JP3060146B2 - Liquid crystal element and liquid crystal display - Google Patents

Liquid crystal element and liquid crystal display

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JP3060146B2
JP3060146B2 JP34690393A JP34690393A JP3060146B2 JP 3060146 B2 JP3060146 B2 JP 3060146B2 JP 34690393 A JP34690393 A JP 34690393A JP 34690393 A JP34690393 A JP 34690393A JP 3060146 B2 JP3060146 B2 JP 3060146B2
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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、液晶表示素子や液晶光
シャッタ等で用いる液晶素子、特に強誘電性液晶を用い
た素子及び該素子を用いた液晶表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal device used for a liquid crystal display device or a liquid crystal light shutter, and more particularly to a device using a ferroelectric liquid crystal and a liquid crystal display device using the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】強誘電性液晶分子の屈折率異方性を利用
して偏光素子との組み合わせにより透過光線を制御する
型の表示素子がクラーク(Clark)及びラガーウォ
ル(Lagerwall)により提案されている(特開
昭56−107216号公報、米国特許第436792
4号明細書)。この強誘電性液晶は、一般に、特定の温
度域において非らせん構造のカイラルスメクチックC相
(SmC*)又はH相(SmH*)を有し、この状態にお
いて、加えられる電界に応答して第1の光学的安定状態
と第2の光学的安定状態のいずれかを取り、且つ電界の
印加のないときはその状態を維持する性質、即ち双安定
性を有し、また電界の変化に対する応答も速やかであ
り、高速ならびに記憶型の表示素子用としての広い利用
が期待され、特にその機能から大画面で高精細なディス
プレイへの応用が期待されている。
2. Description of the Related Art Clark and Lagerwall have proposed a display device of a type that controls transmitted light in combination with a polarizing element utilizing the refractive index anisotropy of ferroelectric liquid crystal molecules. (JP-A-56-107216, U.S. Pat.
No. 4 specification). This ferroelectric liquid crystal generally has a chiral smectic C phase (SmC * ) or H phase (SmH * ) having a non-helical structure in a specific temperature range, and in this state, the first phase responds to an applied electric field. Has the property of taking either the optically stable state or the second optically stable state and maintaining the state when no electric field is applied, that is, has bistable stability, and has a quick response to a change in the electric field. Therefore, it is expected to be widely used for high-speed and storage type display elements, and in particular, its function is expected to be applied to a large screen and high definition display.

【0003】一般に、液晶の複屈折を利用した液晶素子
の場合、直交ニコル下での透過率は、 I/Io=sin4θasin2(Δnd/λ)π (式中:Ioは入射光強度、Iは透過光強度、θaは以下
で定義される見かけのチルト角、Δnは屈折率異方性、
dは液晶層の膜厚、λは入射光の波長である。)で表わ
される。前述の非らせん構造における見かけのチルト角
θaは、第1と第2の配向状態でのねじれ配列した液晶
分子の平均分子軸方向の角度として現われることにな
る。上式によれば、かかる見かけのチルト角θaが2
2.5°の角度の時最大の透過率となり、双安定性を実
現する非らせん構造での見かけのチルト角θaが22.
5°にできる限り近いことが望ましい。
In general, in the case of a liquid crystal element utilizing birefringence of liquid crystal, the transmittance under crossed Nicols is I / I o = sin4θ a sin 2 (Δnd / λ) π (where Io is incident light) intensity, I is the transmitted light intensity, tilt angle of the apparent theta a is defined below, [Delta] n is the refractive index anisotropy,
d is the thickness of the liquid crystal layer, and λ is the wavelength of the incident light. ). Tilt angle theta a apparent in the above-mentioned non-helical structure would first and appears as a angle between the average molecular axis directions of liquid crystal molecules in a twisted alignment in a second orientation state. According to the above equation, the apparent tilt angle θ a is 2
The maximum transmittance is obtained at an angle of 2.5 °, and the apparent tilt angle θa in a non-helical structure that realizes bistability is 22.
It is desirable to be as close as possible to 5 °.

【0004】しかしながら、これまで用いられてきた配
向方法、特にラビング処理したポリイミド膜による配向
方法を、前述のクラークとラガーウォルによって発表さ
れた双安定性を示す非らせん構造の強誘電性液晶に対し
て適用した場合には、下述の如き問題点を有していた。
However, the alignment method used so far, in particular, the alignment method using a rubbed polyimide film, is compared with the above-mentioned non-helical ferroelectric liquid crystal having a bistable structure disclosed by Clark and Lagerwal. When applied, it has the following problems.

【0005】即ち、従来のラビング処理したポリイミド
膜によって配向させて得られた非らせん構造の強誘電性
液晶での見かけのチルト角θa(2つの安定状態の分子
軸のなす角度の1/2)が強誘電性液晶でのコーン角
(図3に示す三角錐の頂角の1/2の角度Θ)と較べて
小さくなっていることが判明した。特に、従来のラビン
グ処理したポリイミド膜によって配向させて得た非らせ
ん構造の強誘電性液晶での見かけのチルト角θaは、一
般に3°〜8°程度で、その時の透過率はせいぜい3〜
5%程度であった。
That is, the apparent tilt angle θ a (1/2 of the angle formed by the molecular axes of the two stable states) in a non-helical ferroelectric liquid crystal obtained by orientation using a conventional rubbed polyimide film. ) Is smaller than the cone angle of the ferroelectric liquid crystal (Θ of the apex angle of the triangular pyramid shown in FIG. 3). In particular, the apparent tilt angle θa of a ferroelectric liquid crystal having a non-helical structure obtained by orientation with a conventional rubbed polyimide film is generally about 3 ° to 8 °, and the transmittance at that time is at most 3 to
It was about 5%.

【0006】ところが、その後、カイラルスメクチック
液晶の非らせん構造での大きな見かけのチルト角θa
生じ、高コントラストな画像が表示されるディスプレイ
を実現するために以下のことが発見された。
However, since then, the following has been found in order to realize a display that produces a large apparent tilt angle θa in the non-helical structure of the chiral smectic liquid crystal and displays a high-contrast image.

【0007】即ち、カイラルスメクチック液晶と、この
液晶を間に保持して対向すると共にその対向面にそれぞ
れ上記液晶に電圧を印加するための電極が形成され、且
つ液晶を配向するための一軸性配向軸が互いに所定の角
度で交差した配向処理が施された一対の基板とを備えた
液晶素子において、上記スメクチック液晶素子のプレチ
ルト角をα、コーン角をΘ、液晶層の傾斜角(液晶層と
基板法線とのなす角度)をδとすれば、スメクチック液
晶は、 Θ<α+δ 及び δ<α で表される配向状態を有する液晶素子であって、且つ該
配向状態における液晶が少なくとも2つの安定状態を示
し、それらの光学軸のなす角度の1/2である見かけの
チルト角θaと該カイラルスメクチック液晶のコーン角
Θとが、 Θ>θa>Θ/2 の関係を有する液晶素子であれば、高コントラスト画像
が表示されるディスプレイが実現できることが明らかと
なった。
That is, a chiral smectic liquid crystal, an electrode for holding the liquid crystal therebetween and facing each other, and an electrode for applying a voltage to the liquid crystal are formed on the facing surfaces thereof, and a uniaxial alignment for aligning the liquid crystal. In a liquid crystal device comprising a pair of substrates subjected to an alignment process whose axes cross each other at a predetermined angle, the pretilt angle of the smectic liquid crystal device is α, the cone angle is Θ, the tilt angle of the liquid crystal layer (the liquid crystal layer and If the angle formed with the substrate normal is δ, the smectic liquid crystal is a liquid crystal element having an alignment state represented by Θ <α + δ and δ <α, and the liquid crystal in the alignment state has at least two stable states. shows a state, the liquid crystal device having a tilt angle of the apparent theta a is ½ of the angle between their optical axes and said chiral smectic liquid crystal cone angle theta is, Θ> θ a> Θ / 2 in relation Then, it became clear that a display that displays a high-contrast image can be realized.

【0008】以下に概略を説明する。The outline will be described below.

