JPH0468605B2 - - Google Patents

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JPH0468605B2
JPH0468605B2 JP13377786A JP13377786A JPH0468605B2 JP H0468605 B2 JPH0468605 B2 JP H0468605B2 JP 13377786 A JP13377786 A JP 13377786A JP 13377786 A JP13377786 A JP 13377786A JP H0468605 B2 JPH0468605 B2 JP H0468605B2
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JP
Japan
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liquid crystal
film
substrate
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tilt angle
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JP13377786A
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Takeshi Eguchi
Harunori Kawada
Kunihiro Sakai
Akira Tsuboyama
Yoshinori Tomita
Hiroshi Matsuda
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Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH0468605B2 publication Critical patent/JPH0468605B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films

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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[産業上の利用分野] 本発明は、液晶表示素子や液晶−光シヤツタ等
で用いる液晶素子、特に強誘電性液晶を用いた液
晶素子に関し、更に詳しくは液晶分子の初期配向
状態を改善することにより、表示特性を改善した
液晶素子に関するものである。 [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
オル(Lagerwall)により提案されている(特開
昭56−107216号公報、米国特許第4367924号明細
書等)。この強誘電性液晶は、一般に特定の温度
域において、カイラルスメクチツク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、すなわち双安定性を有し、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
型の表示素子としての広い利用が期待されてい
る。 この双安定性を有する液晶を用いた光学変調素
子が所定の駆動特性を発揮するためには、一対の
平行基板間に配置される液晶が、電界の印加状態
とは無関係に、上記2つの安定状態の間での変換
が効果的に起るような分子配列状態にあることが
必要である。たとえばSmC*またはSmH*相を有
する強誘電性液晶については、SmC*または
SmH*相を有する液晶分子相が基板面に対して垂
直で、したがつて液晶分子軸が基板面にほぼ平行
に配列した領域(モノドメイン)が形成される必
要がある。 ところで、強誘電性液晶の配向方法としては、
一般にラビング処理や斜方蒸着処理などによる一
軸性配向処理を施した配向制御膜を用いる方法が
知られている。 この従来からの配向方法は、そのほとんどが双
安定性を示さないらせん構造をもつ強誘電性液晶
に対するものであつた。例えば、特開昭60−
230635号公報に開示された配向方法は、双安定性
を示さないらせん構造の状態下で強誘電性液晶を
ラビング処理したポリイミド膜によつて配向制御
するものであつた。 しかしながら、前述した如きの従来の配向制御
膜をクラークとラガウオールによつて発表された
双安定性を示す非らせん構造の強誘電性液晶に対
する配向制御に適用した場合には、下述の如き問
題点を有していた。 [発明が解決しようとする問題点] すなわち、本発明者らの実験によれば、従来の
配向制御膜によつ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チルト角(後述の第3図
に示す角度)がらせん構造をもつ強誘電性液晶で
のチルト角(後述の第2図に示す三角錐の頂角
の1/2に相当する)と較べて小さくなつているこ
とが判明した。特に、従来の配向制御膜によつて
配向させて得た非らせん構造の強誘電性液晶での
チルト角θは、一般に10°程度で、その時の透過
率はせいぜい3〜5%程度であつた。 この様に、クラークとラガウオールによれば双
安定性を実現する非らせん構造の強誘電性液晶で
のチルト角がらせん構造をもつ強誘電性液晶での
チルト角と同一の角度をもつはずであるが、実際
には非らせん構造でのチルト角θの方がらせん構
造でのチルト角より小さくなつている。しか
も、この非らせん構造でのチルト角θがらせん構
造でのチルト角より小さくなる原因が非らせん
構造での液晶分子のねじれ配列に帰因しているこ
とが判明した。つまり、非らせん構造をもつ強誘
電性液晶では、液晶分子が第4図に示す様に基板
の法線に対して上基板に隣接する液晶分子の軸4
2より下基板に隣接する液晶分子の軸43(ねじ
れ配列の方向44)へ連続的にねじれ角δでねじ
れて配列しており、このことが非らせん構造での
チルト角θがらせん構造でのチルト角より小さ
くなる原因となつている。 尚、図中41は上下基板に形成したラビング処
理や斜方蒸着処理によつて得られた一軸性配向軸
を表わしている。 ところで、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=sin24θsin2△nd/λπ 式中:Ioは入射光強度、Iは透過光強度、 θはチルト角、△nは屈折率異方性、 dは液晶層の膜厚、λ: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チル
ト角θ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れる
ことになる。上式によれば、かかるチルト角θが
22.5°の角度の時最大の透過率となるが、双安定
性を実現する非らせん構造でのチルト角θは大き
くて10°程度の角度であり、従つて表示装置とし
ての適用を考慮した時にはその透過率は3〜5%
程度で十分なものとはならない問題がある。 従つて、本発明の目的は、前述の問題点を解決
すること、すなわち少なくとも2つの安定状態、
特に双安定性を実現する非らせん構造の強誘電性
液晶でのチルト角を増大し、これによつて画素シ
ヤツタ開口時の透過率を向上させた液晶素子を提
供することにある。 本発明の別の目的は、強誘電性液晶のモノドメ
イン形成に適した配向制御膜を用いた液晶素子を
提供することにある。 [問題点を解決するための手段]及び[作用] すなわち、本発明は一対の平行基板と、該一対
の平行基板の面に対して垂直又は略垂直な複数の
層を形成している分子の配列をもつ強誘電性液晶
とを有する液晶素子において、前記一対の平行基
板のうち少なくとも一方の基板が前記複数の層を
一方向に優先して配向させる高分子物質の被膜を
有し、特に該高分子物質の被膜が同一分子内に親
水性部分と疎水性部分を併有した高分子化合物の
単分子膜又は単分子累積膜により形成され、さら
に前記基板表面に前記単分子膜又は単分子累積膜
を一方向に優先して配向させるための配向処理が
施されていることを特徴とする液晶素子である。 特に、本発明の液晶素子は、基板表面に配向処
理が施され、具体的には単分子膜又は単分子累積
膜を一方向に優先して配向させるために、前記基
板表面に微細な凸凹を有している液晶素子、ある
いは前記基板表面を一定方向にラビングした液晶
素子である。 以下、本発明を詳細に説明する。 第1図は、本発明の液晶素子の一実施態様を示
す断面図である。第1図に示す液晶素子は、一対
の平行配置した表面に微細な凸凹を有している上
基板11a及び下基板11bと、それぞれの基板
に配線した透明電極12aと12bを備えてい
る。上基板11aと下基板11bとの間には強誘
電性液晶、好ましくは少なくとも2つの安定状態
を示す非らせん構造の強誘電性液晶13が配置さ
れている。 前述した透明電極12aと12bは、強誘電性
液晶13をマルチプレクシング駆動するために、
それぞれストライプ形状で配線され、且つそのス
トライプ形状が互いに交差して配置されているこ
とが好ましい。 本発明の液晶素子は、基板11aと11bにそ
れぞれ高分子化合物の単分子膜又は単分子累積膜
により形成された配向制御膜14aと14bが配
置されている。 本発明における単分子膜又は単分子累積膜を構
成する高分子化合物は、その分子内に疎水性部分
及び親水性部分を併有して、それらが高次構造上
バランス良く配置している高分子化合物であれば
使用可能である。一般に疎水性部分の構成要素と
して代表的なものは、アルキル基や不飽和の炭化
水素基であつて、直鎖状のものも分枝状のものも
使用しうる。さらにはフエニル、ナフチル、アン
トラニル等の如き縮合多環フエニル基、ビフエニ
ル、ターフエニル等の鎖状多環フエニル基等の疎
水基等が挙げられる。これらは各々単独又はその
複数が組み合されて上記分子の疎水性部分を構成
する。 一方、親水性部分の構成要素として最も代表的
なものは、例えばカルボキシル基及びその金属塩
並びにアミン塩、スルホン酸基及びその金属塩並
びにアミン塩、スルホンアミド基、アミド基、ア
ミノ基、イミノ基、ヒドロキシル基、4級アミノ
基、オキシアミノ基、オキシイミノ基、ジアゾニ
ウム基、グアニジン基、ヒドラジン基、リン酸
基、ケイ酸基、アルミン酸基等の親水性基等が挙
げられる。これらも各々単独又はその複数が組み
合わされて上記分子の親水性部分を構成する。 ここで、分子内に親水性部分及び疎水性部分を
有するとは、例えば分子が上記のような親水基及
び疎水基の両者を分子内に1つずつ有するか、又
は分子内に1つ以上の親水基及び疎水基を有する
場合には、分子全体の構成においてある部分が他
の部分との関係において親水性であり、一方後者
の部分は前者の部分との関係において疎水性の関
係を有することをいう。 高分子化合物においては疎水性基と親水性基は
一次元配列のみならず、α−ヘリツクスやβ−シ
ート構造等の二次構造やさらには立体的構造など
の高次構造を有しているため、疎水性基と親水性
基が高次構造的にバランス良く分布していること
