JPH05165031A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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JPH05165031A
JPH05165031A JP32782091A JP32782091A JPH05165031A JP H05165031 A JPH05165031 A JP H05165031A JP 32782091 A JP32782091 A JP 32782091A JP 32782091 A JP32782091 A JP 32782091A JP H05165031 A JPH05165031 A JP H05165031A
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liquid crystal
compound
orientation
ferroelectric liquid
smectic
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Makoto Shiomi
誠 塩見
Mitsuhiro Kouden
充浩 向殿
Tokihiko Shinomiya
時彦 四宮
Tomoaki Kuratate
知明 倉立
Tsunako Taniguchi
維子 谷口
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Abstract

PURPOSE:To provide a ferro-dielectric liquid crystal compound, which presents high contrast and quick response, and provide a liquid crystal display device of high performance in which the compound is incorporated. CONSTITUTION:The layer in the chiral smectic C phase is formed in the shevron structure as folded in a doglegged form, and the orientation zone produced from the relationship between the uniaxial orientation processing direction and the layer structure lies within the region surrounded by a lightening flaw generated in the uniaxial orientation processing direction and a hair-pin flaw generated behind the lightning flaw, or outside of the region surrounded by a hair-pin flaw generated in the orientation processing direction and a lightning flaw generated behind it. This is provided with an organic orientation film, whose orientation condition is uniform, which has a switching process involving inversion of liquid crystal molecule in the neighborhood of the base board, and wherein the pretilt angle of the smectic layer ranges 8-20 deg. This ferro- dielectric liquid crystal layer has a chevron structure containing one sort of compounds expressed by Eq. I. Using this, a liquid crystal display device is constructed which presents high contrast and quick response. For example, one which contains a formula II.

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に関し、さ
らに詳しくはコントラストの高いマトリックス型の大容
量表示の強誘電性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 display device, and more particularly to a matrix type large capacity display ferroelectric liquid crystal display device having a high contrast.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、液晶表示素子は、時計、電卓はも
とより、ワープロ、パソコンなどのOA機器、ポケット
テレビなど幅広い分野において用いられているが、一般
に広く用いられているのはネマチック相を利用したもの
である。
2. Description of the Related Art At present, liquid crystal display devices are used in a wide range of fields such as timepieces, calculators, office automation equipment such as word processors and personal computers, and pocket televisions. Generally, the nematic phase is widely used. It was done.

【0003】しかしながらツイステッドネマティック型
液晶表示装置では、走査線数の増加に伴い急速に駆動マ
ージンが狭くなり、十分なコントラストが得られなくな
るという欠点が存在するために大容量表示素子、ことに
2000×2000ラインなどの高解像度の表示素子を
作る事が困難である。
However, in the twisted nematic liquid crystal display device, the driving margin rapidly narrows as the number of scanning lines increases, and a sufficient contrast cannot be obtained. It is difficult to make a high resolution display device such as 2000 lines.

【0004】その一方、より高解像度の表示装置に対す
る要求は、ますます高まっている。特にWYSIWYG
(What you see is what you
get)−即ち、プリントアウトされるもの同一のも
のとを表示装置に表示させること−の求められるDTP
(Desk Top Publishing)の分野や
GUI(Graphical User Interf
ace)に基づくWINDOWS環境−複数の独立した
作業各々の画面とその操作に必要な様々な情報を一つの
表示素子の画面の中に表示する環境−の要求されるEW
S(Engineering Work Statio
n),BWS(Business Work Stat
ion)などの分野では表示素子に対して大表示容量化
や高速な応答性が求められている。そこで、有望視され
ているのがクラーク(N.A.Clark)とラガバル
(Lagerwall)により提案されている強誘電性
液晶表示素子(Appl.Phys.Lett.,
,899(1980);特開昭56−107216号
公報;米国特許第4367924号)である。この液晶
表示素子は、液晶分子の誘電異方性を利用する電界効果
型の前記ネマチック液晶表示装置とは異なり、強誘電性
液晶の自発分極の極性と電界の極性とが整合するように
分子がスイッチングする液晶表示素子である。
On the other hand, the demand for higher resolution display devices is ever increasing. Especially WYSIWYG
(What you see is what you
get) -that is, to display on the display device the same one that is printed out-
(Desk Top Publishing) field and GUI (Graphical User Interface)
ACE) -based WINDOWS environment-an environment in which a screen for each of a plurality of independent operations and various information necessary for the operation are displayed on the screen of one display element-
S (Engineering Work Status)
n), BWS (Business Work Stat)
In the fields such as ion), display devices are required to have a large display capacity and high-speed response. Therefore, what is considered to be promising is a ferroelectric liquid crystal display device (Appl. Phys. Lett., 3 proposed by Clarke (NA Clark) and Lagerwall (Lagerwall)).
6 , 899 (1980); JP-A-56-107216; U.S. Pat. No. 4,367,924). This liquid crystal display element is different from the nematic liquid crystal display device of the field effect type that utilizes the dielectric anisotropy of liquid crystal molecules, and the molecules are arranged so that the polarities of the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal and the polarities of the electric field are matched. It is a switching liquid crystal display element.

【0005】この表示方法はカイラルスメクチックC
相、カイラルスメクチックI相,カイラルスメクチック
F相などの強誘電性液晶相を利用するものである。この
強誘電性液晶素子においては、強誘電性液晶をセルギャ
ップの薄いセルに注入すると、界面の影響を受けて強誘
電性液晶のカイラルスメクチック相の螺旋構造がほど
け、液晶分子がスメクチック層法線にたいして傾き角θ
だけ傾いて安定する領域と、逆方向に−θだけ傾いて安
定する領域とが混在する双安定性を示す。この状態にあ
る強誘電性液晶素子に電圧を印加すると、液晶分子は、
液晶分子自体の自発分極の向きを電界方向に揃えること
ができる。それ故に、印加する電圧の極性を切り替える
ことによって液晶分子の配向をある一定の状態からもう
一方の状態へと切り替えるスイッチングが可能となる。
このスイッチングに伴い、液晶分子の配向方向と共に偏
光軸が変化する。セル内の強誘電性液晶では、複屈折光
が変化するので2つの偏光子間に上記強誘電性液晶素子
を挟むことによって、透過光を制御することができる。
さらに、電圧の印加を停止しても液晶分子の配向は、界
面の配向規制力によって電圧印加停止前の状態に維持さ
れるので、メモリ効果も得ることができる。また、スイ
ッチング駆動に必要な時間は、液晶の自発分極と電界強
度が直接作用するためにツイステッドネマティック型液
晶表示装置の1/1000以下という高速応答性が可能
であり、高解像度の表示素子の実現化の点で大いに有望
視されている。
This display method uses a chiral smectic C
Phase, a chiral smectic I phase, a chiral smectic F phase, and other ferroelectric liquid crystal phases are used. In this ferroelectric liquid crystal device, when the ferroelectric liquid crystal is injected into a cell with a thin cell gap, the helical structure of the chiral smectic phase of the ferroelectric liquid crystal is unraveled by the influence of the interface, and the liquid crystal molecules are smectic layer normal. Tilt angle θ
Bistability is shown in which a region that is stable by tilting only by and a region that is stable by tilting by −θ in the opposite direction are mixed. When a voltage is applied to the ferroelectric liquid crystal element in this state, the liquid crystal molecules become
The direction of spontaneous polarization of the liquid crystal molecules themselves can be aligned with the electric field direction. Therefore, by switching the polarity of the applied voltage, it is possible to switch the alignment of the liquid crystal molecules from a certain state to the other state.
With this switching, the polarization axis changes along with the alignment direction of the liquid crystal molecules. Since birefringent light changes in the ferroelectric liquid crystal in the cell, the transmitted light can be controlled by sandwiching the ferroelectric liquid crystal element between two polarizers.
Further, even if the voltage application is stopped, the alignment of the liquid crystal molecules is maintained in the state before the voltage application is stopped by the alignment regulating force of the interface, so that the memory effect can be obtained. In addition, the time required for switching drive is 1/1000 or less of that of the twisted nematic liquid crystal display device because the spontaneous polarization of the liquid crystal and the electric field strength directly act, and a high-speed response is possible, realizing a high-resolution display element. It is very promising in terms of conversion.

