材料を用
い、配向膜として250Å厚のポリイミドを用いて液晶
素子を作製した。その他の作製条件は実施例1と同じで
ある。
(Comparative Example 2) A liquid crystal element was manufactured using the liquid crystal material of Sample B and polyimide having a thickness of 250 ° as an alignment film. Other manufacturing conditions are the same as those in the first embodiment.

【0092】(比較例3)サンプルCの液晶材料を用
い、配向膜として200Å厚のポリイミドを用いて液晶
素子を作製した。その他の作製条件は実施例1と同じで
ある。
Comparative Example 3 A liquid crystal element was manufactured using the liquid crystal material of Sample C and polyimide having a thickness of 200 ° as an alignment film. Other manufacturing conditions are the same as those in the first embodiment.

【0093】(比較例4)サンプルDの液晶材料を用
い、配向膜として250Å厚のナイロンを用いて液晶素
子を作製した。その他の作製条件は実施例1と同じであ
る。
Comparative Example 4 A liquid crystal element was manufactured using the liquid crystal material of Sample D and nylon having a thickness of 250 ° as an alignment film. Other manufacturing conditions are the same as those in the first embodiment.

【0094】以上作製した実施例1〜4、比較例1〜4
の素子の電極に基準電圧に対して+10V、及び−10
Vの2値のDC電圧をそれぞれ異なる画素に印加して、
隣接する2画素が互いに明と暗の異なるユニフォーム状
態となるようにした。
Examples 1-4 and Comparative Examples 1-4 produced as described above
+10 V and -10 with respect to the reference voltage
V binary DC voltage is applied to each different pixel,
Two adjacent pixels are in a uniform state in which light and darkness are different from each other.

【0095】その後、電圧の印加をやめて148時間素
子をメモリー状態で放置した。
Thereafter, the application of the voltage was stopped and the device was left in a memory state for 148 hours.

【0096】その後の液晶素子の各特性を表2に示す。Table 2 shows the characteristics of the liquid crystal device thereafter.

【0097】[0097]

【表2】 [Table 2]

【0098】表2に示すように実施例1〜4の素子も、
比較例1〜4の素子もDC電圧印加遮断直後は、各画素
は明又は暗状態をとり、画素内においてはユニフォーム
状態、明・暗2つの画素間ではツイスト状態となってい
たが、時間が経るにつれ比較例1〜4の素子では画素内
のユニフォーム状態がくずれツイスト状態に徐々に移行
していった。
As shown in Table 2, the devices of Examples 1 to 4 also
Immediately after the DC voltage application was cut off, the pixels of Comparative Examples 1 to 4 each took a bright or dark state, a uniform state in the pixel, and a twisted state between the two bright and dark pixels. As the time elapses, in the devices of Comparative Examples 1 to 4, the uniform state in the pixel gradually collapsed and gradually shifted to the twisted state.

【0099】これに対して、実施例1〜4の素子は明・
暗2つの画素間にツイスト状態とディスクリネーション
とが発生しており、長時間無電界の下に放置してもメモ
リー状態で良好な斜めブックシェルフ構造を呈してい
た。
On the other hand, the devices of Examples 1 to 4
A twist state and a disclination have occurred between the two dark pixels, and a favorable oblique bookshelf structure has been exhibited in a memory state even when left without an electric field for a long time.

【0100】また、その後暗画素を明状態に、明画素を
暗状態に変えるようDC電圧を印加したが、実施例1〜
4の素子は速やかに切り変わった。
After that, a DC voltage was applied so as to change the dark pixel to the bright state and the bright pixel to the dark state.
The device of No. 4 was quickly switched.

【0101】(比較例5)実施例1の空セル(液晶注入
前の構成)を作製する際にラビング方向を上下基板共に
同じ向きにして、それ以外は実施例1と同様にして液晶
素子を作製した。こうして得られた素子もメモリー状態
で長期間放置しておくとユニフォーム状態が崩れてツイ
スト化してしまった。
(Comparative Example 5) When the empty cell (the structure before liquid crystal injection) of Example 1 was manufactured, the rubbing direction was the same for both the upper and lower substrates, and otherwise the liquid crystal element was manufactured in the same manner as in Example 1. Produced. When the element thus obtained was left in the memory state for a long period of time, the uniform state collapsed and the element was twisted.