が必要である。そして、これら高次構造をもつ分
子を高秩序に配列配向することにより、従来の配
向制御膜にない配向制御機能が発現されるものと
期待される。 本発明における単分子膜又は単分子累積膜を構
成する上記の如き高分子化合物の具体例として
は、例えば下記の如き高分子が挙げられる。 ポリペプチド誘導体 例えば、合成ポリペプチドとしては ポリ−γ−メチル−L−グルタメイト
(PMLG) ポリ−γ−ベンジル−L−グルタメイト
(PBLG) ポリ−ε−ベンジルオキシカルボニル−L−
リジン(PBCL) などのアミノ酸及びその誘導体を脱水重合して得
られる分子量1万〜百万、好ましくは分子量10万
〜70万のポリペプチド、 さらには天然の蛋白質として、例えば バクテリオロドプシン チトクロームC カイモトリプシン ウシ血清アルブミン トリプシン などの粒状蛋白質が挙げられる。 無水アレイン酸ポリマー誘導体 例えば、 ポリ−n−オクタデシルビニルエーテル−マ
レイツクアンハイドライド ポリ−オクタデセン−1−マレイツクアンハ
イドライド ポリ−スチレン−マレイツクアンハイドライ
ド が挙げられる。分子量1000〜100000のものが好ま
しくい。 ポリアミド酸誘導体 3,3′,4,4′−ジフエニルテトラカルボン
酸又はピロメツト酸等の酸無水物とp−フエ
ニレンジアミン、4,4′−ジアミノジフエニ
ル及び4,4′−ジアミノターフエニル、さ
らには4,4′−ジアミノジフエニルエーテル
等のジアミノ化合物との1:1脱水縮合により得
られるポリアミド酸の長鎖アルキルアミン塩(例
えばN(CH32(−CH2)−oCH3、10≦n≦25)が挙
げられる。 これらのポリアミド酸の単分子膜は酸および熱
処理によりポリイミド単分子膜になり、このポリ
イミド被膜を配向制御膜として使用する。 本発明における単分子膜又は単分子累積膜の作
成方法の概要につき、一般に広く知られているク
ーン(Kuhm)の研究グループが考案したラング
ミユア・ブロジエツト法の成膜装置を使用する場
合を例として説明する。尚、本例では単分子膜を
展開する液体を水として説明を行う。 まず、前述の分子を成膜分子とし、これをベン
ゼン、クロロホルム等の揮発性溶媒に溶解する。 この溶液を入れた槽(トラフ)にスポイト等で
滴下し、水相上に該成膜分子の単分子膜を展開す
る。次に、単分子膜が水相上を自由に拡散して拡
がりすぎないようにするために設けられている浮
子(または仕切板)を動かし、単分子膜の展開面
積を縮小して単分子膜が二次元固体膜の状態にな
るまで、単分子膜に表面圧をかける。この表面圧
を維持しながら、基板を水面に垂直に且つこれを
横切るように静かに上下させることにより、単分
子膜を基板上に移し取る。単分子膜は以上で製造
されるが、単分子累積膜は、前記の上下の操作を
繰り返すことにより所望の累積度の単分子累積膜
が形成される。 以上、クーン(Kuhm)の成膜装置によつて単
分子膜又は単分子累積膜を作成する場合を示した
が、本発明における単分子膜又は単分子累積膜を
作成するための装置は上記例に限定されるもので
はなく、その他水平付着方法や円筒回転法等のラ
ングミユア・ブロジエツト法の原理に基く成膜装
置を広く使用することが可能である。 このようにして、基板上に形成された高分子化
合物の単分子膜又は単分子累積膜は基板引き上げ
方向に対して膜構成分子が一定の配向特性を示す
ことが知られている。即ち、該高分子化合物の単
分子膜又は単分子累積膜は、そのデイピング方向
に一軸性の配向制御効果を持つと考えられる。そ
して、これらの配向膜は、絶縁膜としての機能も
もたせることが可能で、通常50Å〜1μ程度、好
ましくは100Å〜1000Åの範囲の膜厚で形成され
る。 前述した液面上に展開した単分子膜を基板に移
し取る際に、外因子を与えることで、累積後の膜
構成分子の配列もしくは配向をさらに高めること
ができる。一軸性配向制御機能を向上させること
が可能となる。外因子とは、具体的に基板表面形
状(凸凹)であり、本発明では、溝を有する基
板、詳しくは0.1μm〜10μm程度、好ましくは
0.1μm〜1μm程度のピツチの溝(以下グループと
称す)を有する基板又は一定方向にラビングを施
した基板を用いることで得られる。 単分子膜又は単分子累積膜の構成分子の配列や
配向性を著しく高め、一軸性配向処理を施した配
向制御膜14aと14bを得ることができる。本
発明においては、ガラス基板表面を公知のリソグ
ラフイー技術によりドライエツチングすることに
よりグルーブを形成することができる。そして、
該グルーブ上にITO電極をスパツタリングし、透
明電極基板とする。しかし、ガラス基板に、まず
ITO電極を形成した後、該電極基板表面に有機レ
ジスト又はSiO2のグルーブを作成したものを透
明電極基板として用いることもできる。そして該
グループの形状としては20Å〜1000Å程度、好ま
しくは100Å〜500Åの溝の深さを有するエツジの
鋭いものが好ましい。 次に、本発明の液晶素子に用いられる一対の平
行基板の面に対して垂直な複数の層を形成してい
る分子の配列をもつ強誘電性液晶について説明す
る。 第2図は、らせん構造を用いた強誘電性液晶セ
ルの例を模式的に描いたものである。21aと2
1bは、In2O3、SnO2やITO(Indium Tin
Oxide)等の透明電極がコートされた基板(ガラ
ス板)であり、その間に複数の液晶分子層22が
ガラス基板面に対して垂直な層となるよう配向し
たSmC*(カイラルスメクチツクC相)の液晶が
封入されている。太線で示した線23が液晶分子
を表わしており、この液晶分子23は、その分子
に直交した方向に双極子モーメント(P ⊥)24
を有している。この時の三角錐の頂角をなす角度
がかかるらせん構造のカイラルスメクチツク相で
のチルト角を表わしている。基板21aと21
b上の電極間に一定の閾値以上の電圧を印加する
と、液晶分子23のらせん構造がほどけ、双極子
モーメント(P ⊥)24はすべて電界方向に向く
よう、液晶分子23の配向方向を変えることがで
きる。 しかし、このらせん構造を用いた強誘電性液晶
は、電界無印加時には、もとのらせん構造に復帰
するもので、下述する双安定性を示さない。 本発明の好ましい具体例では、少なくとも2つ
の安定状態、特に双安定状態をもつ第3図に示す
強誘電性液晶素子を用いることができる。すなわ
ち、液晶セルの厚さを充分に薄くした場合(例え
ば1μ)には、第3図に示すように電界を印加し
ていない状態でも液晶分子のらせん構造はほど
け、非らせん構造となり、その双極子モーメント
Pa又はPbは上向き34a又は下向き34bのど
ちらかの状態をとり、双安定状態が形成される。
このようなセルに第3図に示す如く一定の閾値以
上の極性の異なる電界EaまたはEbを付与すると、
双極子モーメント電界Ea又はEbは電界ベクトル
に対応して上向き34a又は、下向き34bと向
きを変え、それに応じて液晶分子は第1の安定状
態33aかあるいは第2の安定状態33bの何れ
か一方に配向する。この時の第1と第2の安定状
態のなす角度の1/2がチルト角θに相当している。 このような強誘電性液晶を光学変調素子として
用いることの利点は2つある。第1に、応答速度
が極めて速いこと、第2に液晶分子の配向が双安
定性を有することである。第2の点を、例えば第
3図によつて説明すると、電界Eaを印加すると
液晶分子は第1の安定状態33aに配向するが、
この状態は電界を切つても安定である。又、逆向
きの電界Ebを印加すると、液晶分子は第2の安
定状態33bに配向して、その分子の向きを変え
るが、やはり電界を切つてもこの状態に留つてい
る。このような応答速度の速さと、双安定性によ
るメモリー効果が有効に実現されるには、セルと
しては出来るだけ薄い方が好ましく、一般的に
は、0.5μ〜20μ、特に1μ〜5μが適している。この
種の強誘電性液晶を用いたマトリクス電極構造を
有する液晶−電気光学装置は、例えばクラークと
ラガバルにより、米国特許第4367924号明細書で
提案されている。 本発明の液晶素子で用いることができる強誘電
性液晶としては、例えばp−デシロキシベンジリ
デン−p′−アミノ−2−メチルブチルシンナメー
ト(DOBAMBC)、p−ヘキシロキシベンジリ
デン−p′−アミノ−2−クロルプロピルシンナメ
ート(HOBACPC),p−デシロキシベンジリデ
ン−p′−アミノ−2−メチルブチル、α−シアノ
シンナメート(DOBAMBCC),p−テトラデシ
ロキシベンジリデン−p′−アミノ−2−メチルブ
チル−α−シアノシンナメート
(TDOBAMBCC)、p−オクチルオキシベンジ
リデン−p′−アミノ−2−メチルブチル−α−ク
ロロシンナメート(OOBAMBCC)、p−オクチ
ルオキシベンジリデン−p′−アミノ−2−メチル
ブチル−α−メチルシンナメート、4,4′−ア
ゾキシシンナミツクアシツド−ビス(2−メチル
ブチル)エステル、4−o−(2−メチル)ブチ
ルレゾシリデン−4′−オクチルアニリン、4−
(2′−メチルブチル)フエニル−4′−オクチルオ
キシビフエニル−4−カルボキシレート、4−ヘ
キシルオキシフエニル−4−(2″−メチルブチル)
ビフエニル−4′−カルボキシレート、4−オクチ
ルオキシフエニル−4−(2″−メチルブチル)ビ
フエニル−4′−カルボキシレート、4−ヘプチル
フエニル−4−(4″−メチルヘキシル)ビフエニ
ル−4′−カルボキシレート、4−(2″−メチルブ
チル)フエニル−4−(4″−メチルヘキシル)ビ
フエニル−4′−カルボキシレートなどを挙げるこ
とができ、これらは単独又は2種以上組合せて用
いることができ、又強誘電性を示す範囲で他のコ
レステリツク液晶やスメクチツク液晶を含有させ
ることができる。 又、本発明では強誘電性液晶としてカイラルス
メクチツク相を用いることができ、具体的には、
カイラルスメクチツクC相(SmC*)、H相
(SmH*)、I相(SmI*),K相(SmK*)やG相
(SmG*)を用いることができる。 次に、本発明においては、前述の様なグループ
軸又はラビング軸により制御された上下配向制御
膜の一軸性配向軸は互いに平行又は交差させるこ
とができるが、本発明では第5図に示す様に一軸
性配向軸を交差させることが好ましい。 即ち、第5図に示す様に、上基板と下基板に形
成する一軸性配向処理面では、無電界時にそれぞ
れの一軸性配向軸51と52が第4図に示すねじ
れ配列の方向44とは反対方向55の角度で交差
している。この様な一軸性配向処理面の存在下に
カイラルスメクチツク相を該相より高温側の相よ
りの降温で配向させた時に、上下基板に隣接する
液晶分子の軸53は互いに平行となる。このカイ
ラルスメクチツク相では降温下で一軸性配向軸5
1と52の中間の角度をもつて配向したスメクチ
ツクA相(SmA)での液晶分子の軸54からチ
ルト角θ(又は−θ)をもつて液晶分子が配向し、
第1と第2の安定状態(チルト角θのとき第1の
安定状態、チルト角−θの時第2の安定状態)を
形成することができる。 この液晶素子では、直交ニコルの一方の偏光軸
56を第1の安定状態における分子軸方向に対応
する液晶分子の軸53と平行として、他方の偏光