【0006】しかしながら、かかる強誘電性液晶表示装
置において、実際に高速応答性を実現するためには種々
の問題がある。例えば、1000×1000ライン以上
の走査線でフリッカのない高コントラスト表示を行なう
ためには、例えば8.4μsecという極めて高速の応
答性が要求される。このため、低粘性のノンカイラル液
晶組成物に大きな自発分極を有するカイラル化合物を添
加したり、ピリミジン系液晶のごとき低粘度のノンカイ
ラル液晶を用いる提案(例えば、第16回液晶討論会、
1K101,1K102,1K111,1K112,1
K114,1K115,1K116,1K117,1K
119,3K106,第16回液晶討論会予稿集(19
90);大西,他,National Technic
al Report,33,35(1987)がなされ
ている。
However, in such a ferroelectric liquid crystal display device, there are various problems in order to actually realize high speed response. For example, in order to perform high-contrast display without flicker with scanning lines of 1000 × 1000 lines or more, extremely high-speed response of, for example, 8.4 μsec is required. Therefore, it is proposed to add a chiral compound having a large spontaneous polarization to a low-viscosity non-chiral liquid crystal composition or to use a low-viscosity non-chiral liquid crystal such as a pyrimidine-based liquid crystal (for example, the 16th liquid crystal discussion meeting,
1K101, 1K102, 1K111, 1K112, 1
K114, 1K115, 1K116, 1K117, 1K
119, 3K106, Proceedings of 16th Liquid Crystal Symposium (19
90); Onishi et al., National Technic.
al Report, 33 , 35 (1987).

【0007】さらに上記した液晶材料の開発のみなら
ず、高速応答性を実現するための新しい液晶駆動方式の
開発もなされている。中でも、有効な手法として、部分
書き換えと呼ばれる手法(神辺,電子情報通信学会専門
講習会講演論文集「オプトエレクトロニクス」−液晶表
示と関連材料−,1990年1月,p18〜26)が知
られている。この手法は画面を書き換える必要のあると
ころだけアクセスする手法である。これにより、グラフ
ィックスを表示する上で高速性を要求されるマウスの移
動などに追随できる表示素子が可能となる。
Further, not only the above-mentioned liquid crystal material has been developed, but also a new liquid crystal drive system for realizing high-speed response has been developed. Among them, a method called partial rewriting is known as an effective method (Kanbe, Proc. Of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, "Optoelectronics" -Liquid Crystal Display and Related Materials-, January 1990, pp. 18-26). There is. This method is a method to access only where the screen needs to be rewritten. As a result, it becomes possible to provide a display element that can follow the movement of the mouse, which requires high speed in displaying graphics.

【0008】そして、この部分書き換え法を用いてフリ
ッカのない表示を得ようとする場合の具体的な駆動法と
して、いわゆる1/3バイアス駆動法が提案されている
(特開昭64−59389号公報)。この駆動法の自発
分極の変化を図1に例示した。
A so-called 1/3 bias driving method has been proposed as a specific driving method for obtaining a display without flicker by using the partial rewriting method (Japanese Patent Laid-Open No. 64-59389). Bulletin). The change in spontaneous polarization of this driving method is illustrated in FIG.

【0009】しかしながら、かかる1/3バイアス駆動
法による部分書き換え法を適用した場合には、高速応答
がある程度実現できるが、書き換えを行なわない画素に
も書き換え電圧の1/3のバイアス電圧が印加されるた
め、液晶分子の揺らぎが生じてコントラストが低いとい
う問題があった(神辺,電子情報通信学会専門講習会講
演論文集「オプトエレクトロニクス」−液晶表示と関連
材料−,1990年1月,p18〜26)。
However, when the partial rewriting method based on the ⅓ bias driving method is applied, a high speed response can be realized to some extent, but a bias voltage of ⅓ of the rewriting voltage is applied to a pixel which is not rewritten. Therefore, there was a problem that the liquid crystal molecules fluctuate and the contrast is low. (Kanbe, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Special Lecture Lecture Collection "Optoelectronics" -Liquid Crystal Display and Related Materials-, January 1990, p18- 26).

【0010】そして、このような表示の低コントラスト
化は、主として、用いられる強誘電性液晶の層構造に密
接に関連していると考えられている。
It is considered that such reduction in display contrast is mainly closely related to the layer structure of the ferroelectric liquid crystal used.

【0011】すなわち、このような強誘電性液晶素子に
おいては、強誘電性液晶層における層構造は、一般的に
は、理想的なブックシェルフ構造ではなく『く』の字に
おれまがったシェブロン構造をしていることが知られて
いる。そして、この層の折れ曲がる方向は図4に示すよ
うに、二通りの方向(17,18)に発生し、これに伴
って二つの異なった配向状態が生じる。そのとき層と層
の折れ曲がりの方向が異なった場所には、ジグザグ欠陥
と呼ばれる配向欠陥が生じてくる。図2に示すように、
ジグザグ欠陥には層の折れ曲がる方向で<<>>と>><<の2
種類の欠陥が発生し、その形状から前者がライトニング
欠陥、後者をヘアピン欠陥と名付けられており、この形
状を観察することで層の折れ曲がり方向が規定できる。
[Jpn.J.Appl.Phys.,28,p.50
(1988)]。
That is, in such a ferroelectric liquid crystal device, the layer structure of the ferroelectric liquid crystal layer is generally not an ideal bookshelf structure, but a chevron structure with a V-shape. It is known that Then, the bending direction of this layer occurs in two directions (17, 18) as shown in FIG. 4, and two different orientation states occur accordingly. At that time, an alignment defect called a zigzag defect occurs at a position where layers are bent in different directions. As shown in FIG.
For zigzag defects, there are 2 of <<>> and >><< in the bending direction of the layer.
The types of defects occur, the former is named as a lightning defect and the latter is named as a hairpin defect from the shape. By observing this shape, the bending direction of the layer can be defined.
[Jpn. J. Appl. Phys. , 28 , p. Fifty
(1988)].

【0012】このような2つの配向はラビング方向との
関係からC1配向(シェブロン1)、C2配向(シェブ
ロン2)と呼ばれている(神辺,電子情報通信学会専門
講習会講演論文集「オプトエレクトロニクス」−液晶表
示と関連材料−,1990年1月,p18〜26,及び
特開平1−158415)。
These two orientations are called C1 orientation (chevron 1) and C2 orientation (chevron 2) in relation to the rubbing direction (Kanbe, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Special Lecture Lecture Collection "Optoelectronics". -Liquid crystal display and related materials-, January 1990, pp. 18-26, and JP-A-1-158415).

【0013】そして、C1配向及びC2配向のいずれに
おいても、シェブロンの一層における液晶分子の傾斜角
がねじれて明確な消光位を示さない配向と、傾斜角が均
一で明確な消光位を示す配向とに分類でき、前者がC1
T配向及びC2T配向(Tはツイストの意)、後者がC
1U配向及びC2U配向(Uはユニフォームの意)と呼
ばれている(福田,竹添,「強誘電性液晶の構造と物
性」,コロナ社,1990年,p−327)。
In any of the C1 orientation and the C2 orientation, the orientation in which the tilt angle of the liquid crystal molecules in one layer of the chevron is twisted and does not show a clear extinction position, and the orientation in which the tilt angle is uniform and shows a clear extinction position. The former can be classified into C1
T orientation and C2T orientation (T means twist), the latter being C
It is called 1U orientation and C2U orientation (U means uniform) (Fukuda, Takezoe, “Structure and Physical Properties of Ferroelectric Liquid Crystal”, Corona Co., 1990, p-327).