【0009】スメクチック液晶は一般に層構造をもつ
が、SmA相からSmC相又はSmC*相に転移すると
層間隔が縮むので、図2に示すように31で表わされる
液晶層が、上下基板の中央で折れ曲がった構造(シェブ
ロン構造)をとる。折れ曲がる方向は図に示すように高
温相からSmC*相に転移した直後に現われる配向状態
(C1配向状態)の部分32における場合と、さらに温
度を下げた時にC1配向状態に混在して現われる配向状
態(C2配向状態)の部分33における場合の2つが有
り得る。その後、特定のプレチルトの高い配向膜と液晶
の組み合わせを用いると、 上記のC1→C2転移が起こりにくく、液晶材料によ
っては全くC2配向状態が生じないこと、及び、 C1配向内に従来見出されていた液晶のディレクタが
上下の基板間でねじれている低コントラストの2つの安
定状態(以下、スプレイ状態と呼ぶ)の他に、コントラ
ストの高い別の2つの安定状態(以下、ユニフォーム状
態と呼ぶ)が現れることが発見された。
The smectic liquid crystal generally has a layered structure, but when the phase transitions from the SmA phase to the SmC phase or SmC * phase, the interval between the layers is shortened. Therefore, as shown in FIG. Takes a bent structure (chevron structure). As shown in the figure, the direction of bending is in the alignment state (C1 alignment state) 32 immediately after the transition from the high temperature phase to the SmC * phase, and in the alignment state that appears in the C1 alignment state when the temperature is further lowered. There are two cases in the part 33 of (C2 orientation state). Thereafter, when a combination of an alignment film having a specific high pretilt and a liquid crystal is used, the above-mentioned C1 → C2 transition is unlikely to occur, and depending on the liquid crystal material, no C2 alignment state is generated. In addition to the two low-contrast stable states in which the director of the liquid crystal is twisted between the upper and lower substrates (hereinafter referred to as a splay state), another two high-contrast stable states (hereinafter referred to as a uniform state) Was found to appear.

【0010】また、これらの状態は電界を印加すると互
いに遷移する。弱い正負のパルス電界を印加するとスプ
レイ2状態間の遷移が起こり、強い正負のパルス電界を
印加するとユニフォーム2状態間の遷移がおこる。
[0010] These states transit to each other when an electric field is applied. When a weak positive and negative pulse electric field is applied, a transition between the spray 2 states occurs, and when a strong positive and negative pulse electric field is applied, a transition between the uniform 2 states occurs.

【0011】ユニフォーム2状態を用いると従来より明
るく、コントラストの高い表示素子が実現できる。
When the uniform 2 state is used, a display device which is brighter and has higher contrast than the conventional one can be realized.

【0012】そこで、表示素子として画面全体をC1配
向状態に統一し、且つC1配向内の高コントラストの2
状態を白黒表示の2状態として用いれば、従来より品位
の高いディスプレイが実現できると期待される。
Therefore, the entire screen as a display element is unified into the C1 alignment state, and the high contrast 2 within the C1 alignment state.
If the states are used as two states of black-and-white display, it is expected that a display with higher quality than before can be realized.

【0013】上記のようにC2配向状態を生ぜずにC1
配向状態を実現するためには、以下のような条件を満た
すことが必要である。
[0013] As described above, the C1
In order to realize the orientation state, it is necessary to satisfy the following conditions.

【0014】即ち、図3に示すように、C1配向及びC
2配向での基板近くのディレクタは、それぞれ図3
(a)及び(b)のコーン41上にある。よく知られて
いるように、ラビングによって基板界面の液晶分子は、
基板に対してプレチルトと呼ばれる角度をなし、その方
向はラビング方向(図3でいえばA方向)に向かって液
晶分子が頭をもたげる(先端が浮いた格好になる)向き
である。以上のことにより、液晶のコーン角Θ、プレチ
ルト角α及び層傾斜角δの間には、 C1配向のとき Θ+δ>α C2配向のとき Θ−δ>α の関係が成り立っていなければならない。
That is, as shown in FIG.
The directors near the substrate in two orientations are shown in FIG.
It is on the cone 41 of (a) and (b). As is well known, rubbing causes the liquid crystal molecules at the substrate interface to
An angle called a pretilt is formed with respect to the substrate, and the direction is a direction in which the liquid crystal molecules hold their heads toward the rubbing direction (A direction in FIG. 3) (the tip becomes a floating shape). From the above, the relationship of Θ + δ> α for C1 orientation and Θ−δ> α for C1 orientation must be established among the cone angle Θ, the pretilt angle α, and the layer tilt angle δ of the liquid crystal.

【0015】従って、C2配向を生ぜずC1配向を生じ
させるための条件は、 Θ−δ<α つまり Θ<α+δ (I) である。
Therefore, the condition for generating the C1 orientation without generating the C2 orientation is Θ−δ <α, that is, Θ <α + δ (I).

【0016】さらに界面の分子が一方の位置から他方の
位置へ電界によって移るスイッチングの際に受けるトル
クの簡単な考察より、界面分子のスイッチングが起こり
やすい条件として α>δ (II) が得られる。
Further, from a simple consideration of the torque that is applied to the switching of the interface molecules from one position to the other position by an electric field, α> δ (II) is obtained as a condition under which the switching of the interface molecules is likely to occur.

【0017】よって、C1配向状態をより安定に形成さ
せるには、(I)式の関係に加えて(II)式の関係を
満たすことが効果的である。
Therefore, in order to more stably form the C1 orientation state, it is effective to satisfy the relationship of the formula (II) in addition to the relationship of the formula (I).

【0018】(I)及び(II)式の条件の下でさらに
実験を進めた結果、液晶の見かけのチルト角θaは、
(I)及び(II)式の条件を満たさない従来の液晶素
子の場合の3°〜8°程度から、(I)及び(II)式
の条件を満たす場合の8°〜16°程度にまで増大し、
液晶のコーン角Θとの間に Θ>θa>Θ/2 (III) という関係式が成り立つことが経験的に得られた。
As a result of further experiments under the conditions of the formulas (I) and (II), the apparent tilt angle θ a of the liquid crystal is
From about 3 ° to 8 ° in the case of the conventional liquid crystal element which does not satisfy the conditions of the formulas (I) and (II), to about 8 ° to 16 ° in the case of satisfying the conditions of the formulas (I) and (II) Increase,
It has been empirically obtained that a relational expression of Θ> θ a > Θ / 2 (III) holds between the liquid crystal and the cone angle の of the liquid crystal.

【0019】以上のように、(I)、(II)及び(I
II)式の条件を満足すれば高コントラストな画像が表
示されるディスプレイが実現できることが明らかとなっ
た。
As described above, (I), (II) and (I)
It has been clarified that a display capable of displaying a high-contrast image can be realized if the condition of the formula II) is satisfied.

【0020】C1配向状態を安定に形成し、良好な配向
性を得るために、上下基板のラビング方向を1°〜25
°(交差角)の範囲でずらしたクロスラビングも極めて
効果がある。
In order to stably form the C1 alignment state and obtain good alignment, the rubbing directions of the upper and lower substrates are set to 1 ° to 25 °.
Cross rubbing shifted in the range of ° (intersection angle) is also extremely effective.

【0021】ところで、カイラルスメクチック液晶素子
を用いた表示装置は、従来のCRTやTN型液晶ディス
プレイをはるかに上回る大画面化及び高精細化を可能と
する表示装置であるが、その大画面化・高精細化に伴
い、フレーム周波数(1画面形成周波数)が低周波とな
ってしまい、このため、画面書き換え速度や文字編集や
グラフィックス画面等でのスムーズスクロール、及びカ
ーソル移動等の動画表示の速度が遅くなるという問題点
があった。この問題に対する解決法は、特開昭60−3
1120号、特開平1−140198号等で開示されて
いる。
By the way, a display device using a chiral smectic liquid crystal element is a display device capable of realizing a larger screen and a higher definition than a conventional CRT or TN type liquid crystal display. As the definition becomes higher, the frame frequency (single screen forming frequency) becomes lower. Therefore, the screen rewriting speed, smooth scrolling on character editing and graphics screens, and moving image display speed such as cursor movement are performed. However, there was a problem that the operation was slow. A solution to this problem is disclosed in JP-A-60-3
No. 1120, JP-A-1-140198 and the like.

【0022】即ち、走査電極と情報電極とをマトリック
ス配置した表示パネルと、走査電極を全数又は所定数選
択する手段(この手段により選択する場合を全面書込み
という)と、走査電極を全数又は所定数のうちの一部選
択する手段(この手段により選択する場合を部分書込み
という)とを有する表示装置を用いるということであ
る。これによって部分的動画表示を部分書込みで行うこ
とによって高速表示が可能となり、部分書込みと全面書
込みの両立が実現できる。
That is, a display panel in which scanning electrodes and information electrodes are arranged in a matrix, means for selecting all or a predetermined number of scanning electrodes (the case of selecting by this means is referred to as whole writing), and all or a predetermined number of scanning electrodes Means for partially selecting one of the above (a case of selecting by this means is referred to as partial writing). This enables high-speed display by performing partial moving image display by partial writing, and achieves both partial writing and full-surface writing.