軸57を偏光軸56と直交させた時に最大コント
ラストを得ることができる。 本発明の好ましい具体例では、交流印加前処理
により前述したチルトθをらせん構造でのチルト
と等しいか、あるいは同程度の角度まで増大さ
せることができる。この時のチルト角をθ′とす
る。この際に用いる交流としては、電圧20〜500
ボルト、好ましくは30〜150ボルトで周波数10〜
500Hz、好ましくは10〜200Hzを用いることがで
き、その印加時間を数秒〜10分間程度で交流印加
前処理を施すことができる。又、かかる交流印加
前処理は、液晶素子を例えば映像信号や情報信号
に応じて書込みを行う前の段階で行なわれ、好ま
しくはかかる液晶素子を装置に組込み、かかる装
置を操作する時のウエイトタイムで前述の交流印
加前処理を行なうか、あるいはかかる液晶素子の
製造時でも交流印加前処理を施すことができる。 かかる交流印加前処理は、本発明者らが行なつ
た実験、すなわち第4図又は第5図に示す双安定
状態をもつ強誘電性液晶素子に交流電場を印加す
ると、印加前のチルト角θがらせん構造でのチル
トと同程度にまで増大させたチルト角θ′とする
ことができ、しかも第5図に示す状態の場合では
かかる交流印加を除去した後であつてもその増大
されたチルト角θ′を維持することができる。 又、かかる交流印加前処理は、自発分極の大き
い強誘電性液晶(例えば25℃で5nc/cm2以上、好
ましくは10nc/cm2〜300nc/cm2;ncはナノクーロ
ンを示す単位である)に対して有効である。この
自発分極は100μセルで三角波印加法*により測定
することができる。 *ジヤパニーズ・ジヤーナル・オブ・アプライ
ド・フイジツクス(Japanese Journal of
Applied Physics)22(10)号、661〜663頁
(1983年)に掲載されたケー・ミヤサト(K.
Miyasato)らの共著の“ダイレツクト・メソツ
ド・ウイズ・ドライアングラー・ウエーブズ・フ
オー・メジヤーリング・スポンタナス・ポーラリ
ゼーシヨン・イン・フエロエレクトリツク・リキ
ツド・クリスタル”(“Direct Method with
Triangular Wavesfor Measuring Spontaneous
Polarization in Ferroelectric Liquid
Crystal”)による。 本発明では、前述した配向制御膜14aと14
bのうち、一方の配向制御膜の使用を省略するこ
とができる。又、本発明の別の具体例では、前述
した配向制御膜14aと14bのうち、一方の配
向制御膜を別の配向制御膜とすることも可能であ
る。この他の配向制御膜を形成する被膜として
は、例えばポリビニルアルコール、ポリアミド、
ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、
ポリエステルイミドなどの被膜を挙げることがで
きる。又、他の配向制御膜としてSiOやSiO2など
の無機物質を斜方蒸着によつて形成したものも使
用可能である。 [実施例] 以下、本発明を実施例及び比較例を示し、さら
に具体例を挙げて説明する。 実施例 1 2枚の0.7mm厚のガラス板を用意し、それぞれ
中性洗剤でこすり洗いをし、120℃で30分間熱処
理した後、表面処理剤HMDS[東京チツソ(株)]を
スピンコート(2500rpm.30sec)して、更に150
℃で10分間加熱処理した。 このようにして表面処理を行つたガラス基板上
に、ネガレジスト剤であるRD−2000N−10[日立
化成(株)]を下記条件により塗布して、 第1回 (1ST) 4000rpm 1sec 第2回 (2ND) 3000rpm 40sec 80℃で20分間熱処理を行うことにより、膜厚0.7μ
mのレジスト膜を形成した。 このネガ型レジストをDeep UV露光装置、
PLA−500Sにより2.5カウントの間露光してマス
クパターンの潜像を形成した後、この潜像を専用
現象液を用いて、23℃で80秒間現像した。そして
最後に、純水洗浄、乾燥し、そして60秒ポストリ
ススを行うことにより、1μmピツチ(L0.5μm/
S0.5μm)を有するグレーテイングパターンをガ
ラス基板表面に形成した。 上記のようにして形成したレジストパターンを
マスクとして平行平板型ドライエツチ装置により
下記条件で、溝深さ500Åのグルーブ(グレーテ
イングパターン)をガラス基板表面にエツチング
した。 エツチングガス CF4 流 量 10SCCM 圧 力 7Pa 投入電力100W エツチングレート 250Å/min 本実施例ではガラス基板表面のパターン形成は
ドライエツチング法を用いたが、SiO2のEB蒸着
等従来のリフトオフ法も用いることも可能であ
る。 このようにして作成したグルーブ付きのガラス
表面上に1000Åの膜厚を有するITO電極をリフト
オフ法により形成した。 次に、合成ポリペプチドのポリ−γ−ベンジル
−L−グルタメイト(PBLG、分子量64万)を
塩化メチレンに溶解(濃度1mg/ml)した後、温
度17℃の純水(伝導度0.03μs/cm)の上に展開し
た。 溶媒の塩化メチレンを蒸発除去したのち、表面
圧を5dyn/cmまで高め、一層の単分子膜を水面
上に形成した。表面圧を5dyn/cmに保ち、1.5時
間放置した後、前記ITO電極基板のグルーブ軸が
水面を垂直又は略垂直に横切る方向に上下速度
2.5mm/分で静かに上下して20層に累積した。 この累積条件では、引き上げ時にのみPBLGが
累積され、Z型の単分子累積膜(膜厚約220Å)
を得た。 それぞれの上下電極基板におけるグルーブ軸
が、互に平行となる様に2枚のガラス基板をセル
組みした。 セル膜(上下基板の間隔)は下基板に予め形成
しておいたフオトレジストスペーサーで保持し
た。 この液晶セル(これを1.8μmセルという)に下
述の混合液晶を等方相下で真空注入してから、等
方相から0.5℃/hで30℃まで除冷することによ
り配向させることができた。以後の実験は30℃で
行つた。 混 合 液 晶 (重量比) 0.3 (SmC*の温度範囲;3〜35℃) 直交ニコル下でこのセルを観察すると、一様で
欠陥のない非らせん構造のカイラルスメクチツク
C相を形成したモノドメインが得られていた。 この液晶セルにパルス電界(20V、500μsec)
を印加することにより、一方の安定状態に液晶分
子方向をそろえ、直交ニコル下で、液晶セルを回
転させながら透過光量が最も低くなる最暗状態と
なる位置を見つけ、次に、前のパルスと逆極性の
パルス電界(−20V、500μsec)を印加すること
によつて、もう一方の安定分子配列状態に転移さ
せて明状態とした後、再び液晶セルを回転させて
最暗状態となる角度を見つけた。以上2つの最暗
状態の位置は、液晶の安定な平均的分子軸を検出
していることに対応し、これら2つの状態の間の
角度がチルト角2θに相当している。 こうして前述の液晶セルのチルト角を測定した
ところ、14°であつた。すなわち、本例の液晶セ
ルは、双安定性カイラルスメクチツク相で実現し
たメモリー状態下で、そのチルト角が従来のもの
にはない大きなチルト角を示していた。又、この
液晶セルにおける最明状態での透過光量を測定し
たところ、12%であつた。この時の透過光量の測
定は、フオトマルによつて行なつた。 次に、本発明者らは、前述の液晶セルにおける
基板の法線方向に対する液晶分子のねじれ配列角
度とその方向を測定した。この測定のために、前
述の液晶セルで用いた1.8μmのフオトレジストス
ペーサに代えて、3.0μmのアルミナビーズをスペ
ーサとして用いたほかは、全く同様の方法で液晶
セル(3.0μmセルという)を作成した。 液晶分子のねじれ配列角度の測定は、直交ニコ
ル下での最暗状態時の交差角から、一方の検光子
を回転させて、その交差角を変化させ、さらに暗
い状態となる位置を見つけ、直交時から一方の検
光子を回転させた角度を測定した。この角度は、
前述のねじれ角δに相当している。 従つて、前述の3.0μmセルに関して、観察者か
ら見て、時計まわりを正(+)とし、反時計まわ
りを負(−)とすると、検光子を直交ニコルから
負方向に5〜6°回転し、次いで液晶セルを回転し
て暗状態を捜すことができた。また、偏光子を直
交ニコルから正方向に5〜6°回転しても同様に暗
状態が得られた。従つて、この素子での液晶分子
は、正方向にねじれ配列を形成しており、上下基
板の隣接面にある液晶分子の長軸が5〜6°のねじ
れ角δをもつてねじれていることが判つた。 実施例 2 実施例1の1.8μmセルで用いた平行なラビング
軸に代えて、負方向(−)に45°及び20°の角度で
交差したラビング軸を用いたほかは、実施例1と
全く同様の方法で液晶セルを作成した。 この液晶セルのチルト角を測定したところ、何
れも14°であつた。これら2つの液晶セルは、何
れもSmC*の高温側にSmAが存在しているが、
SmAの光軸は交差したラビング軸のなす角度の
二等分線上に存在していることが判つた。 次いで、上述した2種の液晶セルにそれぞれ電
圧70ボルトで周波数70Hzの高電界交流を約5分間
印加した(交流印加前処理)。この時のチルト角
θ′を測定した。この結果を下記の表1に示す。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to liquid crystal elements used in liquid crystal display elements, liquid crystal light shutters, etc., particularly liquid crystal elements using ferroelectric liquid crystal, and more specifically to improving the initial alignment state of liquid crystal molecules. This invention relates to a liquid crystal element with improved display characteristics. [Prior Art] Clark and Lagerwall have proposed a type of display element that uses the refractive index anisotropy of ferroelectric liquid crystal molecules to control transmitted light in combination with a polarizing element. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 107216/1983, US Pat. No. 4,367,924, etc.). This ferroelectric liquid crystal generally has a chiral smectic C phase (SmC) in a specific temperature range.