【0014】そして、上記した消光位を示すC1U及び
C2U配向が得られにくいこと、ジグザグ欠陥とライト
ニング欠陥並びにC1U及びC1TやC2U及びC2T
配向が混在していることが表示の低コントラスト化の原
因になっていると考えられる。
Further, it is difficult to obtain C1U and C2U orientations exhibiting the above-mentioned extinction position, zigzag defects and lightning defects, and C1U and C1T and C2U and C2T.
It is considered that the mixture of orientations is a cause of lowering the contrast of the display.

【0015】この点に関し、液晶基板に形成される配向
膜として、SiO2 斜蒸着膜を適用することにより、コ
ントラストの改善を図る提案がなされている(上村,
他,National Technical Repo
rt,33(1),51(1987).)。これは斜蒸
着膜によって比較的高いプレチルトを基板界面に付与す
ることで、液晶層の折れ曲がりを防ぎ、斜めに傾斜した
層構造を達成するというものである。また、折れ曲がり
構造をもつセルに高い電圧の交番電界を印加することに
より、層構造をブックシェルフ構造の変える方法も提案
されている(佐藤ら,第12回液晶討論会(名古屋),
1F16(1986).)。
With respect to this point, it has been proposed to improve the contrast by applying a SiO 2 oblique vapor deposition film as an alignment film formed on a liquid crystal substrate (Uemura,
Others, National Technical Repo
rt, 33 (1), 51 (1987). ). This is to impart a relatively high pretilt to the substrate interface by the obliquely vapor-deposited film to prevent the liquid crystal layer from bending and achieve an obliquely inclined layer structure. Also, a method of changing the layer structure to a bookshelf structure by applying an alternating electric field of high voltage to a cell having a bent structure has been proposed (Sato et al., 12th Liquid Crystal Conference (Nagoya),
1F16 (1986). ).

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】強誘電性液晶素子は上
記のような長所を有しているが、1000×1000本
以上の走査線を有する大容量表示素子においてフリッカ
のない高コントラストの表示を行おうとすると次のよう
な問題点が生じてくる。すなわち、フリッカのない表示
を行うための一つの手法は16.7msec(60H
z)以内に1画面を書き換えることであるが、この場合
には強誘電性液晶材料に非常に速い応答速度が要求され
る。例えば、走査線が1000本の表示素子の場合、次
の式から分かるように8.4secという高速応答が要
求される。16.7(msec)÷1000÷2=8.4
sec(ここで、2で割っているのは、強誘電性液晶の
場合、書き込みに最低2パルス必要だからである。)
Although the ferroelectric liquid crystal element has the advantages as described above, it is possible to obtain a high-contrast display without flicker in a large-capacity display element having 1000 × 1000 or more scanning lines. The following problems arise when trying to do so. That is, one method for displaying without flicker is 16.7 msec (60H
One screen is rewritten within z), but in this case, the ferroelectric liquid crystal material is required to have a very high response speed. For example, in the case of a display element with 1000 scanning lines, a high-speed response of 8.4 sec is required, as can be seen from the following formula. 16.7 (msec) ÷ 1000 ÷ 2 = 8.4
sec (divided by 2 here because at least 2 pulses are required for writing in the case of ferroelectric liquid crystal.)

【0017】しかしながら、強誘電性液晶材料の改良に
よって、求められる応答速度を実現するのは現状では決
して容易ではない。しかも、より大容量の表示素子を作
成すると、液晶材料の高速化によって大容量化を図るの
はかなり困難であることが容易に想像できる。
However, it is not easy at present to realize the required response speed by improving the ferroelectric liquid crystal material. Moreover, it can be easily imagined that it is quite difficult to increase the capacity by increasing the speed of the liquid crystal material when a display element having a larger capacity is produced.

【0018】このような問題点を解決するための有力な
手法として、部分書き換えと呼ばれる手法(神辺、電子
情報通信学会専門講習会講演論文集「オプトエレクトロ
ニクス」−液晶表示と関連材料−、1990年1月、p
18〜26)が提案されている。この手法は画面を書き
換える必要のあるところだけアクセルする手法である。
これにより、グラフィックスを表示する上で高速性を要
求されるマウスの移動などに追随できる表示素子が可能
となる。
As a promising method for solving such a problem, a method called partial rewriting (Kanbe, Proc. Of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, "Optoelectronics" -Liquid Crystal Display and Related Materials-, 1990) January, p
18-26) have been proposed. This method is a method of accelerating only where the screen needs to be rewritten.
As a result, it becomes possible to provide a display element that can follow the movement of the mouse, which requires high speed in displaying graphics.

【0019】しかしながら、この1/3バイアス駆動法
を用いた場合の問題は、書換えを行わない画素にも1/
3バイアス電圧が印加され、このバイアス電圧のため書
換えを行わない画素の分子の揺らぎを生じ、メモリ状態
が損なわれたり、分子の揺らぎによるコントラストの低
下がおこったりする。
However, the problem in using the 1/3 bias driving method is that even if the pixel is not rewritten,
3 Bias voltage is applied, and due to this bias voltage, the fluctuation of the molecule of the pixel which is not rewritten occurs, the memory state is impaired, and the contrast decreases due to the fluctuation of the molecule.

【0020】さらに、上記SiO2 斜蒸着膜による方法
においては、蒸着角度を均一に制御することが困難であ
って表示面積に制限を生じると共に、真空プロセスを有
するために製造装置をコストアップを招くなど、生産面
で大きな問題がある。 また後述の電界を印加する方法
は、均一に層構造を変化させるのが難しく、長期の時間
の経過とともに序々に元のシェブロン構造に変化するも
のも多く、未だ実用化には至っていない。
Further, in the method using the above-mentioned SiO 2 oblique vapor deposition film, it is difficult to control the vapor deposition angle uniformly, and the display area is limited, and since the vacuum process is included, the manufacturing apparatus cost is increased. There is a big problem in terms of production. Further, in the method of applying an electric field described below, it is difficult to uniformly change the layer structure, and many of them gradually change to the original chevron structure with the passage of a long period of time, and have not yet been put to practical use.

【0021】このような従来の手法では、広い温度範囲
で高コントラスト比の表示を行なうことが未だ実現され
ていない。
With such a conventional method, it has not been realized yet to display a high contrast ratio in a wide temperature range.

【0022】本発明は、かかる状況下なされたものであ
り、ことに、1/3バイアス駆動法において高コントラ
スト比の表示を安定にかつ広い温度範囲で実現できる強
誘電性液晶表示装置を提供しようとするものである。
The present invention has been made under the above circumstances, and in particular, it is intended to provide a ferroelectric liquid crystal display device capable of stably displaying a high contrast ratio in the 1/3 bias driving method in a wide temperature range. It is what