【0023】以上のように、上述した(I)、(II)
及び(III)式の条件を満たす液晶素子を上述の部分
書込みを行える表示装置で駆動すれば大画面、高精細デ
ィスプレイにおいて高コントラストな画像が高速表示で
実現できることが明らかになった。
As described above, the above (I) and (II)
It was also found that driving a liquid crystal element satisfying the conditions of the formula (III) with a display device capable of partial writing described above can realize a high-contrast image on a large screen and a high definition display at high speed.

【0024】このように強誘電性液晶は、きわめて優れ
た特性を潜在的に有しており、このような性質を利用す
ることによって、従来のTN型素子の問題点の多くに対
して、かなり本質的な改善がなされており、特に高速光
シャッターや、高密度大画面ディスプレイへの応用が期
待され、広く研究がなされてきた。しかし、現在までに
開発された強誘電性液晶素子は、作動可能温度範囲、応
答速度の温度依存性、低温保存性能、対衝撃性などにお
いて、液晶素子として用いるのに十分な特性を持ち合わ
せているとは、言い難い面もあった。
As described above, the ferroelectric liquid crystal potentially has extremely excellent characteristics, and by utilizing such characteristics, considerably solves many problems of the conventional TN type device. Substantial improvements have been made, and in particular, applications to high-speed optical shutters and high-density large-screen displays are expected, and extensive research has been conducted. However, the ferroelectric liquid crystal devices developed up to now have sufficient characteristics to be used as liquid crystal devices in the operable temperature range, the temperature dependence of response speed, low-temperature storage performance, impact resistance, etc. There were some aspects that were hard to say.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】強誘電性液晶は、それ
を利用する温度範囲では、明確な層構造を有しているた
めに、ネマチック液晶に比べ流動性に乏しい。従って、
セル外部からの応力、例えば衝撃力や歪み力にたいして
は、比較的もろい性質をもっており、軽度の衝撃に対し
ては、C1配向とC2配向が混在してしまうジグザグ欠
陥が発生し、さらに強い衝撃に対しては、層構造そのも
のにも乱れを生じ、代表的にはサンデッドテクスチャー
を発生する。衝撃力によるサンデッドテクスチャーの発
生は、例えば坪山らのUSP4674839で明らかに
されている。一般に、この対衝撃性能は、液晶の粘性が
増大しその流動性がより乏しくなる低温において、悪化
する傾向にあり、航空機等で輸送を行う際に大きな問題
となる。
The ferroelectric liquid crystal has poor fluidity compared to a nematic liquid crystal in a temperature range in which the ferroelectric liquid crystal is used because of having a clear layer structure. Therefore,
It has relatively fragile properties against stress from the outside of the cell, for example, impact force and strain force, and generates zigzag defects in which C1 orientation and C2 orientation coexist for mild impact. On the other hand, the layer structure itself is disturbed, and typically generates a sanded texture. The occurrence of a sanded texture due to an impact force is disclosed in, for example, US Pat. No. 4,674,839 to Tsuboyama et al. Generally, the anti-impact performance tends to deteriorate at a low temperature at which the viscosity of the liquid crystal increases and the fluidity of the liquid crystal becomes poorer, and becomes a serious problem when transported by an aircraft or the like.

【0026】また、カイラルスメクチックC相の下限温
度、つまり他の液晶相や結晶相への相転移温度(Mp)
は、本質的に低温保存性能を決めるものとなるが、室温
を含んだ広い温度範囲で、良好な画質を示す応答速度の
温度依存性能が小さく、高コントラストであるなど総合
的に優れた液晶組成物のMpを十分低温域(例えば、−
20℃以下)に下げることはかなり難しいのが現状であ
る。通常、降温過程においてMpは過冷却状態をしばし
ばとるが、セル内においては配向状態により過冷却状態
の安定性に大きな差があることが経験的にわかってい
る。
The lower limit temperature of the chiral smectic C phase, that is, the phase transition temperature (Mp) to another liquid crystal phase or crystal phase
Essentially determines the low-temperature storage performance, but has excellent overall liquid crystal composition such as high response and low response speed, which shows good image quality over a wide temperature range including room temperature. The Mp of the product is set in a sufficiently low temperature range (for example,-
At present, it is quite difficult to lower the temperature to 20 ° C. or less. Normally, Mp often takes a supercooled state during the temperature drop process, but it has been empirically found that there is a large difference in the stability of the supercooled state in the cell depending on the orientation state.

【0027】従って、本発明の目的は、対衝撃性能、特
に低温における対衝撃性能が優れた液晶素子及び液晶表
示装置を提供することにある。また、本発明のもう一つ
の目的は、過冷却状態を利用した低温保存性能に非常に
優れた液晶素子及び液晶表示装置を提供することにあ
る。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal element and a liquid crystal display device which are excellent in impact resistance performance, especially in low temperature impact performance. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal element and a liquid crystal display device which are excellent in low-temperature storage performance utilizing a supercooled state.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記の問題を解決すべく鋭意研究の結果、カイラルスメ
クチックC相の低温温度領域に特殊な配向状態を持たせ
る事により、低温における対衝撃性を改善し、過冷却状
態による低温保存性能を向上させることを見いだした。
Means and Action for Solving the Problems The present inventors have
As a result of intensive studies to solve the above problems, the chiral smectic C phase is given a special orientation state in the low temperature range, thereby improving the impact resistance at low temperatures and improving the low temperature storage performance by supercooling. I found something.

【0029】即ち、本発明は、カイラルスメクチック液
晶と、該液晶を挟持して対向すると共にその対向面にそ
れぞれ上記液晶に電圧を印加する電極が形成され、且つ
液晶を配向するための一軸性配向軸が互いに平行あるい
は所定の角度で交差した配向処理が施された一対の基板
とを備えた液晶素子であって、カイラルスメクチックC
相のある低温領域において、電界無印加状態では液晶分
子軸をほぼ配向処理中心軸方向と同一にしクロスニコル
偏光子間に挟持した場合の最暗光学軸を1つしか持たな
い配向状態(低温擬似スメクチックA配向状態)を有す
る事を特徴とする液晶素子である。
That is, the present invention relates to a chiral smectic liquid crystal, and a uniaxial alignment for orienting the liquid crystal, wherein electrodes for applying a voltage to the liquid crystal are formed on opposite surfaces of the liquid crystal, respectively. A liquid crystal device comprising a pair of substrates whose axes are parallel to each other or intersect at a predetermined angle and are subjected to an alignment process, wherein the chiral smectic C
In a low-temperature region with a phase, in the absence of an electric field, the liquid crystal molecular axis is substantially the same as the central axis direction of the alignment treatment, and the liquid crystal molecules have only one darkest optical axis when sandwiched between crossed Nicol polarizers (low-temperature pseudo-state). (Smectic A alignment state).

【0030】更に本発明は、上記配向状態(低温擬似ス
メクチックA配向状態)が、電界無印加状態で2つの異
なる配向状態を生じる温度領域より低い温度領域で生じ
る配向状態であることを特徴とする上記液晶素子であ
る。
Further, the present invention is characterized in that the above-mentioned alignment state (low-temperature pseudo-smectic A alignment state) is an alignment state generated in a temperature range lower than a temperature range in which two different alignment states are generated in a state where no electric field is applied. The above liquid crystal element.

【0031】上記本発明の素子において、高コントラス
トを実現するために、カイラルスメクチック液晶および
その液晶素子の室温近傍におけるプレチルト角をα、コ
ーン角をΘ、液晶の層の傾斜角(層と基板法線のなす角
度)をδとすれば、カイラルスメクチック液晶が Θ<α+δ および δ<α (1) で表される配向状態を示し、且つこの配向状態において
少なくとも2つの安定状態を示し、それらの光学軸のな
す角度の1/2である見かけのチルト角θaとコーン角
Θとが Θ>θa>Θ/2 (2) の関係を有するのが好ましい。
In the device of the present invention, in order to realize high contrast, the chiral smectic liquid crystal and the pretilt angle of the liquid crystal device near room temperature are α, the cone angle is Θ, and the tilt angle of the liquid crystal layer (layer and substrate method). Assuming that the angle between the lines is δ, the chiral smectic liquid crystal shows an alignment state represented by Θ <α + δ and δ <α (1), and shows at least two stable states in this alignment state. preferred tilt angle theta a and the cone angle theta apparent is 1/2 of the angle of the shaft has a relationship Θ> θ a> Θ / 2 (2) is.