*) or H phase (SmH * ), and in this state, takes either a first optically stable state or a second optically stable state in response to an applied electric field,
In addition, it has the property of maintaining its state when no electric field is applied, that is, it has bistability, and it also responds quickly to changes in the electric field, so it is expected to be widely used as a high-speed and memory-type display element. . In order for an optical modulation element using this bistable liquid crystal to exhibit predetermined driving characteristics, the liquid crystal placed between a pair of parallel substrates must maintain the above two stable characteristics, regardless of the applied state of the electric field. It is necessary that the molecules be in such a state that conversion between states can occur effectively. For example, for ferroelectric liquid crystals with SmC * or SmH * phase, SmC * or
It is necessary to form a region (monodomain) in which the liquid crystal molecular phase having the SmH * phase is perpendicular to the substrate surface, and the liquid crystal molecular axes are arranged approximately parallel to the substrate surface. By the way, as a method for aligning ferroelectric liquid crystal,
Generally, a method using an alignment control film subjected to uniaxial alignment treatment such as rubbing treatment or oblique evaporation treatment is known. Most of these conventional alignment methods have been applied to ferroelectric liquid crystals having a helical structure that does not exhibit bistability. For example, JP-A-60-
The alignment method disclosed in Japanese Patent Publication No. 230635 involves controlling the alignment of a ferroelectric liquid crystal using a polyimide film subjected to rubbing treatment under a state of a helical structure that does not exhibit bistability. However, when the conventional alignment control film as described above is applied to control the alignment of a ferroelectric liquid crystal with a non-helical structure exhibiting bistability as announced by Clark and Lagauer, the following problems arise. It had [Problems to be Solved by the Invention] According to experiments conducted by the present inventors, the tilt angle (described below) of a ferroelectric liquid crystal with a non-helical structure obtained by alignment using a conventional alignment control film (the angle shown in Figure 3) is smaller than the tilt angle (corresponding to 1/2 of the apex angle of the triangular pyramid shown in Figure 2 below) in a ferroelectric liquid crystal with a helical structure. There was found. In particular, the tilt angle θ of a ferroelectric liquid crystal with a non-helical structure obtained by alignment using a conventional alignment control film is generally about 10°, and the transmittance at that time is about 3 to 5% at most. . Thus, according to Clark and Lagauer, the tilt angle of a ferroelectric liquid crystal with a non-helical structure that achieves bistability should be the same as the tilt angle of a ferroelectric liquid crystal with a helical structure. However, in reality, the tilt angle θ in the non-helical structure is smaller than that in the helical structure. Furthermore, it has been found that the reason why the tilt angle θ in the non-helical structure is smaller than that in the helical structure is due to the twisted arrangement of the liquid crystal molecules in the non-helical structure. In other words, in a ferroelectric liquid crystal with a non-helical structure, the axis of the liquid crystal molecules adjacent to the upper substrate is 4 with respect to the normal to the substrate, as shown in Figure 4.
2, the liquid crystal molecules adjacent to the lower substrate are continuously twisted and arranged at a twist angle δ toward the axis 43 (twist alignment direction 44), and this means that the tilt angle θ in the non-helical structure is similar to that in the helical structure. This causes the tilt angle to be smaller than the tilt angle. Note that 41 in the figure represents a uniaxial alignment axis obtained by a rubbing process or an oblique vapor deposition process formed on the upper and lower substrates. By the way, in the case of a liquid crystal element that utilizes the birefringence of liquid crystal, the transmittance under crossed Nicols is I/Io=sin 2 4θsin 2 △nd/λπ In the formula: Io is the incident light intensity, I is the transmitted light intensity, θ is the tilt angle, Δn is the refractive index anisotropy, d is the thickness of the liquid crystal layer, and λ is the wavelength of the incident light. It is expressed as The tilt angle θ in the non-helical structure described above appears as an angle between the average molecular axes of the twisted liquid crystal molecules in the first and second alignment states. According to the above formula, the tilt angle θ is
The maximum transmittance occurs when the angle is 22.5°, but the tilt angle θ in a non-helical structure that achieves bistability is at most about 10°, so when considering application as a display device, Its transmittance is 3-5%
There are problems in which degree is not enough. It is therefore an object of the present invention to solve the aforementioned problems, namely that at least two stable states;
In particular, the object of the present invention is to provide a liquid crystal element in which the tilt angle of a non-helical ferroelectric liquid crystal realizing bistability is increased, thereby improving the transmittance when the pixel shutter is opened. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal element using an alignment control film suitable for forming monodomains of ferroelectric liquid crystal. [Means for Solving the Problems] and [Operation] That is, the present invention provides a pair of parallel substrates and a plurality of layers of molecules that are perpendicular or substantially perpendicular to the planes of the pair of parallel substrates. In a liquid crystal element having an aligned ferroelectric liquid crystal, at least one of the pair of parallel substrates has a coating of a polymeric substance that preferentially orients the plurality of layers in one direction, and in particular, A coating of a polymeric substance is formed by a monomolecular film or a monomolecular cumulative film of a polymeric compound having both a hydrophilic part and a hydrophobic part in the same molecule, and the monomolecular film or monomolecular cumulative film is further formed on the surface of the substrate. This liquid crystal element is characterized by being subjected to an alignment treatment for preferentially aligning a film in one direction. In particular, in the liquid crystal element of the present invention, the substrate surface is subjected to an alignment treatment, and specifically, fine irregularities are formed on the substrate surface in order to preferentially orient a monomolecular film or a monomolecular cumulative film in one direction. or a liquid crystal element in which the surface of the substrate is rubbed in a certain direction. The present invention will be explained in detail below. FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the liquid crystal element of the present invention. The liquid crystal element shown in FIG. 1 includes a pair of upper and lower substrates 11a and 11b which are arranged in parallel and have fine irregularities on their surfaces, and transparent electrodes 12a and 12b wired to each substrate. A ferroelectric liquid crystal, preferably a non-helical ferroelectric liquid crystal 13 exhibiting at least two stable states, is arranged between the upper substrate 11a and the lower substrate 11b. The transparent electrodes 12a and 12b described above are used to multiplex drive the ferroelectric liquid crystal 13.