【0023】実用的な強誘電性液晶組成物は、通常複数
の成分を混合して作製される。ときには、その成分とし
て、スメクチックC相を示さない化合物や、まったく液
晶相を示さない化合物が用いられることもある。強誘電
性液晶組成物に求められる性質としては、適切な素子構
造と組み合わせて高コントラストを実現できるだけでな
く、次のような性質をあげることができる。すなわち、
応答速度が速いことが求められ、この点から、低粘性が
求められる。応答速度を速くするためには、自発分極を
増大化することも有効ではあるが、強誘電性液晶素子の
良好な双安定性を得るために、強誘電性液晶組成物には
むしろ低い自発分極の値(例えば、10nC/cm)が
求められる場合が多い。強誘電性素子に適用した場合良
好な配向性を得るためには、強誘電性液晶組成物の相系
列が重要であり、一般にはINAC(Isotropi
c−Nmatic−Smectic A−Smecti
cC)相系列がもっとも好ましい。ネマチック相および
スメクチックC相におけるらせんピッチが長いことも良
好な配向性を得るために重要である。室温を中心に広い
温度範囲でスメクチックC相を示すことも必要であり、
化学的に安定であること、光に対して安定であること、
着色がないこと、粘度が高くないこと、スメクチックC
相において適切なチルト角を有していることなども求め
られる。
A practical ferroelectric liquid crystal composition is usually prepared by mixing a plurality of components. At times, a compound that does not exhibit a smectic C phase or a compound that does not exhibit a liquid crystal phase at all may be used as the component. The properties required for the ferroelectric liquid crystal composition include not only the high contrast achieved by combining with an appropriate device structure, but also the following properties. That is,
It is required that the response speed is fast, and from this point, low viscosity is required. Although it is effective to increase the spontaneous polarization in order to increase the response speed, in order to obtain good bistability of the ferroelectric liquid crystal device, the ferroelectric liquid crystal composition has a rather low spontaneous polarization. The value of (for example, 10 nC / cm) is often required. In order to obtain good orientation when applied to a ferroelectric element, the phase sequence of the ferroelectric liquid crystal composition is important, and in general, INAC (Isotropi) is used.
c-Nmatic-Smectic A-Smecti
The cC) phase series is most preferred. The long helical pitch in the nematic phase and the smectic C phase is also important for obtaining good orientation. It is also necessary to show a smectic C phase in a wide temperature range centering on room temperature,
Chemically stable, stable to light,
No coloring, not high viscosity, smectic C
It is also required to have an appropriate tilt angle in the phase.

【0024】本発明はこのような状況においてなされた
ものであり、高コントラストの実用的な強誘電性液晶組
成物を作製する上で有用な液晶組成物、並びに液晶素子
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in such a situation, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal composition and a liquid crystal element which are useful in producing a high contrast practical ferroelectric liquid crystal composition. To do.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、表面に電極を選択的に形成し、さらにその上に絶縁
膜、配向膜を形成した後、一軸配向処理を施した一対の
基板を、その一軸配向処理の方向を上下基板において略
平行になるよう互いに対向して配置するとともに、これ
らの基板間にカイラルスメクチックC相を有する液晶を
介在させ液晶パネルとし、前記電極に選択的に電圧を印
加することによって液晶の光軸を切り替える駆動手段
と、 光軸の切り替えを光学的に識別する手段を有する強
誘電性液晶表示装置において、カイラルスメクチックC
相に於ける層構造が「く」の字に折れ曲がったシェブロ
ン構造であり、上記一軸配向処理方向と層構造の関係か
ら生じる配向領域が、一軸配向処理方向に発生するライ
トニング欠陥とその欠陥の後方に発生するヘアピン欠陥
に囲まれた領域の内側、もしくは、配向処理方向に発生
するヘアピン欠陥と後方に発生するライトニング欠陥に
囲まれた領域の外側であることを特徴とし、その配向状
態がユニフォームであり、かつ、液晶分子の基板近傍で
の反転を伴うスイッチング過程を有することと、スメク
テイック層の基板にたいするプレティルト角が8°以上
20°以下の有機配向膜で構成され、かつ上記強誘電性
液晶層が i)下式(I):
Thus, according to the present invention, a pair of substrates, on which electrodes are selectively formed on the surface, an insulating film and an alignment film are further formed thereon, and then uniaxial alignment treatment is applied, are provided. , The uniaxial alignment treatments are arranged to face each other on the upper and lower substrates so as to be substantially parallel to each other, and a liquid crystal having a chiral smectic C phase is interposed between these substrates to form a liquid crystal panel, and a voltage is selectively applied to the electrodes. In a ferroelectric liquid crystal display device having a driving means for switching the optical axis of the liquid crystal by applying a voltage and a means for optically discriminating the switching of the optical axis, a chiral smectic C
The layer structure in the phase is a chevron structure bent in a V shape, and the alignment region generated from the relationship between the uniaxial alignment treatment direction and the layer structure is a lightning defect generated in the uniaxial alignment treatment direction and behind the defect. The inside of the area surrounded by the hairpin defects that occur in the, or outside the area surrounded by the hairpin defects that occur in the alignment treatment direction and the lightning defects that occur behind, the alignment state is uniform. And a switching process involving inversion of liquid crystal molecules near the substrate, and an organic alignment film having a pretilt angle of the smectic layer with respect to the substrate of 8 ° or more and 20 ° or less. I) The following formula (I):

【化6】 で表される化合物(I)であるか、 ii)下式(II):[Chemical 6] Or (ii) the following formula (II):

【化7】 で表される化合物(II)と化合物(I)をそれぞれ一種
含有するか、 iii)下式(III) :
[Chemical 7] A compound (II) represented by the formula (II) and a compound (I) respectively, or iii) the following formula (III):

【化8】 で表される化合物(III)と化合物(II)と化合物(I)
をそれぞれ一種含有するシェブロン構造の強誘電性液晶
組成物からなる液晶表示装置を提供する。さらに、化合
物(I)が特に下式(IV):
[Chemical 8] Compound (III), compound (II) and compound (I)
A liquid crystal display device comprising a ferroelectric liquid crystal composition having a chevron structure, each containing one of the above. Further, the compound (I) is particularly represented by the following formula (IV):

【化9】 で表される化合物(IV)であるか、下式(V):[Chemical 9] Or a compound (IV) represented by the following formula (V):

【化10】 で表される化合物(V)が好適である。[Chemical 10] Compound (V) represented by is preferable.

【0026】本発明は、上記特定の配向膜と特定の液晶
組成物とを組合せて強誘電性液晶表示装置を構成した際
に、均一なC1U配向のシェブロン構造の液晶層が広い
温度範囲に亘って得られ、その結果、欠陥や配向の不均
一性を生じることなく高コントラスト比の安定な表示が
可能となるという事実の発見に基づくものである。
According to the present invention, when a ferroelectric liquid crystal display device is constructed by combining the above-mentioned specific alignment film and a specific liquid crystal composition, the liquid crystal layer having a uniform C1U alignment and a chevron structure is spread over a wide temperature range. It is based on the discovery of the fact that a stable display with a high contrast ratio can be obtained without causing defects and non-uniformity of orientation.

【0027】上記化合物(I)、(II)、(III)、(I
V)、(V)の定義中、直鎖または分枝鎖のアルキル基
には、メチル、エチル、プロピル、i−プロピル、ブチ
ル、i−ブチル、ペンチル、1−又は2−メチルブチ
ル、ヘキシル、1−又は3−メチルペンチル、ヘプチ
ル、1−又は4−メチルヘキシル、オクチル、1−また
は5−メチルヘプチル、ノニル、1−又は6−メチルオ
クチル、デシル、1−メチルノニル、ウンデシル、1−
メチルデシル、ドデシル、1−メチルウンデシルなどが
含まれる。
The compounds (I), (II), (III) and (I
In the definitions of V) and (V), linear or branched alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, i-propyl, butyl, i-butyl, pentyl, 1- or 2-methylbutyl, hexyl, 1 -Or 3-methylpentyl, heptyl, 1- or 4-methylhexyl, octyl, 1- or 5-methylheptyl, nonyl, 1- or 6-methyloctyl, decyl, 1-methylnonyl, undecyl, 1-
Included are methyldecyl, dodecyl, 1-methylundecyl and the like.

【0028】これらのアルキル基またはアルコキシ基中
で炭素鎖に不斉炭素が含まれてもよい。また、これらの
アルキル基またはアルコキシ基中の1つ以上の水素原子
がフッ素原子、塩素原子、臭素原子、シアノ基、ニトロ
基、トリフルオロメチル基、メトキシ基、などで置換さ
れてもよい。
In these alkyl groups or alkoxy groups, the carbon chain may contain an asymmetric carbon. Further, one or more hydrogen atoms in these alkyl groups or alkoxy groups may be substituted with a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, a cyano group, a nitro group, a trifluoromethyl group, a methoxy group or the like.