【0032】また、C1配向状態を安定に形成し、良好
な配向性を得るために、前記一軸性配向軸の交差角が0
°〜25°であるのが好ましい。
In order to stably form the C1 alignment state and obtain good alignment, the crossing angle of the uniaxial alignment axis is set to 0.
It is preferably between 25 and 25 degrees.

【0033】また、均一配向性の向上に有用な特性とし
て、カイラルスメクチックC相の上限温度近傍におい
て、電界無印加状態では液晶分子軸をほぼ配向処理中心
軸方向と同一にし、クロスニコル偏光子間に挟持した場
合の最暗光学軸を1つしか持たない配向状態(高温疑似
スメクチックA配向状態)を有する事が挙げられる。
Further, as a characteristic useful for improving the uniform alignment property, in the vicinity of the upper limit temperature of the chiral smectic C phase, in the absence of an electric field, the liquid crystal molecular axis is made substantially the same as the direction of the central axis of the alignment treatment. In the case of having an alignment state having only one darkest optical axis (high-temperature pseudo-smectic A alignment state).

【0034】また、室温付近における良好な表示特性を
保ち、低温で上記「低温擬似スメクチックA配向状態」
を有するための有用な条件として、層の傾斜角δが、温
度の降下にともない増加し、その後減少していく変位点
(δの極大値)を有する事が挙げられる。さらに、室温
近傍での駆動特性の温度依存性を効果的に改善するため
に、上記δの変位点が10℃以上、より好ましくは25
℃以上の温度にあることが望ましい。
In addition, good display characteristics near room temperature are maintained, and the above-mentioned “low temperature pseudo smectic A alignment state” is maintained at a low temperature.
A useful condition for having a displacement angle is that the inclination angle δ of the layer has a displacement point (maximum value of δ) that increases with a decrease in temperature and then decreases. Further, in order to effectively improve the temperature dependence of the driving characteristics near room temperature, the displacement point of δ is 10 ° C. or more, more preferably 25 ° C.
Desirably, it is at a temperature of at least ℃.

【0035】さらに、本発明は、上記液晶素子の駆動回
路、光源を備えた液晶表示装置を提供するものである。
Further, the present invention provides a liquid crystal display device provided with a drive circuit for the liquid crystal element and a light source.

【0036】「低温擬似スメクチックA配向状態」が生
じる条件としては、層の傾斜角δがある程度小さくなり
ブックシェルフ状態に近い層構造をとることが必要のよ
うである。また、このときのコーン角Θの大きさも室温
における値よりも小さいことが多い。しかしながら、液
晶素子の配向処理などの違いにより同じ液晶組成物であ
っても「低温擬似スメクチックA配向状態」が出現する
温度範囲に差が生じる。一般に素子のプレチルトが高い
場合、その出現温度範囲はやや高温側から現れるようで
ある。また、「低温擬似スメクチックA配向状態」が出
現し始めたときの層の傾斜角δの大きさも、その液晶素
子のプレチルト角αや、液晶のコーン角Θ、粘性などの
影響により変わるようであり、明確な数値化はできない
が、経験的には約6°以下である。
As a condition for the occurrence of the "low temperature pseudo-smectic A orientation state", it seems necessary to adopt a layer structure close to the bookshelf state in which the inclination angle δ of the layer is reduced to some extent. Also, the size of the cone angle Θ at this time is often smaller than the value at room temperature. However, even in the same liquid crystal composition, there is a difference in the temperature range in which the “low temperature pseudo-smectic A alignment state” appears due to the difference in the alignment treatment of the liquid crystal element. In general, when the pretilt of the element is high, the appearance temperature range seems to appear from a slightly higher temperature side. In addition, the magnitude of the tilt angle δ of the layer when the “low temperature pseudo smectic A alignment state” starts to appear also seems to be changed by the influence of the pretilt angle α of the liquid crystal element, the cone angle 液晶 of the liquid crystal, the viscosity, and the like. Although it is not possible to make a clear numerical value, it is empirically about 6 ° or less.

【0037】また、液晶素子のプレチルト角がある程度
大きく、前述のC1ユニフォーム配向状態をとる場合、
カイラルスメクチックC相の上限温度近傍において「高
温擬似スメクチックA配向状態」をとる場合が多い。こ
の「高温擬似スメクチックA配向状態」と「低温擬似ス
メクチックA配向状態」の違いは、見た目の観察では区
別がつかないが、電界を印加し液晶のスイッチングをさ
せΘの測定等をしたときに大きな差が認められた。それ
は、「高温擬似スメクチックA配向状態」では電界の印
加を止めたときに一方の安定状態より配向処理中心軸へ
の液晶分子軸(光学軸)の移動が数msecレベルの速
さで起こりメモリー性のある状態とは言えないが、「低
温擬似スメクチックA配向状態」では上記の液晶分子軸
の移動が0.1〜数10秒のオーダーで起こり、この時
間内ではメモリー状態をとる。この電界によってスイッ
チングした一方の安定状態(これと配向処理中心軸から
の角度がΘの大きさ)より配向処理中心軸へ液晶分子軸
(光学軸)を移動する際の挙動は、スメクチック層形成
方向(配向処理中心軸方向と垂直方向)で流れるように
連続的に起こる。
Further, when the pretilt angle of the liquid crystal element is large to some extent and the above-mentioned C1 uniform alignment state is obtained,
In the vicinity of the maximum temperature of the chiral smectic C phase, a “high temperature pseudo smectic A orientation state” is often taken. The difference between the “high-temperature pseudo-smectic A alignment state” and the “low-temperature pseudo-smectic A alignment state” is indistinguishable by visual observation, but is large when an electric field is applied to switch the liquid crystal and Θ is measured. Differences were noted. In the "high temperature pseudo-smectic A alignment state", when the application of the electric field is stopped, the movement of the liquid crystal molecule axis (optical axis) from one stable state to the alignment processing center axis occurs at a speed of several msec level, and the memory property Although it cannot be said that there is a state, in the "low temperature pseudo-smectic A alignment state", the above-mentioned movement of the liquid crystal molecular axis occurs in the order of 0.1 to several tens of seconds, and the memory state is obtained within this time. The behavior when the liquid crystal molecular axis (optical axis) moves from one stable state switched by this electric field (and the angle from the central axis of the alignment process to Θ) to the central axis of the alignment process depends on the smectic layer forming direction. (Perpendicular to the central axis direction of the alignment treatment).

【0038】この「低温擬似スメクチックA配向状態」
をとったときに、第1に低温における対衝撃性能が飛躍
的に向上し、第2に過冷却状態をとり易くなり、結晶化
による配向の乱れが生じなくなることがX線回折実験に
よって確かめられた。図8は、X線ディフラクションパ
ターンにおける回折強度のプロファイルを表している。
This “low temperature pseudo smectic A alignment state”
It was confirmed by X-ray diffraction experiments that, first, the impact resistance at low temperatures was dramatically improved, secondly, the supercooled state was easily obtained, and the orientation was not disturbed by crystallization. Was. FIG. 8 shows a profile of the diffraction intensity in the X-ray diffraction pattern.

【0039】測定時に2θを3.0°(ブラック条件に
おける300nmの層間隔に対応)に固定し、θ軸に関
してスキャンを行った回折パターンのロッキング曲線で
ある。回折パターン上にみられるピークのするどさは、
層構造の相関距離(correlation leng
th)が長いことを示し、逆にピークがbroadの場
合は、correlation lengthが短いこ
とを示す。図8によると、SmC*相でのピーク形状に
着目すると、10〜50℃におけるピークは、−10℃
におけるピークと比べて鋭い形状を有している。この実
験結果の明確な理由はいまだ明らかではないが、主に層
構造のフレキシビリティーがアップしていることから生
じているものであろうと推察される。
This is a rocking curve of a diffraction pattern obtained by scanning with respect to the θ axis while fixing 2θ to 3.0 ° (corresponding to a layer interval of 300 nm under black conditions) during measurement. The sharpness of the peak seen on the diffraction pattern is
Correlation length of layer structure
th) is long, and conversely, if the peak is broad, it indicates that the correlation length is short. According to FIG. 8, focusing on the peak shape in the SmC * phase, the peak at 10 to 50 ° C. is −10 ° C.
Has a sharper shape than the peak at. The clear reason for this experimental result is not yet clear, but it is presumed that it is mainly due to the increased flexibility of the layer structure.

【0040】また、本発明者らの研究によれば、層の傾
斜角δの大きさ及び温度特性の調節の手段として、液晶
組成物構成成分化合物の骨格構造、側鎖長、そして成分
相互間の組み合わせの相性等が挙げられるが、一般にS
mAの温度巾を広げる様な種類の液晶性化合物が、δの
温度特性を大きく変える場合が多い。
According to the study of the present inventors, as means for adjusting the magnitude of the tilt angle δ of the layer and the temperature characteristics, the skeleton structure of the constituent compounds of the liquid crystal composition, the length of the side chain, and the distance between the components. Are generally compatible with each other.
In many cases, a kind of liquid crystal compound that expands the temperature range of mA greatly changes the temperature characteristic of δ.