It is preferable that the wires are arranged in a stripe shape, and the stripe shapes are arranged to intersect with each other. In the liquid crystal element of the present invention, alignment control films 14a and 14b formed of a monomolecular film or a monomolecular cumulative film of a polymer compound are disposed on substrates 11a and 11b, respectively. The polymer compound constituting the monomolecular film or monomolecular cumulative film in the present invention is a polymer that has both a hydrophobic part and a hydrophilic part in its molecule, and these parts are arranged in a well-balanced higher order structure. Any compound can be used. In general, typical constituent elements of the hydrophobic moiety are alkyl groups and unsaturated hydrocarbon groups, and both linear and branched groups can be used. Further examples include hydrophobic groups such as fused polycyclic phenyl groups such as phenyl, naphthyl, anthranyl, etc., and chain polycyclic phenyl groups such as biphenyl and terphenyl. Each of these may be used alone or in combination to form the hydrophobic portion of the molecule. On the other hand, the most typical constituent elements of the hydrophilic moiety are, for example, carboxyl groups and their metal salts and amine salts, sulfonic acid groups and their metal salts and amine salts, sulfonamide groups, amide groups, amino groups, and imino groups. , a hydroxyl group, a quaternary amino group, an oxyamino group, an oximino group, a diazonium group, a guanidine group, a hydrazine group, a phosphoric acid group, a silicate group, an aluminate group, and other hydrophilic groups. These also constitute the hydrophilic portion of the above molecule either singly or in combination. Here, having a hydrophilic part and a hydrophobic part in a molecule means, for example, that a molecule has both one hydrophilic group and one hydrophobic group as described above, or one or more hydrophobic groups in a molecule. When it has a hydrophilic group and a hydrophobic group, one part of the entire molecule is hydrophilic in relation to other parts, while the latter part is hydrophobic in relation to the former part. means. In polymer compounds, hydrophobic groups and hydrophilic groups have not only one-dimensional arrays but also secondary structures such as α-helices and β-sheet structures, and even higher-order structures such as three-dimensional structures. It is necessary that hydrophobic groups and hydrophilic groups are distributed in a well-balanced higher-order structure. By arranging and orienting molecules having these higher-order structures in a highly ordered manner, it is expected that an orientation control function not found in conventional orientation control films will be exhibited. Specific examples of the above-mentioned polymer compounds constituting the monomolecular film or monomolecular cumulative film in the present invention include the following polymers. Polypeptide derivatives For example, synthetic polypeptides include poly-γ-methyl-L-glutamate (PMLG) poly-γ-benzyl-L-glutamate (PBLG) poly-ε-benzyloxycarbonyl-L-
Polypeptides with a molecular weight of 10,000 to 1 million, preferably 100,000 to 700,000, obtained by dehydration polymerization of amino acids and their derivatives such as lysine (PBCL), and natural proteins such as bacteriorhodopsin, cytochrome C, and chymotrypsin. Examples include particulate proteins such as bovine serum albumin and trypsin. Aleic anhydride polymer derivatives include, for example, poly-n-octadecyl vinyl ether-maleic anhydride, poly-octadecene-1-maleic anhydride, and poly-styrene-maleic anhydride. A molecular weight of 1,000 to 100,000 is preferable. Polyamic acid derivatives Acid anhydrides such as 3,3',4,4'-diphenyltetracarboxylic acid or pyromethic acid and p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenyl and 4,4'-diaminoterphenyl , and further, long-chain alkylamine salts of polyamic acids obtained by 1:1 dehydration condensation with diamino compounds such as 4,4'-diaminodiphenyl ether (e.g., N(CH 3 ) 2 (-CH 2 ) -o CH 3 , 10≦n≦25). These polyamic acid monomolecular films are turned into polyimide monomolecular films by acid and heat treatment, and this polyimide film is used as an alignment control film. An overview of the method for producing a monomolecular film or a monomolecular cumulative film in the present invention will be explained using an example of a film forming apparatus using the Langmiur-Blodget method devised by the generally well-known research group of Kuhm. do. In this example, the liquid for developing the monomolecular film is water. First, the above-mentioned molecules are used as film-forming molecules and are dissolved in a volatile solvent such as benzene or chloroform. This solution is dropped into a tank (trough) using a dropper or the like, and a monomolecular film of the film-forming molecules is developed on the aqueous phase. Next, the float (or partition plate) provided to prevent the monomolecular film from spreading freely on the aqueous phase and spreading too much is moved to reduce the spread area of the monomolecular film and to prevent the monomolecular film from spreading too much. Apply surface pressure to the monolayer until it becomes a two-dimensional solid film. While maintaining this surface pressure, the monomolecular film is transferred onto the substrate by gently moving the substrate up and down perpendicular to and across the water surface. A monomolecular film is produced in the above manner, and a monomolecular cumulative film having a desired degree of accumulation is formed by repeating the above-mentioned up and down operations. The case where a monomolecular film or a monomolecular cumulative film is created using Kuhm's film forming apparatus has been described above. The method is not limited to the above, and it is possible to use a wide range of other film forming apparatuses based on the principles of the Langmire-Blodget method, such as the horizontal deposition method and the cylindrical rotation method. It is known that in a monomolecular film or a monomolecular cumulative film of a polymer compound formed on a substrate in this manner, the molecules constituting the film exhibit a constant orientation characteristic with respect to the direction in which the substrate is pulled up. That is, the monomolecular film or monomolecular cumulative film of the polymer compound is considered to have a uniaxial orientation control effect in the dipping direction. These alignment films can also function as an insulating film, and are usually formed with a thickness in the range of about 50 Å to 1 μm, preferably 100 Å to 1000 Å. By applying an external factor when transferring the monomolecular film developed on the liquid surface to the substrate, the arrangement or orientation of the film constituent molecules after accumulation can be further enhanced. It becomes possible to improve the uniaxial orientation control function. The external factor specifically refers to the substrate surface shape (unevenness), and in the present invention, a substrate having grooves, specifically about 0.1 μm to 10 μm, preferably
This can be obtained by using a substrate having grooves (hereinafter referred to as groups) with a pitch of about 0.1 μm to 1 μm or a substrate rubbed in a certain direction. The arrangement and orientation of the constituent molecules of the monomolecular film or monomolecular cumulative film can be significantly improved, and the alignment control films 14a and 14b can be obtained which have been subjected to uniaxial alignment treatment. In the present invention, the grooves can be formed by dry etching the surface of the glass substrate using a known lithography technique. and,
An ITO electrode is sputtered onto the groove to form a transparent electrode substrate. However, on the glass substrate, first
After forming an ITO electrode, organic resist or SiO 2 grooves are formed on the surface of the electrode substrate, which may be used as a transparent electrode substrate. The shape of the group is preferably one with sharp edges and a groove depth of about 20 Å to 1000 Å, preferably 100 Å to 500 Å. Next, a ferroelectric liquid crystal having molecular alignment forming a plurality of layers perpendicular to the planes of a pair of parallel substrates used in the liquid crystal element of the present invention will be described. FIG. 2 schematically depicts an example of a ferroelectric liquid crystal cell using a helical structure. 21a and 2
1b is In 2 O 3 , SnO 2 or ITO (Indium Tin
A substrate (glass plate) coated with a transparent electrode such as SmC * (chiral smectic C), in which multiple liquid crystal molecular layers 22 are oriented perpendicularly to the glass substrate surface. ) liquid crystal is enclosed. A thick line 23 represents a liquid crystal molecule, and this liquid crystal molecule 23 has a dipole moment (P ⊥) 24 in the direction perpendicular to the molecule.
have. At this time, the angle forming the apex angle of the triangular pyramid represents the tilt angle in the chiral smectic phase of the helical structure. Substrates 21a and 21
When a voltage higher than a certain threshold is applied between the electrodes on b, the helical structure of the liquid crystal molecules 23 is unraveled, and the alignment direction of the liquid crystal molecules 23 is changed so that the dipole moment (P ⊥) 24 is all oriented in the direction of the electric field. I can do it. However, the ferroelectric liquid crystal using this helical structure returns to the original helical structure when no electric field is applied, and does not exhibit the bistability described below. In a preferred embodiment of the invention, a ferroelectric liquid crystal element as shown in FIG. 3 can be used which has at least two stable states, especially a bistable state. In other words, when the thickness of the liquid crystal cell is made sufficiently thin (for example, 1μ), the helical structure of the liquid crystal molecules unravels even in the absence of an applied electric field and becomes a non-helical structure, as shown in Figure 3. child moment
Pa or Pb takes either an upward direction 34a or a downward direction 34b, and a bistable state is formed.
When an electric field Ea or Eb of different polarity above a certain threshold value is applied to such a cell as shown in Fig. 3,
The dipole moment electric field Ea or Eb changes direction to an upward direction 34a or a downward direction 34b in accordance with the electric field vector, and accordingly, the liquid crystal molecules are placed in either the first stable state 33a or the second stable state 33b. Orient. At this time, 1/2 of the angle formed by the first and second stable states corresponds to the tilt angle θ. There are two advantages to using such a ferroelectric liquid crystal as an optical modulation element. Firstly, the response speed is extremely fast, and secondly, the alignment of liquid crystal molecules has bistability. To explain the second point using, for example, FIG. 3, when the electric field Ea is applied, the liquid crystal molecules are oriented in the first stable state 33a, but
This state remains stable even when the electric field is turned off. Furthermore, when an electric field Eb in the opposite direction is applied, the liquid crystal molecules are oriented to a second stable state 33b and the orientation of the molecules is changed, but they remain in this state even after the electric field is turned off. In order to effectively realize such fast response speed and memory effect due to bistability, it is preferable for the cell to be as thin as possible, and generally 0.5μ to 20μ, especially 1μ to 5μ is suitable. ing. A liquid crystal electro-optical device having a matrix electrode structure using this type of ferroelectric liquid crystal has been proposed, for example, by Clark and Ragaval in US Pat. No. 4,367,924. Examples of the ferroelectric liquid crystal that can be used in the liquid crystal element of the present invention include p-decyloxybenzylidene-p'-amino-2-methylbutylcinnamate (DOBAMBC), p-hexyloxybenzylidene-p'-amino- 2-Chlorpropylcinnamate (HOBACPC), p-decyloxybenzylidene-p'-amino-2-methylbutyl, α-cyanocinnamate (DOBAMBCC), p-tetradecyloxybenzylidene-p'-amino-2-methylbutyl- α-cyanocinnamate (TDOBAMBCC), p-octyloxybenzylidene-p′-amino-2-methylbutyl-α-chlorocinnamate (OOBAMBCC), p-octyloxybenzylidene-p′-amino-2-methylbutyl-α- Methyl cinnamate, 4,4'-azoxycinnamic acid bis(2-methylbutyl) ester, 4-o-(2-methyl)butylresocylidene-4'-octylaniline, 4-
(2′-Methylbutyl)phenyl-4′-octyloxybiphenyl-4-carboxylate, 4-hexyloxyphenyl-4-(2″-methylbutyl)
Biphenyl-4'-carboxylate, 4-octyloxyphenyl-4-(2''-methylbutyl)biphenyl-4'-carboxylate, 4-heptylphenyl-4-(4''-methylhexyl)biphenyl-4'-carboxy 4-(2″-methylbutyl)phenyl-4-(4″-methylhexyl)biphenyl-4′-carboxylate, which can be used alone or in combination of two or more, and Other cholesteric liquid crystals or smectic liquid crystals can be included as long as they exhibit ferroelectricity. Further, in the present invention, a chiral smectic phase can be used as the ferroelectric liquid crystal, and specifically,
Chiral smectonic C phase (SmC * ), H phase (SmH * ), I phase (SmI * ), K phase (SmK * ) and G phase (SmG * ) can be used. Next, in the present invention, the uniaxial alignment axes of the upper and lower alignment control films controlled by the group axis or rubbing axis as described above can be parallel to or intersect with each other, but in the present invention, as shown in FIG. It is preferred that the uniaxial orientation axes intersect. That is, as shown in FIG. 5, on the uniaxially oriented surfaces formed on the upper and lower substrates, in the absence of an electric field, the uniaxially oriented axes 51 and 52 are twisted in the direction 44 shown in FIG. 4. They intersect at angles in opposite directions 55. When the chiral smectic phase is oriented in the presence of such a uniaxially oriented surface by lowering the temperature of the phase on the higher temperature side, the axes 53 of the liquid crystal molecules adjacent to the upper and lower substrates become parallel to each other. In this chiral smectic phase, the uniaxial orientation axis 5
The liquid crystal molecules are oriented at a tilt angle θ (or -θ) from the axis 54 of the liquid crystal molecules in the smectic A phase (SmA) oriented at an intermediate angle between 1 and 52,
First and second stable states (a first stable state when the tilt angle is θ and a second stable state when the tilt angle is −θ) can be formed. In this liquid crystal element, when one polarization axis 56 of crossed Nicols is set parallel to the axis 53 of the liquid crystal molecules corresponding to the molecular axis direction in the first stable state, and the other polarization axis 57 is made orthogonal to the polarization axis 56, the maximum You can get contrast. In a preferred embodiment of the present invention, the above-mentioned tilt θ can be increased to an angle that is equal to or comparable to the tilt in the helical structure by the AC application pre-treatment. Let the tilt angle at this time be θ'. The AC used at this time is a voltage of 20 to 500.