【0029】化合物(I)、(IV)、(V)に含まれる
ものの具体的な化学構造は次のようなものが挙げられ
る。
Specific chemical structures of the compounds contained in the compounds (I), (IV) and (V) are as follows.

【化11】 [Chemical 11]

【化12】 [Chemical 12]

【化13】 [Chemical 13]

【化14】 [Chemical 14]

【化15】 [Chemical 15]

【化16】 [Chemical 16]

【化17】 [Chemical 17]

【化18】 このうち好ましい化合物としては、11−2、11−7、11
−10、12−1、12−6、12−7、13−2、13−9、14−
1、14−2、15−4、16−5、16−11、17−2、18−
4、18−12などが挙げられる。また、化合物(II)に含
まれるものの具体的な化学構造は次のようなものが挙げ
られる。
[Chemical 18] Of these, preferred compounds include 11-2, 11-7, 11
-10, 12-1, 12-6, 12-7, 13-2, 13-9, 14-
1, 14-2, 15-4, 16-5, 16-11, 17-2, 18-
4, 18-12 and the like. In addition, specific chemical structures of those contained in the compound (II) include the following.

【化19】 [Chemical 19]

【化20】 このうち好ましい化合物としては、19−4、19−5、20
−3、20−6などが挙げられる。さらに、化合物(III)
に含まれるものの具体的な化学構造は次のようなものが
挙げられる。
[Chemical 20] Among them, preferred compounds include 19-4, 19-5, 20
-3, 20-6 and the like. Further, compound (III)
Specific chemical structures of those included in are as follows.

【化21】 [Chemical 21]

【化22】 [Chemical 22]

【化23】 このうち好ましい化合物としては、23−1、23−2、23
−3、23−4、21−6、21−7、22−7、22−8などが
挙げられる。
[Chemical 23] Of these, preferred compounds include 23-1, 23-2, and 23.
-3, 23-4, 21-6, 21-7, 22-7, 22-8 and the like.

【0030】化合物(I)で表されるものの製造方法の
一例は次のようなものが挙げられる。2−フルオロ−4
−(トランス−4−アルキルシクロヘキシル) 安息香酸
(IV)を5 塩化リンと反応させて酸クロリド(VII)とし
た後、ピリジン存在下のトルエン溶媒中で4−ヒドロキ
シ安息香酸アルキル(VIII)と反応させることにより得
ることができる。
The following is an example of the method for producing the compound represented by the compound (I). 2-fluoro-4
-(Trans-4-alkylcyclohexyl) benzoic acid (IV) was reacted with phosphorus pentachloride to form acid chloride (VII), and then reacted with alkyl 4-hydroxybenzoate (VIII) in a toluene solvent in the presence of pyridine. Can be obtained.

【化24】 [Chemical 24]

【0031】本発明の強誘電性液晶組成物は、上記化合
物(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)を、公知の
強誘電性液晶や組成物と混合して調製することができ
る。とくに相系列がINACとなるように、調製するの
が適している。通常、化合物(I)、(IV)、(V)の
含有量は、全体で4wt%以上、上記化合物(I)、
(IV)、(V)群に含まれる単品1成分あたりでは、全
体の25wt%以下とするのが好ましい。 化合物
(I)、(IV)、(V)全体の含有量が4wt%未満で
あると1/3バイアス駆動でコントラストの改善効果が
不充分であり、単品1成分あたりの含有量が20wt%
を越えると添加物の結晶化を起こしたり、スメクチック
C相の温度範囲がディスプレイとして使用する温度範囲
に適合しなくなるので適当でない。
The ferroelectric liquid crystal composition of the present invention is prepared by mixing the above compounds (I), (II), (III), (IV) and (V) with a known ferroelectric liquid crystal or composition. It can be prepared. In particular, it is suitable to prepare so that the phase sequence is INAC. Usually, the total content of the compounds (I), (IV), and (V) is 4 wt% or more, the above-mentioned compound (I),
It is preferable that the content of each single component contained in the groups (IV) and (V) is 25 wt% or less of the whole. If the total content of the compounds (I), (IV), and (V) is less than 4 wt%, the effect of improving the contrast by the 1/3 bias drive is insufficient, and the content per single component is 20 wt%.
If it exceeds the range, crystallization of the additive may occur, or the temperature range of the smectic C phase may not be compatible with the temperature range used as a display, which is not suitable.

【0032】また、化合物(II)の化合物(I)への混
合割合は、5〜20wt%とするのが好ましい。5wt
%未満であると1/3バイアス駆動でコントラストの改
善効果が不充分であり、20wt%を超えると添加物の
結晶化を起こしたり、スメクテイックC相の温度域がデ
ィスプレイとして使用する温度に適合しなくなるので適
さない。
The mixing ratio of the compound (II) to the compound (I) is preferably 5 to 20 wt%. 5 wt
If it is less than 1%, the effect of improving contrast by 1/3 bias driving is insufficient, and if it exceeds 20% by weight, crystallization of the additive occurs or the temperature range of the smectic C phase is not suitable for the temperature used as a display. Not suitable because it will disappear.

【0033】また、化合物(III)の化合物(II)と化合
物(I)の合計への混合割合は、50〜95wt%とす
るのが好ましい。95wt%を越えると、メモリが不充
分だったり、1/3バイアス駆動でコントラストが充分
に改善されず、20wt%未満だと、ディスプレイとし
ての適当なスメクテイックC相の温度域を維持できない
ので適さない。
The mixing ratio of the compound (III) to the total of the compound (II) and the compound (I) is preferably 50 to 95 wt%. If it exceeds 95 wt%, the memory is insufficient or the contrast is not sufficiently improved by the 1/3 bias drive. If it is less than 20 wt%, an appropriate smectic C phase temperature range as a display cannot be maintained, which is not suitable. ..

【0034】かかる本発明の強誘電性液晶組成物には、
本発明の意図する効果が阻害されない限り、種々の添加
剤が配合されていてもよい。例えば、配向性向上の点
で、末端にフルオロアルキル基を有する他の液晶性化合
物や液晶相溶性化合物が配合(通常、0.01〜1wt
%)されていてもよく、その例は、例えば特開平3−4
7,891号公報等に示される。
The ferroelectric liquid crystal composition of the present invention comprises
Various additives may be incorporated as long as the effects intended by the present invention are not impaired. For example, from the viewpoint of improving the orientation, another liquid crystal compound having a fluoroalkyl group at the terminal or a liquid crystal compatible compound is compounded (usually 0.01 to 1 wt.
%), And examples thereof are disclosed in, for example, JP-A-3-4
No. 7,891, etc.

【0035】次にその好ましい一例として、一対の基板
の一軸配向処理の方向が平行であり、駆動される液晶相
がキラルスメクチックC相であり、該キラルスメクチッ
クC相においてスメクチック層構造が『く』の字に折れ
曲がったシェブロン構造をとっており、かつその配向状
態が均一なC1配向(C1U配向)であることを特徴と
する液晶素子について述べる。
Next, as a preferred example thereof, the directions of the uniaxial alignment treatment of the pair of substrates are parallel to each other, the driven liquid crystal phase is a chiral smectic C phase, and the smectic layer structure is “ku” in the chiral smectic C phase. A liquid crystal element characterized by having a chevron structure bent in the shape of and having a uniform C1 orientation (C1U orientation) will be described.