【0041】本発明の液晶素子の好ましい一例を図1に
模式的に示す。図1において、11aと11bは、それ
ぞれIn23やITO(Indium Tin Oxi
de)等の透明電極12aと12bで被覆された基板
(ガラス板)であり、その上に200〜3000Å厚の
絶縁膜13aと13b(SiO2膜、TiO2膜、または
Ta25膜等)と、一般式
FIG. 1 schematically shows a preferred example of the liquid crystal element of the present invention. In FIG. 1, reference numerals 11a and 11b denote In 2 O 3 and ITO (Indium Tin Oxi), respectively.
de) or the like (glass plate) covered with transparent electrodes 12a and 12b, on which insulating films 13a and 13b (SiO 2 film, TiO 2 film, Ta 2 O 5 film, etc.) ) And the general formula

【0042】[0042]

【化1】 で示すポリイミドで形成した50〜1000Å厚の配向
制御膜14aと14bとがそれぞれ積層されている。配
向制御膜14aと14bは、配向方向が下配向膜14a
を基準として上配向膜14bが上配向膜14aの方から
みて左回り(又は右回り)に0〜25°の交差角をもっ
て一軸性配向処理を行ない、且つ同一方向(図1でいえ
ば矢印A方向)になるようにラビング処理してある。以
下においては上記のように交差角を定義する。
Embedded image The alignment control films 14a and 14b each formed of polyimide and having a thickness of 50 to 1000 mm are laminated. The alignment control films 14a and 14b have an alignment direction of the lower alignment film 14a.
The upper alignment film 14b performs a uniaxial alignment process with a crossing angle of 0 to 25 ° counterclockwise (or clockwise) as viewed from the upper alignment film 14a, and the same direction (arrow A in FIG. 1). Direction). In the following, the intersection angle is defined as described above.

【0043】基板11aと11bとの間には、カイラル
スメクチック液晶15が配置され、基板11aと11b
との間の距離はカイラルスメクチック液晶15のらせん
配列構造の形成を抑制するのに十分小さい距離(例えば
0.1〜3μm)に設定され、カイラルスメクチック液
晶15は双安定性配向状態を生じている。上述の十分に
小さい距離は、基板11aと11bとの間に配置したビ
ーズスペーサ16(シリカルビーズ又はアルミナビーズ
等)によって保持される。17a,17bは偏光板であ
る。
A chiral smectic liquid crystal 15 is disposed between the substrates 11a and 11b.
Is set to a distance (for example, 0.1 to 3 μm) that is small enough to suppress the formation of a helical arrangement structure of the chiral smectic liquid crystal 15, and the chiral smectic liquid crystal 15 has a bistable alignment state. . The sufficiently small distance described above is maintained by a bead spacer 16 (such as silica beads or alumina beads) disposed between the substrates 11a and 11b. 17a and 17b are polarizing plates.

【0044】この強誘電性液晶層を一対の基板間に挟持
した素子で前述した様な単純マトリクス表示装置とした
場合では、例えば特開昭59−193426号公報、特
開昭59−193427号公報、特開昭60−1560
46号公報、特開昭60−156047号公報などに開
示された駆動法を適用することができる。
In the case where a simple matrix display device as described above is formed by using an element in which the ferroelectric liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, for example, JP-A-59-193426 and JP-A-59-193427. JP-A-60-1560
No. 46, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-156047 and the like can be applied.

【0045】図4は、駆動法の波形図の一例である。ま
た、図5は、本発明で用いたマトリクス電極を配置した
強誘電性液晶パネルの平面図である。図5の液晶パネル
51には、走査電極群52の走査線と情報電極群53の
データ線とが互いに交差して配線され、その交差部の走
査線とデータ線との間には強誘電性液晶が配置されてい
る。
FIG. 4 is an example of a waveform diagram of the driving method. FIG. 5 is a plan view of a ferroelectric liquid crystal panel on which the matrix electrodes used in the present invention are arranged. In the liquid crystal panel 51 of FIG. 5, the scanning lines of the scanning electrode group 52 and the data lines of the information electrode group 53 are wired so as to intersect each other, and a ferroelectric material is provided between the scanning line and the data line at the intersection. Liquid crystal is arranged.

【0046】本発明の液晶素子を表示パネル部に使用
し、図6及び図7に示した走査線アドレス情報をもつ画
像情報なるデータフォーマット及びSYNC信号による
通信同期手段をとることにより、液晶表示装置を実現す
る。
By using the liquid crystal element of the present invention in a display panel section and employing a data synchronization format based on a SYNC signal and a data format of image information having scanning line address information shown in FIG. 6 and FIG. To achieve.

【0047】画像情報の発生は、本体装置側のグラフィ
ックスコントローラ102にて行われ、図6及び図7に
示した信号転送手段に従って表示パネル103に転送さ
れる。グラフィックスコントローラ102は、中央演算
処理装置(以下「GCPU」と記す)112及びVRA
M(画像情報格納用メモリ)114を核に、ホストCP
U113と液晶表示装置101間の画像情報の管理や通
信をつかさどっており、制御方法は主にこのグラフィッ
クスコントローラ102上で実現されるものである。
The generation of image information is performed by the graphics controller 102 on the main unit side, and is transferred to the display panel 103 in accordance with the signal transfer means shown in FIGS. The graphics controller 102 includes a central processing unit (hereinafter referred to as “GCPU”) 112 and a VRA
M (memory for storing image information) 114 as a core and host CP
It manages and communicates image information between the U 113 and the liquid crystal display device 101, and the control method is mainly realized on the graphics controller 102.

【0048】尚、該表示パネルの裏面には、光源が配置
されている。
A light source is arranged on the back of the display panel.

【0049】本発明に係る液晶素子におけるコーン角
Θ、見かけのチルト角θa、液晶層の傾斜角δ、プレチ
ルト角αは、以下のようにして測定することができる。
The cone angle Θ, the apparent tilt angle θ a , the tilt angle δ of the liquid crystal layer, and the pretilt angle α in the liquid crystal device according to the present invention can be measured as follows.

【0050】コーン角Θの測定 ±30〜±50V、1〜100HzのAC(交流)を液
晶素子の上下基板間に電極を介して印加しながら直交ク
ロスニコル下、その間に配置された液晶素子を偏光板と
平行に回転させると同時に、フォトマル(浜松フォトニ
クス(株)製)で光学応答を検知しながら、第1の消光
位(透過率が最も低くなる位置)および第2の消光位を
求める。そして、このときの第1の消光位から第2の消
光位までの角度の1/2をコーン角Θとする。
Measurement of Cone Angle Θ While applying an AC (alternating current) of ± 30 to ± 50 V, 1 to 100 Hz between the upper and lower substrates of the liquid crystal element through electrodes, the liquid crystal element arranged between and under the orthogonal crossed Nicols is applied. The first extinction position (the position where the transmittance becomes lowest) and the second extinction position are determined while detecting the optical response with Photomaru (manufactured by Hamamatsu Photonics KK) at the same time as rotating the polarizing plate in parallel. . Then, 1/2 of the angle from the first extinction position to the second extinction position at this time is defined as a cone angle Θ.

【0051】見かけのチルト角θaの測定 液晶のしきい値の単発パルスを印加した後、無電界下、
かつ直交クロスニコル下において、その間に配置された
液晶素子を偏光板と平行に回転させ、第1の消光位を求
める。次に、上記の単発パルスと逆極性のパルスを印加
した後、無電界下、第2の消光位を求める。このときの
第1の消光位から第2の消光位までの角度の1/2を見
かけのチルト角θaとする。
[0051] After the application of a single pulse of measuring the liquid crystal of the threshold value of the tilt angle θ a apparent, no electric field under,
In addition, under the orthogonal crossed Nicols, the liquid crystal element disposed therebetween is rotated in parallel with the polarizing plate to obtain the first extinction position. Next, after applying a pulse having a polarity opposite to that of the above-mentioned single pulse, a second extinction position is obtained without an electric field. The first tilt angle theta a apparent half angle from the extinction position to a second extinction position at this time.