Frequency 10~ at volts, preferably 30~150 volts
500 Hz, preferably 10 to 200 Hz can be used, and the AC application pretreatment can be performed with an application time of about several seconds to 10 minutes. Further, such AC application pre-processing is performed at a stage before writing is performed on the liquid crystal element according to, for example, a video signal or an information signal, and is preferably performed to reduce the wait time when such a liquid crystal element is incorporated into a device and the device is operated. The above-mentioned alternating current application pretreatment can be performed, or alternatively, the alternating current application pretreatment can be performed even during the manufacture of such a liquid crystal element. Such AC application pretreatment is based on an experiment conducted by the present inventors, namely, when an AC electric field is applied to a ferroelectric liquid crystal element having a bistable state shown in FIG. 4 or FIG. 5, the tilt angle θ before application is The tilt angle θ' can be increased to the same extent as the tilt in the helical structure, and in the case of the state shown in FIG. The angle θ' can be maintained. In addition, such AC application pretreatment is performed on ferroelectric liquid crystals with large spontaneous polarization (for example, 5 nc/cm 2 or more at 25°C, preferably 10 nc/cm 2 to 300 nc/cm 2 ; nc is a unit indicating nanocoulombs). It is valid for This spontaneous polarization can be measured using a triangular wave application method * in a 100μ cell. * Japanese Journal of Applied Physics
K. Miyasato (K. Applied Physics) No. 22 (10), pp. 661-663 (1983).
Miyasato et al.
Triangular Waves for Measuring Spontaneous
Polarization in Ferroelectric Liquid
According to the present invention, the above-mentioned alignment control films 14a and 14
The use of one of the alignment control films in b can be omitted. Further, in another specific example of the present invention, one of the alignment control films 14a and 14b described above may be replaced by another alignment control film. Other coatings forming the orientation control film include, for example, polyvinyl alcohol, polyamide,
polyester, polyimide, polyamideimide,
Examples include coatings such as polyesterimide. Further, as another orientation control film, a film formed by oblique vapor deposition of an inorganic substance such as SiO or SiO 2 can also be used. [Example] Hereinafter, the present invention will be explained by showing Examples and Comparative Examples, and further by giving specific examples. Example 1 Two glass plates with a thickness of 0.7 mm were prepared, each was scrubbed with a neutral detergent, heat treated at 120°C for 30 minutes, and then spin-coated with the surface treatment agent HMDS [Tokyo Chitsuso Co., Ltd.]. 2500rpm.30sec) and then 150
Heat treatment was performed at ℃ for 10 minutes. A negative resist agent RD-2000N-10 [Hitachi Chemical Co., Ltd.] was applied to the glass substrate surface-treated in this way under the following conditions. 1st (1ST) 4000rpm 1sec 2nd (2ND) 3000rpm 40sec Heat treatment at 80℃ for 20 minutes reduces the film thickness to 0.7μ
A resist film of m was formed. This negative resist is exposed to deep UV exposure equipment.
After a latent image of a mask pattern was formed by exposure with PLA-500S for 2.5 counts, this latent image was developed at 23° C. for 80 seconds using a dedicated developing solution. Finally, by washing with pure water, drying, and post-lithifying for 60 seconds, 1μm pitch (L0.5μm/
A grating pattern having a diameter of 0.5 μm) was formed on the surface of the glass substrate. Using the resist pattern formed as described above as a mask, grooves (grating pattern) having a groove depth of 500 Å were etched on the surface of the glass substrate using a parallel plate dry etching apparatus under the following conditions. Etching gas CF 4 Flow rate 10 SCCM Pressure 7 Pa Input power 100 W Etching rate 250 Å/min In this example, a dry etching method was used to form a pattern on the glass substrate surface, but conventional lift-off methods such as EB evaporation of SiO 2 may also be used. is also possible. An ITO electrode having a film thickness of 1000 Å was formed on the grooved glass surface thus created by a lift-off method. Next, the synthetic polypeptide poly-γ-benzyl-L-glutamate (PBLG, molecular weight 640,000) was dissolved in methylene chloride (concentration 1 mg/ml), and then pure water at a temperature of 17°C (conductivity 0.03 μs/cm) was dissolved in methylene chloride (concentration 1 mg/ml). ). After the solvent methylene chloride was removed by evaporation, the surface pressure was increased to 5 dyn/cm to form a monolayer film on the water surface. After keeping the surface pressure at 5 dyn/cm and leaving it for 1.5 hours, the groove axis of the ITO electrode substrate crosses the water surface vertically or almost vertically at a vertical speed.
20 layers were accumulated by gently moving up and down at 2.5 mm/min. Under this accumulation condition, PBLG is accumulated only during pulling, resulting in a Z-type monomolecular accumulated film (film thickness approximately 220 Å).
I got it. Two glass substrates were assembled into cells so that the groove axes of the upper and lower electrode substrates were parallel to each other. The cell membrane (distance between the upper and lower substrates) was held by photoresist spacers previously formed on the lower substrate. The liquid crystal mixture described below is injected under vacuum into this liquid crystal cell (this is called a 1.8 μm cell) in an isotropic phase, and then the liquid crystal is oriented by slowly cooling it from the isotropic phase to 30°C at a rate of 0.5°C/h. did it. Subsequent experiments were conducted at 30°C. Mixed liquid crystal (weight ratio) 2 1 0.3 (Temperature range of SmC * : 3 to 35°C) When this cell was observed under crossed nicol conditions, monodomains were obtained that formed a chiral smectic C phase with a uniform, defect-free, non-helical structure. Pulse electric field (20V, 500μsec) is applied to this liquid crystal cell.
By applying a By applying a pulsed electric field of opposite polarity (-20V, 500μsec), the state is transferred to the other stable molecular alignment state and made into a bright state, and then the liquid crystal cell is rotated again to adjust the angle at which the darkest state occurs. i got you. The positions of the two darkest states described above correspond to the detection of a stable average molecular axis of the liquid crystal, and the angle between these two states corresponds to the tilt angle 2θ. When the tilt angle of the above-mentioned liquid crystal cell was thus measured, it was 14°. That is, the liquid crystal cell of this example exhibited a large tilt angle that was not found in the conventional cell under the memory state achieved by the bistable chiral smectic phase. Furthermore, when the amount of transmitted light in this liquid crystal cell in its brightest state was measured, it was 12%. The amount of transmitted light at this time was measured using a photometer. Next, the present inventors measured the twist alignment angle and direction of the liquid crystal molecules with respect to the normal direction of the substrate in the liquid crystal cell described above. For this measurement, a liquid crystal cell (referred to as a 3.0 μm cell) was prepared in exactly the same manner, except that 3.0 μm alumina beads were used as spacers instead of the 1.8 μm photoresist spacers used in the liquid crystal cell described above. Created. To measure the twist alignment angle of liquid crystal molecules, rotate one of the analyzers from the intersection angle at the darkest state under crossed Nicols, change the intersection angle, find the position where the state becomes even darker, and then The angle at which one analyzer was rotated was measured. This angle is
This corresponds to the twist angle δ mentioned above. Therefore, regarding the 3.0 μm cell mentioned above, if clockwise rotation is considered positive (+) and counterclockwise rotation is negative (-) from the perspective of the observer, then the analyzer must be rotated 5 to 6 degrees in the negative direction from the orthogonal Nicols. Then, the liquid crystal cell could be rotated to search for the dark state. Further, even when the polarizer was rotated 5 to 6 degrees in the positive direction from crossed Nicols, a dark state was similarly obtained. Therefore, the liquid crystal molecules in this device form a twisted arrangement in the positive direction, and the long axes of the liquid crystal molecules on the adjacent surfaces of the upper and lower substrates are twisted with a twist angle δ of 5 to 6 degrees. I found out. Example 2 Completely the same as Example 1, except that instead of the parallel rubbing axes used in the 1.8 μm cell of Example 1, rubbing axes crossed at angles of 45° and 20° in the negative direction (−) were used. A liquid crystal cell was created in a similar manner. When the tilt angles of this liquid crystal cell were measured, they were all 14°. In both of these two liquid crystal cells, SmA exists on the high temperature side of SmC * , but
It was found that the optical axis of SmA lies on the bisector of the angle formed by the crossed rubbing axes. Next, a high electric field alternating current with a voltage of 70 volts and a frequency of 70 Hz was applied to each of the two types of liquid crystal cells described above for about 5 minutes (alternating current application pretreatment). The tilt angle θ' at this time was measured. The results are shown in Table 1 below.