【0102】(比較例6)実施例1の空セルを作製する
際にラビング方向を上下基板で5°交差させ互いに逆向
きになるようにした。その後は実施例1と同様に液晶素
子を作製した。こうして得られた素子も長期間の放置に
よりユニフォーム状態が崩れてツイスト化してしまっ
た。
(Comparative Example 6) When the empty cell of Example 1 was manufactured, the rubbing directions were crossed by 5 ° between the upper and lower substrates so that they were opposite to each other. Thereafter, a liquid crystal element was manufactured in the same manner as in Example 1. The element thus obtained also became twisted due to collapse of the uniform state after being left for a long time.

【0103】(実施例5)実施例1の液晶素子を作製す
る際に、ITO膜に微細な凹凸を形成し、階調表示用の
信号をITO電極に印加して階調表示を行なえる液晶素
子を形成した。
Embodiment 5 In manufacturing the liquid crystal device of Embodiment 1, a liquid crystal capable of forming fine irregularities on an ITO film and applying a signal for gradation display to the ITO electrode to perform gradation display. An element was formed.

【0104】該階調表示方法は金子等の発明した米国特
許第4,796,980号明細書に記述されている。
The gradation display method is described in US Pat. No. 4,796,980 invented by Kaneko et al.

【0105】その他の作製工程は実施例1と同じであ
る。
The other manufacturing steps are the same as in the first embodiment.

【0106】図17は本実施例を説明するための模式図
である。液晶素子FLCDPには上下基板のITO電極
に接続される駆動回路が2つ設けられ、階調信号を発生
する。これらの回路は制御回路によって制御される。該
制御回路は外部のホストコンピュータにより制御され
る。
FIG. 17 is a schematic diagram for explaining the present embodiment. The liquid crystal element FLCDP is provided with two drive circuits connected to the ITO electrodes on the upper and lower substrates, and generates a gradation signal. These circuits are controlled by a control circuit. The control circuit is controlled by an external host computer.

【0107】900は画素内の階調表示状態を示してお
り、901は一方の安定状態からなる暗ドメイン、90
3は他方の安定状態からなる明ドメイン、902は前述
してきたツイスト状態であり、ツイスト状態902と2
つの安定状態901、903の間にはディスクリネーシ
ョンラインが形成され、中間調表示状態を安定に保持し
ていた。
Reference numeral 900 denotes a gray scale display state in a pixel. Reference numeral 901 denotes a dark domain in one stable state;
Reference numeral 3 denotes a bright domain in the other stable state, reference numeral 902 denotes the twist state described above, and the twist states 902 and 2
A disclination line is formed between the two stable states 901 and 903 to stably maintain the halftone display state.

【0108】[0108]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶素子
においては、各画素の表示状態が安定しており、且つ他
方の表示状態への切替えが速やかで、高品質な画像表示
を実現する。
As described above, in the liquid crystal device of the present invention, the display state of each pixel is stable, and the switching to the other display state is prompt, and high-quality image display is realized. .

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

【図1】強誘電性液晶のツイスト状態とユニフォーム状
態の模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a twisted state and a uniform state of a ferroelectric liquid crystal.

【図2】強誘電性液晶のシェブロン構造の模式図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram of a chevron structure of a ferroelectric liquid crystal.

【図3】本発明の一実施態様による液晶素子の配向状態
の模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of an alignment state of a liquid crystal element according to an embodiment of the present invention.

【図4】液晶分子のらせんを示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a helix of liquid crystal molecules.

【図5】自発分極の符号が負である液晶のツイスト状態
の模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of a twisted state of a liquid crystal in which the sign of spontaneous polarization is negative.

【図6】自発分極の符号が正である液晶のツイスト状態
の模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a twisted state of a liquid crystal in which the sign of spontaneous polarization is positive.

【図7】比較例による液晶素子の配向状態を示す模式図
である。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an alignment state of a liquid crystal element according to a comparative example.

【図8】本発明の液晶素子の配向状態の一例を示す模式
図である。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of an alignment state of the liquid crystal element of the present invention.

【図9】本発明の液晶素子の配向状態の他の例を示す模
式図である。
FIG. 9 is a schematic view showing another example of the alignment state of the liquid crystal element of the present invention.

【図10】本発明の液晶素子の配向状態の他の例を示す
模式図である。
FIG. 10 is a schematic view showing another example of the alignment state of the liquid crystal element of the present invention.

【図11】本発明の液晶素子の配向状態の他の例を示す
模式図である。
FIG. 11 is a schematic view showing another example of the alignment state of the liquid crystal element of the present invention.