【0052】液晶層の傾斜角δの測定 基本的にはクラークやラガーウオルによって行われた方
法(Japan Display ’86,Sep.3
0〜Oct.2、1986.456〜458)、あるい
は大内らの方法(J.J.A.P.、27(5)(19
88)725〜728)と同様の方法により測定した。
測定装置は回転陰極方式X線回折装置(MACサイエン
ス製)を用い、液晶セルのガラス基板へのX線の吸収を
低減させるため、基板にはコーニング社製マイクロシー
ト(80μm厚)を用いた。
Measurement of the tilt angle δ of the liquid crystal layer Basically, a method performed by Clark and Lager Wall (Japan Display '86, Sep. 3).
0 to Oct. 2, 1986.456-458) or the method of Ouchi et al. (JJAP, 27 (5) (19)
88) Measured in the same manner as in 725 to 728).
The measuring device used was a rotating cathode type X-ray diffractometer (manufactured by MAC Science), and a microsheet (80 μm thick) manufactured by Corning was used for the substrate in order to reduce the absorption of X-rays into the glass substrate of the liquid crystal cell.

【0053】プレチルト角αの測定 J.J.A.P.19(1980)NO.10 Sho
rt Notes 2013に記載されている方法(ク
リスタルローテーション法)に従って求めた。
Measurement of pretilt angle α J. A. P. 19 (1980) NO. 10 Sho
It was determined according to the method described in rt Notes 2013 (crystal rotation method).

【0054】つまり、ラビングした基板を平行かつ反対
方向に貼り合わせて、セルギャップ20μmのセルを作
成し、チッソ(株)製強誘電性液晶CS−1014に以
下の構造式で示される化合物を重量比で20%混合した
ものを標準液晶として注入し測定を行った。
That is, the rubbed substrates were bonded in parallel and in opposite directions to form a cell having a cell gap of 20 μm, and a compound represented by the following structural formula was added to a ferroelectric liquid crystal CS-1014 manufactured by Chisso Corporation. A mixture mixed at a ratio of 20% was injected as a standard liquid crystal and measured.

【0055】[0055]

【化2】 Embedded image

【0056】なお、この混合した液晶組成物は、10〜
55℃でSmA相を示す。
Incidentally, the mixed liquid crystal composition was prepared as follows.
Shows the SmA phase at 55 ° C.

【0057】測定方法は、液晶セルを上下基板に垂直か
つ配向処理軸を含む面で回転させながら、回転軸と45
°の角度をなす偏光面をもつヘリウム・ネオンレーザ光
を回転軸に垂直な方向から照射して、その反対側で入射
偏光面と平行な透過軸をもつ偏光板を通してフォトダイ
オードで透過光強度を測定した。
The measurement method is as follows. While rotating the liquid crystal cell in a plane perpendicular to the upper and lower substrates and including the alignment processing axis, the rotation axis is set to 45 degrees.
A helium-neon laser beam with a polarization plane at an angle of ° is irradiated from the direction perpendicular to the rotation axis, and the opposite side is used to reduce the transmitted light intensity with a photodiode through a polarizing plate with a transmission axis parallel to the incident polarization plane. It was measured.

【0058】干渉によってできた透過光強度の双曲線群
の中心となる角と液晶セルに垂直な線とのなす角度をφ
xとして下記式に代入してプレチルト角αを求めた。
The angle between the center angle of the group of hyperbolas of transmitted light intensity generated by interference and a line perpendicular to the liquid crystal cell is φ
The pretilt angle α was determined by substituting x into the following equation.

【0059】[0059]

【数1】 (Equation 1)

【0060】no:常光屈折率 ne:異常光屈折率[0060] n o: ordinary refractive index n e: extraordinary refractive index

【0061】[0061]

【実施例及び比較例】以下、本実験で用いた液晶組成物
を構成する液晶性化合物を示す。
EXAMPLES and COMPARATIVE EXAMPLES The liquid crystal compounds constituting the liquid crystal composition used in this experiment are shown below.

【0062】[0062]

【化3】 Embedded image

【0063】[0063]

【化4】 Embedded image

【0064】一般式(4)で示される液晶性化合物の具
体的化合物例を下記の表1に示す。
Table 1 below shows specific examples of the liquid crystal compound represented by the general formula (4).

【0065】表中におけるアルファベットは下記に示す
側鎖基、または、環状基を示す。
The alphabets in the table represent side groups or cyclic groups shown below.

【0066】met=CH3,hep=C715,trd
=C1327,eth=C25,oct=C817,t
et =C1429,pro=C37,non=C
919,ped =C1531,but=C49,dec
=C1021,hexd=C1633,pen=C511
und=C1123,hepd=C1735,hex=C6
13,dod=C1225,ocd =C1837,2mb
=2−methyl−Buthyl,
Met = CH 3 , hep = C 7 H 15 , trd
= C 13 H 27, eth = C 2 H 5, oct = C 8 H 17, t
et = C 14 H 29, pro = C 3 H 7, non = C
9 H 19, ped = C 15 H 31, but = C 4 H 9, dec
= C 10 H 21 , hexd = C 16 H 33 , pen = C 5 H 11 ,
und = C 11 H 23 , hepd = C 17 H 35 , hex = C 6
H 13, dod = C 12 H 25, ocd = C 18 H 37, 2mb
= 2-methyl-Butyl,

【0067】[0067]

【化5】 Embedded image

【0068】[0068]

【表1】 [Table 1]

【0069】一般式(5)で示される液晶性化合物の具
体的化合物例を下記の表2に示す。
Table 2 below shows specific examples of the liquid crystal compound represented by the general formula (5).

【0070】表中におけるアルファベットは下記に示す
側鎖基、または、環状基を示す。
The alphabets in the table represent side groups or cyclic groups shown below.

【0071】met=CH3,hep=C715,trt
=C1327,eth=C25,oct=C817,t
et =C1429,pro=C37,non=C
919,ped =C1531,but=C49,dec
=C1021,hexd=C1633,pen=C511
und=C1123,hepd=C1735,hex=C6
13,dod=C1225,ocd =C1837,2mb
=2−methyl−Buthyl,
Met = CH 3 , hep = C 7 H 15 , trt
= C 13 H 27, eth = C 2 H 5, oct = C 8 H 17, t
et = C 14 H 29, pro = C 3 H 7, non = C
9 H 19, ped = C 15 H 31, but = C 4 H 9, dec
= C 10 H 21 , hexd = C 16 H 33 , pen = C 5 H 11 ,
und = C 11 H 23 , hepd = C 17 H 35 , hex = C 6
H 13, dod = C 12 H 25, ocd = C 18 H 37, 2mb
= 2-methyl-Butyl,

【0072】[0072]

【化6】 Embedded image

【0073】[0073]

【表2】 [Table 2]

【0074】<実施例>以下実施例により本発明につい
て更に詳細に説明するが本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。
<Examples> The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to these examples.

【0075】一対の基板用として2枚の対角14イン
チ、1.1mm厚のガラス板を用意し、それぞれのガラ
ス板上にサイドメタル(モリブデン)付きのITO(イ
ンジュウム・ティン・オキサイド)の透明ストライプ電
極を形成し、その上に透明誘電体膜として酸化タンタル
を1500Å厚にスパッタ法により成膜した。
Two diagonal 14 inch, 1.1 mm thick glass plates were prepared for a pair of substrates, and ITO (indium tin oxide) transparent with side metal (molybdenum) was provided on each glass plate. A stripe electrode was formed, and a tantalum oxide film was formed thereon as a transparent dielectric film by sputtering at a thickness of 1500 °.

【0076】この酸化タンタル膜上にLQ−1802
(日立化成(株)製)やLP−64(東レ(株)製)、
RN−305(日産化学(株)製)等のポリイミド前駆
体溶液のNMP溶液を印刷法により塗布し、200〜2
70℃で焼成することにより、100〜300Å厚のポ
リイミド配向膜を形成した。この焼成後の被膜には、ア
セテート植毛布によるラビング処理(一軸性配向処理)
を施した。プレチルト角はラビング布、回転速度、ガラ
ス基板送り速度の変化によるラビングの強度および各種
ポリイミド配向膜の組み合わせにより調節した。
On this tantalum oxide film, LQ-1802
(Made by Hitachi Chemical Co., Ltd.), LP-64 (made by Toray Industries, Inc.),
An NMP solution of a polyimide precursor solution such as RN-305 (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) is applied by a printing method, and 200 to 2
By baking at 70 ° C., a polyimide alignment film having a thickness of 100 to 300 ° was formed. Rubbing treatment with an acetate flocking cloth (uniaxial orientation treatment)
Was given. The pretilt angle was adjusted by changing the rubbing cloth, the rotation speed, the rubbing strength by changing the glass substrate feeding speed, and the combination of various polyimide alignment films.