【0036】一般に、キラルスメクチックC層における
層構造は、一般的には、図2(a)に示すような『く』
の字に折れたシェブロン構造を有していると言われてい
る。層の折れ曲がる方向には図に示すように、二通りの
方向がある。このとき層の折れ曲がりの方向が変化する
所には、ジグザグ欠陥と呼ばれる配向欠陥が生じる。図
2(b)はジグザグ欠陥を偏向顕微鏡で観察したときの
模式図であるが、ジグザグ欠陥はライトニング欠陥と呼
ばれる欠陥と、ヘアピン欠陥と呼ばれる欠陥とに分類す
ることができる。これまでの研究の結果、層構造が<<>>
となている部分がライトニング欠陥に対応しており、層
構造が>><<となっている部分がヘアピン欠陥に対応して
いることが明らかとなっている(N.Hiji eta
l.,Jpn.J.Appl.Phys.,27,L1
(1988).)。ラビング方向とプレチルト角θP
関係は図2(a)に示すとおりであり、上記の2つの配
向はラビング方向との関係からC1配向、C2配向と呼
ばれている(神辺,電子情報通信学会専門講習会講演論
文集「オプトエレクトロニクス」−液晶表示と関連材料
−,1990年1月,p18〜26)。ラビング軸と層
の折れ曲がり方向が逆である場合をC1配向(シェブロ
ン1)、同じである場合をC2配向(シェブロン2)と
定義されている。
In general, the layer structure in the chiral smectic C layer is generally "ku" as shown in FIG. 2 (a).
It is said to have a chevron structure that is folded in the shape of. There are two directions in which the layers are bent, as shown in the figure. At this time, an alignment defect called a zigzag defect occurs at a place where the bending direction of the layer changes. FIG. 2B is a schematic diagram when the zigzag defect is observed by a deflection microscope. The zigzag defect can be classified into a defect called a lightning defect and a defect called a hairpin defect. As a result of previous research, the layer structure is <<>>
It has been clarified that the portion marked with is corresponding to the lightning defect, and the portion having the layer structure >><< is corresponding to the hairpin defect (N. Hiji et al.
l. , Jpn. J. Appl. Phys. , 27 , L1
(1988). ). The relationship between the rubbing direction and the pretilt angle θ P is as shown in FIG. 2 (a), and the above two orientations are called C1 orientation and C2 orientation from the relationship with the rubbing direction (Kanbe, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers). Special Workshop Lecture Collection "Optoelectronics" -Liquid Crystal Display and Related Materials-, January 1990, pp. 18-26). The case where the rubbing axis and the bending direction of the layer are opposite is defined as C1 orientation (chevron 1), and the same case is defined as C2 orientation (chevron 2).

【0037】さて、プレチルト角θP を大きくすると、
C1配向とC2配向での液晶分子の配向状態の差が顕著
になってゆき、8°以上という大きな値(好ましくは
〜°)を示す配向膜を用いると、高温側のC1配向にお
いては、明確な消光位置を示す領域と消光する位置を示
さない領域とが観察され、低温側のC2配向では、明確
な消光位置を示す領域のみが観察される。ユニフォーム
配向とツイスト配向とを消光位の有無によって区別する
ことが一般に認められているので(福田,竹添,「強誘
電性液晶の構造と物性」,コロナ社,1990年,p−
327)、今ここで、C1配向で消光位を示すものをC
1U(C1ユニフォーム)配向、C1配向で消光位を示
さないものをC1T(C1ツイスト)配向と呼ぶことに
する。C2配向については一種類の配向しか得られなか
ったので、C2配向とのみ標記することにする。図3に
示すような電圧波形を印加したとき、C1U配向では良
好なコントラストが得られるのに対し、C2配向では電
圧無印加時に消光位置を示していたにもかかわらず、コ
ントラストは著しく低下し、C1T配向にいたってはさ
らに低いコントラストしか得られない。コントラストに
は次のような傾向があることを本発明の研究者らは見い
だしており、C1U配向はコントラストの点で特に好ま
しいものである。 C1U>C2>>C1T
Now, when the pretilt angle θ P is increased,
The difference in the alignment state of liquid crystal molecules between the C1 orientation and the C2 orientation becomes remarkable, and a large value of 8 ° or more (preferably
When using an alignment film exhibiting a high temperature side, a region showing a clear extinction position and a region not showing a quenching position are observed in the C1 alignment on the high temperature side, and a clear extinction position is observed in the C2 alignment on the low temperature side. Only the area showing is observed. It is generally accepted that uniform orientation and twist orientation are distinguished by the presence or absence of the extinction position (Fukuda, Takezoe, "Structure and Physical Properties of Ferroelectric Liquid Crystals", Corona Publishing Co., 1990, p-
327), where C is the extinction position in the C1 orientation.
The 1U (C1 uniform) orientation and the C1 orientation that does not show an extinction position are called C1T (C1 twist) orientation. Since only one type of C2 orientation was obtained, only the C2 orientation will be described. When a voltage waveform as shown in FIG. 3 is applied, good contrast is obtained in the C1U orientation, while contrast is significantly reduced in the C2 orientation, even though the extinction position is shown when no voltage is applied. Even lower contrast can be obtained with the C1T orientation. The researchers of the present invention have found that the contrast has the following tendency, and the C1U orientation is particularly preferable in terms of the contrast. C1U> C2 >> C1T

【0038】かかる本発明の強誘電性液晶表示装置の具
体例を図4に示す。ガラス基板1a上に透明電極2a,
絶縁膜3a,配向膜4aの順に各層が形成されたもの
が、基板9である。ここで、透明電極2aは複数本の透
明電極が互いに平行となるようにストライプ状に配列し
て形成され、配向膜4aにはラビングによる一軸配向処
理がほどこされた構造になっている。
A specific example of such a ferroelectric liquid crystal display device of the present invention is shown in FIG. A transparent electrode 2a on the glass substrate 1a,
The substrate 9 is formed by forming the insulating film 3a and the alignment film 4a in this order. Here, the transparent electrode 2a is formed by arranging a plurality of transparent electrodes in a stripe shape so as to be parallel to each other, and the alignment film 4a has a structure subjected to a uniaxial alignment treatment by rubbing.

【0039】一方、もう片側のガラス基板1b上にも同
様の条件で透明電極2b,絶縁膜3b,配向膜4bの順
に各層が形成されたものが、基板10である。透明電極
2b,配向膜4bは基板9と同様、透明電極2bは複数
本の透明電極が互いに平行となるようにストライプ状に
配列して形成され、配向膜4bにはラビングによる一軸
配向処理がほどこされた構造になっている。
On the other hand, the substrate 10 is one in which the transparent electrode 2b, the insulating film 3b, and the alignment film 4b are formed in this order on the other glass substrate 1b under the same conditions. Similar to the substrate 9, the transparent electrode 2b and the alignment film 4b are formed by arranging a plurality of transparent electrodes in a stripe shape so as to be parallel to each other, and the alignment film 4b is subjected to a uniaxial alignment treatment by rubbing. It has a special structure.

【0040】ついで、この基板9と基板10は、互いに
配向膜4a,4bが対向しあい、かつ、互いの透明電極
2a,2bが直交し、かつ、基板9と10でラビング方
向がほぼ一致するようにし、1.5〜3μm程度、好ま
しくは1.2〜1.8μmの間隔を隔ててシール部材6
で貼り合わせる。
Next, the alignment films 4a and 4b of the substrate 9 and the substrate 10 are opposed to each other, the transparent electrodes 2a and 2b thereof are orthogonal to each other, and the rubbing directions of the substrates 9 and 10 are substantially the same. The seal member 6 is spaced at intervals of about 1.5 to 3 μm, preferably 1.2 to 1.8 μm.
Stick together.

【0041】これらの基板9,10間には強誘電性液晶
組成物7を介在させて液晶セル11が作成される。
A liquid crystal cell 11 is formed by interposing a ferroelectric liquid crystal composition 7 between these substrates 9 and 10.