【表】 この2種の液晶セルについて、前述の3μmセ
ルの液晶素子でのねじれ角δを測定した時の方法
と同様の方法で第4図に示すねじれ角δを測定し
たところ、交差角−45°と−20°の交差ラビング軸
を用いた液晶素子では、上下基板の法線に対する
液晶分子のねじれ角δは観察されず、上下基板に
隣接する液晶分子軸は互いに平行であることが判
つた。しかも交差角−45°と−20°の交差ラビング
軸を用いた液晶素子では+20ボルトと−20ボルト
の駆動用矩形パルスを1msecで交互に印加し続け
ても表1のチルト角θ′を維持することができた。
これは、実際に映像信号や情報信号に応じて、こ
の液晶素子に例えば特開昭59−193426号公報や特
開昭59−19347号公報に記載された様な時分割駆
動法を適用した場合であつても、最大チルト角
θ′を維持することができる点に対応したものであ
る。又、この時の透過率を測定したところ、何れ
も約17%であつた。 ねじれ角δをもつねじれ配列状態の方向は、基
板とその界面付近の液晶との相互作用により決ま
る。つまり、界面付近の液晶分子の分極方向が基
板に対して内向きか、外向きかが、基板の性質に
より決められ、上下基板とも同一の配向制御膜を
用いた場合、基板間の液晶は強制的にねじれ配列
をもつて配向させられる。 基板の法線に沿つたねじれ配列の方向と一軸性
配向軸のずらし方向が同一方向の場合、基板の界
面付近の分子は各基板の配向軸方向に配列するた
め、ねじれ配列状態がより安定化され、前述の交
流印加前処理の後のチルト角θ′の状態では準安定
の配向状態となる。 前述の交流印加前処理の後のチルト角θ′の状態
では界面付近の分子の分極が、一方の基板では内
向きで、他の基板では外向きの配列をとる必要が
ある。 液晶のねじれ配列方向と反対方向に一軸配向性
軸をずらした場合、すなわち、ねじれ配列方向と
反対方向の角度で一軸性配向軸を交差した場合、
分子分極と界面との相互作用による安定化エネル
ギーよりも、一軸配向性軸による強制的なアンカ
リングによる安定化エネルギーの方が大きく、従
つて安定なチルト角θ′をもつ状態が実現できる。 従つて、透過率が高い強誘電性液晶素子を実現
するためには、ねじれ配列状態を解消し、しかも
交流印加前処理によつて付加された理想的な配列
状態を安定化する方向に一軸性配向軸に互いにず
らすことが必要である。その方向とは、液晶と基
板界面によつて決められるねじれ角δをもつ液晶
のねじれ配列方向の反対方向である。 比較例 1 実施例1の1.8μmセルを作成した時に用いた配
向制御膜として、3,3′,4,4′−ジフエニル
テトラカルボン酸無水物とp−フエニレンジアミ
ンとを1:1のモル比で脱水縮合反応させて得た
ポリアミツク酸の3.5重量%N−メチル−2−ピ
ロリドン液による塗布膜を脱水閉環させて形成し
たポリイミド塗布膜にラビング処理したものに代
えたこと、さらにグルーブの無い基板を使用した
ほかは、全く同様の方法で液晶セルを作成した。 この液晶セルにおけるチルト角θと透過率を実
施例1と同様の方法で測定したところ、チルト角
θは6°〜8°で、その時の透過率は3〜5%程度で
あつた。すなわち、本比較セルは、双安定性カイ
ラルスメクチツク相で実現したメモリー状態下で
のチルト角が小さく、又その透過率は表示装置に
適用するには全く不十分である。 比較例 2 実施例1の1.8μmセルを作成した時に用いた配
向制御膜として、3,3′,4,4′−ジフエニル
テトラカルボン酸無水物と4,4′−ジアミノジ
フエニルとを1:1のモル比で脱水縮合反応させ
て得たポリアミツク酸の3.5重量%N−メチル−
2−ピロリドン液による塗布膜を脱水閉環させて
形成したポリイミド塗布膜にラビング処理したも
のに代えたこと、さらにグルーブの無い基板を使
用したほかは、全く同様の方法で液晶セルを作成
した。 この液晶セルにおけるチルト角θと透過率を実
施例1と同様の方法で測定したところ、チルト角
θは6°〜7°で、その時の透過率は3〜4%程度で
あつた。 比較例 3 実施例1の1.8μmセルを作成した時に用いた配
向制御膜として、3,3′,4,4′−ジフエニル
テトラカルボン酸無水物と4,4′−ジアミノタ
ーフエニルとを1:1のモル比で脱水縮合反応さ
せて得たポリアミツク酸の3.5重量%N−メチル
−2−ピロリドン液による塗布膜を脱水閉環させ
て形成したポリイミド塗布膜にラビング処理した
ものに代えたこと、さらにグルーブの無い基板を
使用したほかは、全く同様の方法で液晶セルを作
成した。 この液晶セルにおけるチルト角θと透過率を実
施例1と同様の方法で測定したところ、チルト角
θは5°〜7°で、その時の透過率は3〜4%程度で
あつた。 実施例 3 実施例1の1.8μmセルで用いたグルーブ付き透
明電極基板に代えてITO電極のラビング処理を施
した透明電極基板を用いた以外は、実施例1と全
く同様の方法で液晶セルを作成した。 この液晶セルにおけるチルト角θと透過率を実
施例1と同様の方法で測定したところ、チルト角
θは12°で、その時の透過率は9%であつた。 実施例 4 実施例1の1.8μmセルで用いたグルーブ付き透
明電極基板に代えて、3,3′,4,4′−ジフエ
ニルテトラカルボン酸無水物とp−フエニレンジ
アミンとを1:1のモル比で脱水縮合反応させて
得たポリアミツク酸の3.5重量%N−メチル−2
−ピロリドン液による塗布膜をITO電極上に形成
した後、該塗布膜を脱水閉環させて形成したポリ
イミド塗布膜にラビング処理を施した透明電極基
板を用いて、実施例1と同様な方法で、PBLGを
2層累積した。そして実施例1と全く同様の方法
で液晶セルを作成した。この液晶セルにおけるチ
ルト角θと透過率を実施例1と同様の方法で測定
したところ、チルト角θは13°で、その時の透過
率は10%であつた。 実施例 5〜9 実施例1の1.8μmセルで用いた配向制御膜を下
記の表2に挙げた高分子化合物の単分子累積膜に
代えて使用したほかは、実施例1と全く同様の方
法で液晶セルを作成してから、同様の方法で液晶
セルにおけるチルト角θと、その時の透過率を測
定した。その結果を表2に示す。
[Table] For these two types of liquid crystal cells, the twist angle δ shown in Figure 4 was measured using the same method used to measure the twist angle δ in the liquid crystal element of the 3 μm cell described above. In the liquid crystal device using crossed rubbing axes of 45° and -20°, no twist angle δ of the liquid crystal molecules with respect to the normal to the upper and lower substrates was observed, and it was found that the liquid crystal molecular axes adjacent to the upper and lower substrates were parallel to each other. Ivy. Moreover, in a liquid crystal device using crossed rubbing axes with crossing angles of -45° and -20°, the tilt angle θ' shown in Table 1 is maintained even if +20 volts and -20 volts driving rectangular pulses are applied alternately at 1 msec. We were able to.