【0077】その後、1枚の基板には、ノードソン静電
散布方式により、平均粒径5.5μmのエポキシ樹脂接
着粒子(商品名:トレパール;東レ(株)製)を分布密
度50個/mm2になるように散布した。もう1枚の基
板には、平均粒径1.2μmのシリカマイクロビーズを
ノードソン静電散布方式で分布密度300個/mm2
散布した。
Thereafter, epoxy resin adhesive particles having an average particle size of 5.5 μm (trade name: Trepearl; manufactured by Toray Industries, Inc.) were distributed on one substrate by a Nordson electrostatic spraying method at a distribution density of 50 particles / mm 2. And sprayed. On another substrate, silica microbeads having an average particle size of 1.2 μm were sprayed at a distribution density of 300 / mm 2 by a Nordson electrostatic spraying method.

【0078】次いで、シーリング部材として液状接着剤
(商品名:ストラクトボンド;三井東圧化学(株)製)
を6μmの膜厚で印刷塗布した。
Next, a liquid adhesive (trade name: Struct Bond; manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.) as a sealing member
Was applied by printing in a film thickness of 6 μm.

【0079】次いで、2枚のガラス板を一軸性配向軸が
左回りに0〜10°の交差角で且つ同方向になる様に貼
り合わせ、70℃の温度下で2.8kg/cm2の圧力
を5分間印加することによって圧着し、さらに150℃
の温度下で0.63kg/cm2の圧力を加えながら、
4時間かけて2種の接着剤を硬化し、セルを作成した。
Next, the two glass plates were bonded together so that the uniaxial orientation axis was counterclockwise at a crossing angle of 0 to 10 ° and in the same direction, and 2.8 kg / cm 2 at a temperature of 70 ° C. Pressure bonding by applying pressure for 5 minutes, and
While applying a pressure of 0.63 kg / cm 2 at a temperature of
The two adhesives were cured for 4 hours to form a cell.

【0080】その後、この液晶セル内を10-4気圧まで
減圧し、上記の構造を有する液晶性化合物等を主な構成
成分とした強誘電性液晶A〜H、ZLI−3233(メ
ルク(株)製)およびCS−1014(チッソ(株)
製)を等方相で注入した。なお液晶A〜Hの各液晶比は
適宜、配合割合を異ならせている。液晶Gと液晶Hの構
成成分と配合割合を以下に示す。
Thereafter, the pressure in the liquid crystal cell was reduced to 10 −4 atm, and ferroelectric liquid crystals A to H, ZLI-3233 (Merck, Inc.) containing a liquid crystal compound having the above structure as a main component. Co., Ltd.) and CS-1014 (Chisso Corporation)
Was injected in the isotropic phase. The liquid crystal ratios of the liquid crystals A to H are different from each other as appropriate. The constituent components and the mixing ratio of the liquid crystal G and the liquid crystal H are shown below.

【0081】[0081]

【化7】 Embedded image

【0082】[0082]

【化8】 Embedded image

【0083】[0083]

【化9】 Embedded image

【0084】[0084]

【化10】 Embedded image

【0085】その後、コレステリック相とスメクチック
A相を通して、またはスメクチックA相を通して、カイ
ラルスメクチックC相を生じる30℃に冷却した。
Thereafter, the mixture was cooled to 30 ° C. to form a chiral smectic C phase through the cholesteric phase and the smectic A phase or through the smectic A phase.

【0086】これらの液晶組成物の相転移温度、30℃
における自発分極の大きさ(Ps)、コーン角(Θ)を
表3に、また、層の傾斜角(δ)の温度特性を表4に示
す。
The phase transition temperature of these liquid crystal compositions was 30 ° C.
Table 3 shows the magnitude (Ps) of the spontaneous polarization and the cone angle (Θ), and Table 4 shows the temperature characteristics of the inclination angle (δ) of the layer.

【0087】[0087]

【表3】 [Table 3]

【0088】Cry;結晶相または高次のスメクチック
相 S * C;カイラルスメクチックC相 SA ;スメクチックA相 Ch ;コレステリック相 Iso;等方相
Cry; crystalline phase or higher smectic phase S * C ; chiral smectic C phase S A ; smectic A phase Ch; cholesteric phase Iso; isotropic phase

【0089】[0089]

【表4】 [Table 4]

【0090】このようにして作成した液晶素子を使用
し、落下耐久試験機(DT−50:吉田精機製)による
衝撃耐久試験を0℃において行った。この際、落下衝撃
20G(G:重力加速度9.8m/sec2)から80
Gまで10Gづつ増加させるごとにセルの配向が変化し
たかどうかを観察した。
Using the liquid crystal element thus prepared, an impact durability test was performed at 0 ° C. using a drop durability tester (DT-50: manufactured by Yoshida Seiki). At this time, a drop impact of 20 G (G: gravitational acceleration of 9.8 m / sec 2 ) is 80
It was observed whether or not the orientation of the cell changed every time the G was increased by 10G.

【0091】結果を表5に示す。Table 5 shows the results.

【0092】[0092]

【表5】 [Table 5]

【0093】以上の結果より、カイラルスメクチックC
相の低温領域に擬似スメクチックA配向状態を有する本
発明に基づく実施例1−1〜1−7は、低温擬似スメク
チックA配向状態を有さない比較例1−1〜1−3に比
べて0℃の衝撃試験において、大きな差が認められ、対
衝撃性能の良好な素子となっている。
From the above results, chiral smectic C
Examples 1-1 to 1-7 according to the present invention having a pseudo-smectic A orientation state in the low-temperature region of the phase are 0 in comparison with Comparative Examples 1-1 to 1-3 having no low-temperature pseudo-smectic A orientation state. A large difference was observed in the impact test at ° C., and the element had good impact resistance performance.

【0094】また、上記の素子を−20℃に100時間
保持した後の配向状態を観察したところ、本発明に基づ
く実施例1−1〜1−7の素子は、配向状態に大きな変
化はなかったが、低温擬似スメクチックA配向状態を有
さない比較例1−1〜1−3の素子は、結晶化によると
見られる重度の配向状態の乱れが認められた。このこと
より、低温擬似スメクチックA配向状態を有する素子
は、過冷却状態をより安定にとり、低温擬似スメクチッ
クA配向状態を有さない素子に比べて低温保存性能も向
上している。
When the orientation state of the above-mentioned element was maintained at -20 ° C. for 100 hours, the orientation states of the elements of Examples 1-1 to 1-7 according to the present invention did not significantly change. However, in the devices of Comparative Examples 1-1 to 1-3 having no low-temperature pseudo-smectic A alignment state, severe disorder of the alignment state which was considered to be due to crystallization was observed. Thus, the element having the low-temperature pseudo-smectic A orientation state more stably takes the supercooled state, and the low-temperature storage performance is improved as compared with the element having no low-temperature pseudo-smectic A orientation state.

【0095】また、先と同様にして−5℃における衝撃
耐久試験を行った結果を表6に示す。
Table 6 shows the results of the impact durability test at -5 ° C. in the same manner as described above.

【0096】[0096]

【表6】 [Table 6]

【0097】以上の結果より、カイラルスメクチックC
相の低温領域に擬似スメクチックA配向状態を有する本
発明に基づく実施例2−1〜2−7は、低温擬似スメク
チックA配向状態を有さない比較例2−1,2−2に比
べて−5℃の衝撃試験において、大きな差が認められ、
対衝撃性能の良好な素子となっている。
From the above results, chiral smectic C
Examples 2-1 to 2-7 according to the present invention having a pseudo-smectic A orientation state in the low-temperature region of the phase are − in comparison with Comparative Examples 2-1 and 2-2 having no low-temperature pseudo-smectic A orientation state. In the 5 ° C. impact test, a large difference was observed.
The element has good impact resistance.

【0098】次に、ポリイミド配向膜の形成にLQ−1
802に替えてLP−64(東レ(株)製)を用いた以
外は同様にして作製した液晶素子を用いて、先と同様に
して−5℃における衝撃耐久試験を行った。その結果を
表7に示す。
Next, LQ-1 was used to form a polyimide alignment film.
Using a liquid crystal element manufactured in the same manner except that LP-64 (manufactured by Toray Industries, Inc.) was used instead of 802, an impact durability test at −5 ° C. was performed in the same manner as above. Table 7 shows the results.