【0042】更に、このセルの上下に偏光軸をほぼ直交
させた偏光板12a,12bを配置させ、偏光板の一方
の偏光軸をセルの液晶のどちらか一方の光軸にほぼ一致
させて液晶表示装置とする。
Further, polarizing plates 12a and 12b whose polarizing axes are substantially orthogonal to each other are arranged above and below the cell, and one polarizing axis of the polarizing plate is substantially aligned with one optical axis of the liquid crystal of the cell. Use as a display device.

【0043】もちろん、化合物(I)を少なくとも一種
含む液晶組成物を用いることのできる液晶素子は上記の
強誘電性液晶素子に限られるものではなく、他の構成の
強誘電性液晶素子、あるいはネマチック相を利用した液
晶素子(TN,STN,DSTN,など)、スメクチッ
クA相を利用した液晶素子(熱書き込み、エレクトロク
リニック、など)、反強誘電性液晶素子などに適用でき
ることは言うまでもない。
Of course, the liquid crystal device which can use the liquid crystal composition containing at least one compound (I) is not limited to the above-mentioned ferroelectric liquid crystal device, but may be a ferroelectric liquid crystal device having another structure or a nematic liquid crystal device. It is needless to say that the present invention can be applied to a liquid crystal element using a phase (TN, STN, DSTN, etc.), a liquid crystal element using a smectic A phase (thermal writing, electroclinic, etc.), an antiferroelectric liquid crystal element, and the like.

【0044】[0044]

【実施例】【Example】

合成例1 2−フルオロ−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘ
キシル)安息香酸ヘプチルの合成(No.101) 2−フルオロ−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘ
キシル)安息香酸0.7g(0.0024モル)に五塩
化リン0.6g(0.0029モル)を加え、約80℃
に過熱して反応させた。生成したPOCl3 および過剰
の五塩化リンを減圧留去し、2−フルオロ−4−(トラ
ンス−4−ペンチルシクロヘキシル)安息香酸クロリド
を得た。これをトルエン10mlに溶解し、4−ヒドロ
キシ安息香酸ヘプチル0.7g(0.0030モル)と
ピリジン(脱塩化水素剤)1mlを加えた。室温で10
時間放置した後、70℃に3時間保った後、室温まで冷
却した。その後、氷と塩酸を加え、エーテルで抽出し
た。エーテル層をNaHCO 3 水溶液、次いで水で洗
い、Na2SO4で乾燥した。エーテルを留去し、残留物
を高速液体クロマトグラフィー(ウォータース製デルタ
プレップ3000液体クロマトグラフィー;C−18シ
リカゲルカラム;溶媒メタノール+クロロホルム(8:
2)で精製し、エタノールより再結晶して、目的とする
2−フルオロ−4−(トランス−4−ペンチルシクロヘ
キシル)安息香酸ヘプチルを得た。この化合物の赤外吸
収スペクトルを図5に示す。また、この化合物の転移温
度は以下のとおりであった。 更に本発明の実施例に利用した化合物(IX)を次に示
す。
 Synthesis Example 1 2-Fluoro-4- (trans-4-pentylcyclohexyl)
Synthesis of heptyl benzoyl (No. 101) 2-fluoro-4- (trans-4-pentylcyclohexyl)
Xyl) benzoic acid 0.7 g (0.0024 mol) in pentasalt
0.6g (0.0029mol) of phosphorus chloride was added, and the temperature was about 80 ° C.
It was heated to react. Generated POCl3 And excess
The phosphorus pentachloride was removed under reduced pressure to give 2-fluoro-4- (tra
4-pentylcyclohexyl) benzoic acid chloride
Got This is dissolved in 10 ml of toluene and 4-hydro
With heptyl xyloxybenzoate 0.7 g (0.0030 mol)
1 ml of pyridine (dehydrochlorinating agent) was added. 10 at room temperature
After leaving it to stand for 3 hours, keep it at 70 ° C for 3 hours and then cool it to room temperature.
I rejected it. Then add ice and hydrochloric acid and extract with ether.
It was The ether layer is NaHCO 3 Wash with aqueous solution, then water
I, Na2SOFourDried in. The ether was distilled off and the residue
High performance liquid chromatography (Waters Delta
Prep 3000 Liquid Chromatography; C-18
Rica gel column; solvent methanol + chloroform (8:
Purify in 2) and recrystallize from ethanol to obtain the desired product.
2-fluoro-4- (trans-4-pentylcyclohexyl
Xyl) heptyl benzoate was obtained. Infrared absorption of this compound
The absorption spectrum is shown in FIG. Also, the transition temperature of this compound
The degrees were as follows.Further, the compound (IX) used in the examples of the present invention is shown below.
You

【化25】 [Chemical 25]

【化26】 [Chemical 26]

【化27】 [Chemical 27]

【0045】実施例1 化合物(IX)の化合物を用いて、表1に示す組成の液
晶組成物No.201を作製した。この液晶組成物の転
移温度は以下の通りであった。
Example 1 A liquid crystal composition No. having the composition shown in Table 1 was prepared by using the compound (IX). 201 was produced. The transition temperature of this liquid crystal composition was as follows.

【表1】 この液晶組成物は室温でスメクチックC相を示したが、
スメクチックA相は示さなかった。
[Table 1] This liquid crystal composition showed a smectic C phase at room temperature,
No smectic A phase was shown.

【0046】実施例2 実施例1で作製した液晶組成物No.201に化合物
(IX)の化合物No.101を10重量%添加して、
液晶組成物No.202を作製した。この液晶組成物も
室温でスメクチックC相を示した。この液晶組成物の組
成を表1に示す。化合物No.101を添加することに
よって、スメクチックA相が出現し、強誘電性液晶素子
の配向性にとって好ましいINAC相系列が実現でき
た。
Example 2 Liquid crystal composition No. 1 prepared in Example 1 201 is the compound No. of the compound (IX). 10% by weight of 101 is added,
Liquid crystal composition No. 202 was produced. This liquid crystal composition also showed a smectic C phase at room temperature. The composition of this liquid crystal composition is shown in Table 1. Compound No. By adding 101, the smectic A phase appeared, and the INAC phase series preferable for the orientation of the ferroelectric liquid crystal element was realized.

【0047】実施例3 実施例2で作製した液晶組成物No.202に、化合物
(IX)に示す光学活性化合物No.124を2重量%
添加して、強誘電性液晶組成物No.203を作製し
た。この液晶組成物の転移温度は以下の通りであった。 この液晶組成物も室温でスメクチックC相を示した。こ
の液晶組成物の組成を表2に示す。この強誘電性液晶組
成物は広い温度範囲でキラルスメクチックC相を示し、
かつ強誘電性液晶素子の配向性にとって好ましいINA
C相系列を示した。
Example 3 The liquid crystal composition No. 1 prepared in Example 2 was used. 202, an optically active compound No. 202 shown in Compound (IX). 2% by weight of 124
Ferroelectric liquid crystal composition No. 203 was produced. The transition temperature of this liquid crystal composition was as follows. This liquid crystal composition also showed a smectic C phase at room temperature. The composition of this liquid crystal composition is shown in Table 2. This ferroelectric liquid crystal composition exhibits a chiral smectic C phase in a wide temperature range,
INA preferred for the orientation of ferroelectric liquid crystal elements
The C phase sequence is shown.