This is true when a time-division driving method such as that described in JP-A-59-193426 and JP-A-59-19347 is actually applied to this liquid crystal element according to video signals and information signals. This corresponds to the point that the maximum tilt angle θ' can be maintained even if Also, when the transmittance at this time was measured, it was about 17% in both cases. The direction of the twisted state with twist angle δ is determined by the interaction between the substrate and the liquid crystal near its interface. In other words, whether the polarization direction of liquid crystal molecules near the interface is inward or outward with respect to the substrate is determined by the properties of the substrate, and if the same alignment control film is used for both the upper and lower substrates, the liquid crystal between the substrates is forced to oriented in a twisted arrangement. When the direction of the twisted alignment along the normal line of the substrate and the direction of shift of the uniaxial alignment axis are the same, the molecules near the interface of the substrates are aligned in the direction of the alignment axis of each substrate, making the twisted alignment state more stable. After the above-mentioned alternating current application pretreatment, a state of tilt angle θ' results in a metastable orientation state. In the state of tilt angle θ' after the above-mentioned alternating current application pretreatment, the polarization of molecules near the interface must be arranged inward on one substrate and outward on the other substrate. When the uniaxial alignment axis is shifted in the opposite direction to the twisted alignment direction of the liquid crystal, that is, when the uniaxial alignment axis is crossed at an angle opposite to the twisted alignment direction,
The stabilization energy due to forced anchoring by the uniaxial orientation axis is greater than the stabilization energy due to the interaction between molecular polarization and the interface, and therefore a state with a stable tilt angle θ' can be realized. Therefore, in order to realize a ferroelectric liquid crystal element with high transmittance, it is necessary to eliminate the twisted alignment state and to stabilize the ideal alignment state added by the AC application pretreatment. It is necessary that the orientation axes be offset from each other. The direction is opposite to the direction in which the liquid crystal is twisted, with a twist angle δ determined by the interface between the liquid crystal and the substrate. Comparative Example 1 As the alignment control film used when creating the 1.8 μm cell in Example 1, 3,3',4,4'-diphenyltetracarboxylic acid anhydride and p-phenylenediamine were mixed in a 1:1 ratio. The coating film of polyamic acid obtained by dehydration condensation reaction at a molar ratio of 3.5% by weight N-methyl-2-pyrrolidone solution was replaced with a polyimide coating film formed by dehydration and ring closure, and the groove was further improved. A liquid crystal cell was created in exactly the same manner, except that a non-containing substrate was used. When the tilt angle θ and transmittance of this liquid crystal cell were measured in the same manner as in Example 1, the tilt angle θ was 6° to 8°, and the transmittance at that time was about 3% to 5%. That is, this comparison cell has a small tilt angle under a memory state realized by a bistable chiral smectic phase, and its transmittance is completely insufficient for application to a display device. Comparative Example 2 As the alignment control film used when creating the 1.8 μm cell in Example 1, 3,3',4,4'-diphenyltetracarboxylic acid anhydride and 4,4'-diaminodiphenyl were combined :3.5% by weight N-methyl- of polyamic acid obtained by dehydration condensation reaction at a molar ratio of 1
A liquid crystal cell was prepared in exactly the same manner, except that the coating film of 2-pyrrolidone liquid was replaced with a polyimide coating film formed by dehydration and ring closure, and rubbed, and a substrate without grooves was used. When the tilt angle θ and transmittance of this liquid crystal cell were measured in the same manner as in Example 1, the tilt angle θ was 6° to 7°, and the transmittance at that time was about 3% to 4%. Comparative Example 3 As the alignment control film used when creating the 1.8 μm cell in Example 1, 3,3',4,4'-diphenyltetracarboxylic acid anhydride and 4,4'-diaminoterphenyl were combined into 1 : Substituting a polyimide coating film formed by dehydrating and ring-closing a coating film made of a 3.5% by weight N-methyl-2-pyrrolidone solution of polyamic acid obtained by dehydration condensation reaction at a molar ratio of 1:1 and rubbing treatment; Furthermore, a liquid crystal cell was created in exactly the same way, except that a substrate without grooves was used. When the tilt angle θ and transmittance of this liquid crystal cell were measured in the same manner as in Example 1, the tilt angle θ was 5° to 7°, and the transmittance at that time was about 3% to 4%. Example 3 A liquid crystal cell was manufactured in exactly the same manner as in Example 1, except that a transparent electrode substrate subjected to ITO electrode rubbing treatment was used in place of the grooved transparent electrode substrate used in the 1.8 μm cell in Example 1. Created. When the tilt angle θ and transmittance of this liquid crystal cell were measured in the same manner as in Example 1, the tilt angle θ was 12° and the transmittance at that time was 9%. Example 4 Instead of the grooved transparent electrode substrate used in the 1.8 μm cell of Example 1, 3,3',4,4'-diphenyltetracarboxylic anhydride and p-phenylenediamine were used in a 1:1 ratio. 3.5% by weight of N-methyl-2 of polyamic acid obtained by dehydration condensation reaction at a molar ratio of
- In the same manner as in Example 1, using a transparent electrode substrate in which a polyimide coating film formed by forming a coating film of a pyrrolidone solution on an ITO electrode and then subjecting the coating film to a rubbing treatment by dehydrating and ring-closing the coating film, Two layers of PBLG were accumulated. A liquid crystal cell was then produced in exactly the same manner as in Example 1. When the tilt angle θ and transmittance of this liquid crystal cell were measured in the same manner as in Example 1, the tilt angle θ was 13° and the transmittance at that time was 10%. Examples 5 to 9 Completely the same method as in Example 1, except that the alignment control film used in the 1.8 μm cell in Example 1 was used in place of the monomolecular cumulative film of the polymer compound listed in Table 2 below. After creating a liquid crystal cell, the tilt angle θ and the transmittance at that time in the liquid crystal cell were measured using the same method. The results are shown in Table 2.

【表】 [発明の効果] 本発明の液晶素子による配向制御によれば、強
誘電性液晶、特に非らせん構造によつて得られる
少なくとも2つの安定状態をもつ強誘電性液晶の
モノドメインを得ることができる点に第1の効果
を有し、さらに強誘電性液晶の非らせん構造によ
つて発現する少なくとも2つの安定状態下、特に
双安定状態下、(すなわち、メモリー状態下)で
のチルト角θを増大させることができる点に第2
の優れた効果を有する。
[Table] [Effects of the Invention] By controlling the alignment using the liquid crystal element of the present invention, a ferroelectric liquid crystal, particularly a monodomain of a ferroelectric liquid crystal having at least two stable states obtained by a non-helical structure, can be obtained. The first effect is that the non-helical structure of the ferroelectric liquid crystal causes tilting under at least two stable states, especially under bistable states (i.e., under memory states). The second point is that the angle θ can be increased.
It has excellent effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の液晶素子の1つの実施態様を
表わす断面図、第2図はらせん構造の強誘電性液
晶を用いた液晶素子を模式的に表わす斜視図、第
3図は非らせん構造の強誘電性液晶を用いた液晶
素子を模式的に表わす斜視図、第4図は基板の一
軸性配向軸と非らせん構造の強誘電性液晶分子の
軸との関係を表わす説明図、第5図は本発明の液
晶素子で用いた一軸配向軸と液晶分子の軸との関
係を表わす説明図である。 11a……上基板、11b……下基板、12
a,12b……透明電極、13……強誘電性液
晶、14a,14b……配向制御膜、21……基
板、22……液晶分子層、23……液晶分子、2
4……双極子モーメント、33a……第1の安定
状態、33b……第2の安定状態、34a……上
向き双極子モーメント、34b……下向き双極子
モーメント、……らせん構造でのチルト角、θ
……非らせん構造でのチルト角、Ea,Eb……電
界、41……上下基板に形成した一軸性配向軸、
42……上基板に隣接する液晶分子の軸、43…
…下基板に隣接する液晶分子の軸、44……ねじ
れ配列の方向、δ……ねじれ角、51……上基板
に形成した一軸性配向軸、52……下基板に形成
した一軸性配向軸、53……上下基板に隣接する
液晶分子の軸、54……SmAでの液晶分子の軸、
55……ねじれ配列の方向と反対方向、56……
直交ニコルの一方の偏光軸、57……直交ニコル
の他方の偏光軸。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of the liquid crystal device of the present invention, FIG. 2 is a perspective view schematically showing a liquid crystal device using a ferroelectric liquid crystal with a helical structure, and FIG. 3 is a non-helical structure. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the uniaxial orientation axis of the substrate and the axis of the ferroelectric liquid crystal molecules having a non-helical structure, and FIG. The figure is an explanatory diagram showing the relationship between the uniaxial alignment axis and the axis of liquid crystal molecules used in the liquid crystal element of the present invention. 11a...upper substrate, 11b...lower substrate, 12
a, 12b...transparent electrode, 13...ferroelectric liquid crystal, 14a, 14b...alignment control film, 21...substrate, 22...liquid crystal molecule layer, 23...liquid crystal molecule, 2
4...Dipole moment, 33a...First stable state, 33b...Second stable state, 34a...Upward dipole moment, 34b...Downward dipole moment,...Tilt angle in helical structure, θ
... Tilt angle in non-helical structure, Ea, Eb ... Electric field, 41 ... Uniaxial alignment axis formed on the upper and lower substrates,
42...Axes of liquid crystal molecules adjacent to the upper substrate, 43...
...Axes of liquid crystal molecules adjacent to the lower substrate, 44... Direction of twisted arrangement, δ... Torsion angle, 51... Uniaxial alignment axis formed on the upper substrate, 52... Uniaxial alignment axis formed on the lower substrate , 53...Axes of liquid crystal molecules adjacent to the upper and lower substrates, 54...Axes of liquid crystal molecules in SmA,
55...Direction opposite to the direction of the twisted arrangement, 56...
One polarization axis of crossed Nicols, 57...the other polarization axis of crossed Nicols.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一対の平行基板と、該一対の平行基板の面に
対して垂直又は略垂直な複数の層を形成している
分子の配列をもつ強誘電性液晶とを有する液晶素
子において、前記一対の平行基板のうち少なくと
も一方の基板が前記複数の層を一方向に優先して
配向させる高分子物質の被膜を有し、特に該高分
子物質の被膜が同一分子内に親水性部分と疎水性
部分を併有した高分子化合物の単分子膜又は単分
子累積膜により形成され、さらに前記基板表面に
前記単分子膜又は単分子累積膜を一方向に優先し
て配向させるための配向処理が施されていること
を特徴とする液晶素子。 2 基板表面に施された配向処理が基板表面に形
成された微細な凸凹である特許請求の範囲第1項
記載の液晶素子。 3 基板表面に施された配向処理がラビング処理
である特許請求の範囲第1項記載の液晶素子。 4 前記強誘電性液晶が少なくとも2つの安定状
態をもつ液晶である特許請求の範囲第1項記載の
液晶素子。 5 前記強誘電性液晶が双安定性をもつ液晶であ
る特許請求の範囲第1項記載の液晶素子。 6 前記強誘電性液晶がカイラルスメクチツク液
晶である特許請求の範囲第1項記載の液晶素子。 7 前記強誘電性液晶が非らせん構造のカイラル
スメクチツク液晶である特許請求の範囲第1項記
載の液晶素子。
[Claims] 1. A liquid crystal element having a pair of parallel substrates and a ferroelectric liquid crystal having molecules arranged to form a plurality of layers perpendicular or substantially perpendicular to the planes of the pair of parallel substrates. At least one of the pair of parallel substrates has a coating of a polymeric substance that preferentially orients the plurality of layers in one direction, and in particular, the coating of the polymeric substance has hydrophilic properties within the same molecule. formed from a monomolecular film or a monomolecular cumulative film of a polymer compound having both a hydrophobic part and a hydrophobic part, and further for orienting the monomolecular film or monomolecular cumulative film preferentially in one direction on the surface of the substrate. A liquid crystal element characterized by being subjected to alignment treatment. 2. The liquid crystal element according to claim 1, wherein the alignment treatment applied to the substrate surface is minute irregularities formed on the substrate surface. 3. The liquid crystal element according to claim 1, wherein the alignment treatment applied to the substrate surface is a rubbing treatment. 4. The liquid crystal element according to claim 1, wherein the ferroelectric liquid crystal is a liquid crystal having at least two stable states. 5. The liquid crystal element according to claim 1, wherein the ferroelectric liquid crystal is a bistable liquid crystal. 6. The liquid crystal element according to claim 1, wherein the ferroelectric liquid crystal is a chiral smectic liquid crystal. 7. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the ferroelectric liquid crystal is a chiral smectic liquid crystal with a non-helical structure.
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