【0099】[0099]

【表7】 [Table 7]

【0100】以上の結果より、カイラルスメクチックC
相の低温領域に擬似スメクチックA配向状態を有する本
発明に基づく実施例3−1〜3−5は、低温擬似スメク
チックA配向状態を有さない比較例3−1,3−2に比
べて−5℃の衝撃試験において、大きな差が認められ、
対衝撃性能の良好な素子となっている。
From the above results, chiral smectic C
Examples 3-1 to 3-5 based on the present invention having a pseudo-smectic A orientation state in the low-temperature region of the phase are − in comparison with Comparative Examples 3-1 and 3-2 having no low-temperature pseudo-smectic A orientation state. In the 5 ° C. impact test, a large difference was observed.
The element has good impact resistance.

【0101】[0101]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカイラル
スメクチックC相の低温領域に擬似スメクチックA配向
状態を有する素子は、低温擬似スメクチックA配向状態
を有さない素子に比べて対衝撃性能に優れると共に、過
冷却状態をより安定にとり、低温保存性能も向上すると
いう効果を奏する。
As described above, the device having the pseudo-smectic A orientation state in the low temperature region of the chiral smectic C phase of the present invention has a better impact resistance than the device having no low-temperature pseudo-smectic A orientation state. In addition to being excellent, there is an effect that the supercooled state is more stably taken and the low-temperature storage performance is improved.

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

【図1】本発明の液晶素子の1例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing one example of a liquid crystal element of the present invention.

【図2】C1及びC2配向を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing C1 and C2 orientations.

【図3】C1及びC2配向でのコーン角、プレチルト角
及び層傾斜角間の関係を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship among a cone angle, a pretilt angle, and a layer inclination angle in C1 and C2 orientations.

【図4】図1の液晶素子に印加した駆動波形を示すタイ
ミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart showing driving waveforms applied to the liquid crystal element of FIG.

【図5】マトリクス電極を配置した液晶パネルの平面図
である。
FIG. 5 is a plan view of a liquid crystal panel on which matrix electrodes are arranged.

【図6】本発明の液晶表示装置とグラフィックスコント
ローラを示すブロック構成図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a liquid crystal display device and a graphics controller of the present invention.

【図7】本発明の液晶表示装置とグラフィックスコント
ローラとの間の画像情報通信タイミングチャート図であ
る。
FIG. 7 is a timing chart of image information communication between the liquid crystal display device of the present invention and a graphics controller.

【図8】SmC*相と擬似SmA相とにおけるX線回折
パターンの差を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a difference in an X-ray diffraction pattern between an SmC * phase and a pseudo SmA phase.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11a,11b 基板 12a,12b 透明電極 13a,13b 絶縁膜 14a,14b 配向制御膜 15 カイラルスメクチック液晶 16 ビーズスペーサ 17a,17b 偏光板 31 液晶層 32 C1配向 33 C2配向 41 コーン 51 液晶パネル 52 走査電極群 53 情報電極群 101 強誘電性液晶表示装置 102 グラフィックスコントローラ 103 表示パネル 104 走査線駆動回路 105 情報線駆動回路 106 デコーダ 107 走査信号発生回路 108 シフトレジスタ 109 ラインメモリ 110 情報信号発生回路 111 駆動制御回路 112 GCPU 113 ホストCPU 114 VRAM 11a, 11b Substrate 12a, 12b Transparent electrode 13a, 13b Insulating film 14a, 14b Alignment control film 15 Chiral smectic liquid crystal 16 Bead spacer 17a, 17b Polarizing plate 31 Liquid crystal layer 32 C1 alignment 33 C2 alignment 41 Cone 51 Liquid crystal panel 52 Scanning electrode group 53 Information electrode group 101 Ferroelectric liquid crystal display device 102 Graphics controller 103 Display panel 104 Scan line drive circuit 105 Information line drive circuit 106 Decoder 107 Scan signal generation circuit 108 Shift register 109 Line memory 110 Information signal generation circuit 111 Drive control circuit 112 GCPU 113 Host CPU 114 VRAM

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−161123(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1337 510 G02F 1/141 Continuation of the front page (56) References JP-A-61-161123 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/1337 510 G02F 1/141

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 カイラルスメクチック液晶と、該液晶を
挟持して対向すると共にその対向面にそれぞれ上記液晶
に電圧を印加する電極が形成され、且つ液晶を配向する
ための一軸性配向軸が平行あるいは互いに所定の角度で
交差した配向処理が施された一対の基板とを備えた液晶
素子であって、カイラルスメクチックC相のある低温領
域において、電界無印加状態では液晶分子の平均分子軸
をほぼ配向処理中心軸方向と同一にしクロスニコル偏光
子間に挟持した場合の最暗光学軸を1つしか持たない配
向状態を有する事を特徴とする液晶素子。
An electrode for applying a voltage to the liquid crystal is formed on each of opposing surfaces of the chiral smectic liquid crystal, and a uniaxial alignment axis for aligning the liquid crystal is parallel or opposite. A liquid crystal device comprising a pair of substrates that have been subjected to an alignment process crossing each other at a predetermined angle, and in a low-temperature region where a chiral smectic C phase is present, an average molecular axis of liquid crystal molecules is substantially aligned in a state where no electric field is applied. A liquid crystal element having an alignment state having only one darkest optical axis when held between crossed Nicol polarizers in the same direction as the processing central axis direction.
【請求項2】 前記配向状態が、電界無印加状態で2つ
の異なる配向状態を生じる温度領域より低い温度領域で
生じる配向状態で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 alignment state is an alignment state generated in a temperature region lower than a temperature region in which two different alignment states are generated in a state where no electric field is applied.
【請求項3】 カイラルスメクチック液晶およびその液
晶素子の室温近傍におけるプレチルト角をα、コーン角
をΘ、液晶の層の傾斜角をδとすれば、カイラルスメク
チック液晶が下記(1)式で表される配向状態を有し、
且つこの配向状態において少なくとも2つの安定状態を
示し、それらの光学軸のなす角度の1/2である見かけ
のチルト角θaとコーン角Θとが下記(2)式の関係を
有する請求項1又は2記載の液晶素子。 Θ<α+δ および δ<α (1) Θ>θa>Θ/2 (2)
3. A chiral smectic liquid crystal and a liquid crystal element thereof, where α is a pretilt angle near room temperature, Θ is a cone angle, and δ is a tilt angle of a liquid crystal layer, the chiral smectic liquid crystal is represented by the following formula (1). Orientation state,
And exhibits at least two stable states in this alignment state claim 1 in which the tilt angle theta a and the cone angle Θ of the apparent one-half of the angle between their optical axes have the following relationship (2) Or the liquid crystal element according to 2. Θ <α + δ and δ <α (1) Θ> θ a > Θ / 2 (2)
【請求項4】 前記一軸性配向軸の交差角が0°〜25
°である請求項1〜3いずれかに記載の液晶素子。
4. An intersection angle of the uniaxial orientation axis is 0 ° to 25 °.
The liquid crystal device according to claim 1, wherein the angle is °.
【請求項5】 カイラルスメクチックC相の上限温度近
傍において、電界無印加状態では液晶分子軸をほぼ配向
処理中心軸方向と同一にし、クロスニコル偏光子間に挟
持した場合の最暗光学軸を1つしか持たない配向状態を
有する事を特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の液
晶素子。
5. In the vicinity of the upper limit temperature of the chiral smectic C phase, in the absence of an electric field, the liquid crystal molecular axis is substantially the same as the direction of the central axis of the alignment treatment, and the darkest optical axis when sandwiched between crossed Nicol polarizers is one. The liquid crystal device according to any one of claims 1 to 4, wherein the liquid crystal device has an alignment state having only one.
【請求項6】 前記プレチルト角αの大きさが、α≧5
°である請求項3〜5いずれかに記載の液晶素子。
6. The magnitude of the pretilt angle α is α ≧ 5.
The liquid crystal device according to claim 3, wherein the angle is °.
【請求項7】 前記層の傾斜角δが、温度の降下にとも
ない増加し、その後減少していく変位点を有する事を特
徴とする請求項3〜6いずれかに記載の液晶素子。
7. The liquid crystal element according to claim 3, wherein the tilt angle δ of the layer has a displacement point that increases with a decrease in temperature and then decreases.
【請求項8】 前記δの変位点が、10℃以上の温度に
ある請求項7記載の液晶素子。
8. The liquid crystal device according to claim 7, wherein the displacement point of δ is at a temperature of 10 ° C. or higher.
【請求項9】 前記δの変位点が、25℃以上の温度に
ある請求項7記載の液晶素子。
9. The liquid crystal device according to claim 7, wherein the displacement point of δ is at a temperature of 25 ° C. or higher.
【請求項10】 請求項1〜9いずれかに記載の液晶素
子と、該素子の駆動回路と、光源を具備する液晶表示装
置。
10. A liquid crystal display device comprising the liquid crystal element according to claim 1, a drive circuit for the element, and a light source.
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