【図12】液晶分子のプレティルト角とスメクティック
層の傾き角との関係を説明するための模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a relationship between a pretilt angle of liquid crystal molecules and a tilt angle of a smectic layer.

【図13】スメクティック層が2箇所で折れ曲がってい
る液晶の配向状態を示す模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram showing an alignment state of a liquid crystal in which a smectic layer is bent at two places.

【図14】液晶素子の透過光の分光特性を示すグラフで
ある。
FIG. 14 is a graph showing spectral characteristics of transmitted light of a liquid crystal element.

【図15】液晶素子の透過光の分光特性を示すグラフで
ある。
FIG. 15 is a graph showing spectral characteristics of transmitted light of a liquid crystal element.

【図16】ツイスト状態の分子の捩じれを測定する際に
用いる基準サンプルの構成の模式図である。
FIG. 16 is a schematic diagram of a configuration of a reference sample used when measuring the twist of molecules in a twisted state.

【図17】本発明の液晶素子の実施例の模式図である。FIG. 17 is a schematic view of an example of a liquid crystal element of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1337 G02F 1/141 G02F 1/13 101 G09F 9/30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/1337 G02F 1/141 G02F 1/13 101 G09F 9/30

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 分子が一方の安定状態をとる第1のユニ
フォーム状態の第1の液晶分子層と、分子が他方の安定
状態をとる第2のユニフォーム状態の第2の液晶分子層
と、それらの間に形成されたツイスト状態の第3の液晶
分子層と、を有する強誘電性液晶層を一対の基板間に具
備し、該基板界面の液晶分子のプレティルトの向きがそ
れぞれの基板において互いに逆向きであり、液晶の自発
分極の符号と、上記第3の液晶分子層における上下基板
界面での自発分極の向きと、カイラルスメクティック層
でのらせんの巻きの方向、の組み合わせが、 (1)自発分極が負で、基板界面での自発分極の向きが
外向きで、らせんの巻き方向が左巻きである、 (2)自発分極が正で、基板界面での自発分極の向きが
内向きで、らせんの巻き方向が左巻きである、 (3)自発分極が負で、基板界面での自発分極の向きが
内向きで、らせんの巻き方向が右巻きである、 (4)自発分極が正で、基板界面での自発分極の向きが
外向きで、らせんの巻き方向が右巻きである、 のいずれかで ある液晶素子において、 前記第1及び第2の液晶分子層の間にディスクリネーシ
ョンを有することを特徴とする液晶素子。
1. A first liquid crystal molecular layer in a first uniform state in which molecules take one stable state, a second liquid crystal molecular layer in a second uniform state in which molecules take another stable state, and And a third liquid crystal molecule layer in a twisted state formed between the two substrates. A ferroelectric liquid crystal layer having a twisted third liquid crystal layer is provided between the pair of substrates, and the pretilt directions of the liquid crystal molecules at the substrate interface are opposite to each other in each substrate. Direction and spontaneous liquid crystal
Signs of polarization and upper and lower substrates in the third liquid crystal molecular layer
Direction of spontaneous polarization at the interface and chiral smectic layer
Winding direction, the combination of the helix in the (1) in the spontaneous polarization is negative the direction of spontaneous polarization of the substrate interface
Outward, spiral direction is left-handed. (2) Spontaneous polarization is positive, and the direction of spontaneous polarization at the substrate interface is
Inward, spiral direction is left-handed. (3) Spontaneous polarization is negative, and the direction of spontaneous polarization at the substrate interface is
In inward, the winding direction of the spiral is right-handed, (4) in the spontaneous polarization is positive, the direction of spontaneous polarization of the substrate interface
A liquid crystal element, which is outward and has a spiral winding direction of right-handed , characterized in that the liquid crystal element has disclination between the first and second liquid crystal molecular layers .
【請求項2】 ディスクリネーションが画素間にあるこ
とを特徴とする請求項1記載の液晶素子。
2. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the disclination is between pixels.
【請求項3】 ディスクリネーションが画素内にあるこ
とを特徴とする請求項1記載の液晶素子。
3. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the disclination is in the pixel.
【請求項4】 請求項1記載の液晶素子と、該素子を駆
動するための駆動回路と、該駆動回路を制御する制御回
路と、を有することを特徴とする表示装置。
4. A display device comprising: the liquid crystal element according to claim 1; a driving circuit for driving the element; and a control circuit for controlling the driving circuit.
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