【0048】実施例4 2枚のガラス基板上のそれぞれに1000Åの厚さのI
TO膜を形成し、その上に500ÅのSiO2 絶縁膜を
形成し、これに表2の配向膜をスピンコーターにて40
0Åの厚みに形成し、この後レーヨン系の布を用いてラ
ビングによる一軸配向処理を行った。これらの基板を、
ラビング方向が反平行となるように厚さ20μmで貼り
合わせて液晶セルを作製した。これにメルク社製ネマチ
ック液晶E−8を注入し、磁場容量法を用いて液晶分子
の基板からのプレチルト角度を測定した。結果を表2に
示す。
Example 4 I of 1000 Å thickness on each of two glass substrates
A TO film is formed, and a 500 Å SiO 2 insulating film is formed on the TO film.
It was formed to a thickness of 0Å, and thereafter, uniaxial orientation treatment by rubbing was performed using a rayon cloth. These substrates,
A liquid crystal cell was produced by laminating with a thickness of 20 μm so that the rubbing directions were anti-parallel. A nematic liquid crystal E-8 manufactured by Merck & Co., Inc. was injected into this and the pretilt angle of the liquid crystal molecules from the substrate was measured by the magnetic field capacitance method. The results are shown in Table 2.

【表2】 [Table 2]

【0049】実施例5 図4に示す構成の強誘電性液晶素子を作製した。ガラス
基板1a上に1000Åの厚さの複数本のITO透明電
極2aを互いに平行となるようにストライプ状に配列し
て形成し、その上に絶縁膜3aとして500ÅのSiO
を形成し、次に、配向膜4aとしてPSI−A−200
1(チッソ石油化学株式会社製ポリイミド)をスピンコ
ーターにて400Åの厚みに形成し、この後レーヨン系
の布を用いてラビングによる一軸配向処理を行い基板9
を形成した。一方、もう片側のガラス基板1b上にも同
様の条件で処理を行い、基板10を形成した。
Example 5 A ferroelectric liquid crystal device having the structure shown in FIG. 4 was produced. On a glass substrate 1a, a plurality of ITO transparent electrodes 2a having a thickness of 1000 Å are formed in stripes so as to be parallel to each other, and 500 Å SiO is formed as an insulating film 3a thereon.
And then PSI-A-200 as an alignment film 4a.
1 (polyimide manufactured by Chisso Petrochemical Co., Ltd.) was formed to a thickness of 400 Å by a spin coater, and then uniaxially oriented by rubbing using a rayon-based cloth to form a substrate 9
Formed. On the other hand, the glass substrate 1b on the other side was also treated under the same conditions to form the substrate 10.

【0050】ついで、この基板9ともう一方の基板10
とを、互いに配向膜4a,4bが対向し合い、互いの透
明電極2a,2bが直交し、ラビング方向がほぼ一致す
るように、1.5μmの間隔を隔ててシリカスペーサー
を介してエポキシ樹脂製のシール部材6で貼り合わせ
た。これらの基板9,10間には、真空注入法で注入口
から実施例3で作製した強誘電性液晶組成物No.20
3を注入したのちアクリル系のUV硬化型の樹脂で注入
口を硬化して液晶セル11を作成した。更に、このセル
の上下に偏光軸をほぼ直交させた偏光板12a,12b
を配置し、偏光板の一方の偏光軸をセルの液晶のどちら
か一方の光軸にほぼ一致させて液晶表示装置とした。
Next, the substrate 9 and the other substrate 10
And the alignment films 4a and 4b are opposed to each other, the transparent electrodes 2a and 2b are orthogonal to each other, and the rubbing directions are substantially the same. The sealing member 6 was used for the pasting. Between the substrates 9 and 10, the ferroelectric liquid crystal composition No. 3 manufactured in Example 3 was injected from the injection port by a vacuum injection method. 20
After injecting 3, the injection port was cured with an acrylic UV curable resin to prepare a liquid crystal cell 11. Further, polarizing plates 12a and 12b whose polarization axes are substantially orthogonal to each other are provided above and below this cell.
Was arranged, and one polarization axis of the polarizing plate was made to substantially coincide with one of the optical axes of the liquid crystals of the cell to obtain a liquid crystal display device.

【0051】この強誘電性液晶素子の配向の様子を調べ
たところ、スメクチックC−スメクチックA転移点から
室温までの温度領域において、微小なジグザグ欠陥に囲
まれた面積的には小さなC2配向の領域を除けば、全面
C1U配向であった。
When the state of orientation of this ferroelectric liquid crystal element was examined, in the temperature range from the smectic C-smectic A transition point to room temperature, a region of small C2 orientation surrounded by minute zigzag defects was small. Except for, the entire surface was C1U oriented.

【0052】これらの強誘電性液晶素子のキラルスメク
チックC相におけるチルト角を測定した。チルト角は液
晶セルに±10Vの矩形波を印加し、このとき得られる
2つの消光位間の角度の1/2で定義した。チルト角を
温度に対してプロットした(図6)。
The tilt angle in the chiral smectic C phase of these ferroelectric liquid crystal devices was measured. The tilt angle was defined as 1/2 of the angle between the two extinction positions obtained by applying a rectangular wave of ± 10 V to the liquid crystal cell. The tilt angle was plotted against temperature (Fig. 6).

【0053】図3(a)に示す波形の電圧(V=±10
V)を印加し、メモリパルス幅を測定した。結果を図7
に示す。メモリパルス幅は双安定スイッチングさせるこ
とのできる最小のパルス幅とした。パルス幅をメモリパ
ルス幅に設定して、図3(a)の波形を印加したところ
50以上のコントラストが得られた。
The voltage of the waveform shown in FIG. 3 (a) (V = ± 10
V) was applied and the memory pulse width was measured. Figure 7
Shown in. The memory pulse width is the minimum pulse width that allows bistable switching. When the pulse width was set to the memory pulse width and the waveform of FIG. 3A was applied, a contrast of 50 or more was obtained.

【0054】図3(b)に示す1/3バイアス波形の電
圧(V=±10V)を印加し、メモリパルス幅を測定し
た。メモリパルス幅は双安定スイッチングさせることの
できる最小のパルス幅とした。結果を図7に示す。ま
た、パルス幅をメモリパルス幅に設定して、図3(b)
の波形を印加したところ、10という高いコントラスト
が得られた。この場合、バイアス印加時においても良好
な黒状態が維持できており、バイアス電圧による分子の
揺らぎが抑制されていることが結論できる。
A voltage (V = ± 10 V) having a 1/3 bias waveform shown in FIG. 3B was applied and the memory pulse width was measured. The memory pulse width is the minimum pulse width that allows bistable switching. The results are shown in Fig. 7. In addition, the pulse width is set to the memory pulse width, and
When the waveform of (1) was applied, a high contrast of 10 was obtained. In this case, it can be concluded that a good black state can be maintained even when a bias is applied, and the fluctuation of molecules due to the bias voltage is suppressed.

【0055】比較例1 実施例3で作成した液晶組成物No.203に含まれる
成分のうち、化合物No.101を比較のための取り除
いた強誘電性液晶組成物No.212を作製した。この
液晶組成物も室温でスメクチックC相を示した。この液
晶組成物No.212の組成を表1に示す。
Comparative Example 1 Liquid crystal composition No. 1 prepared in Example 3 Of the components contained in 203, compound No. No. 101 was removed for comparison as a ferroelectric liquid crystal composition No. 212 was produced. This liquid crystal composition also showed a smectic C phase at room temperature. This liquid crystal composition No. The composition of 212 is shown in Table 1.

【0056】実施例5における強誘電性液晶組成物N
o.203を比較のための強誘電性液晶組成物No.2
12に置き換えるほかは実施例5と同様にして、強誘電
性液晶素子を作製した。配向を観察したところ、C2配
向であり、良好な消光状態が観察されなかった。
Ferroelectric liquid crystal composition N in Example 5
o. 203 is a ferroelectric liquid crystal composition No. 203 for comparison. Two
A ferroelectric liquid crystal element was produced in the same manner as in Example 5 except that the liquid crystal element was replaced with 12. When the orientation was observed, it was C2 orientation, and a good extinction state was not observed.

【0057】比較例2 化合物(IX)に示す化合物を用いて、表2に示す組成
の強誘電性液晶組成物No.206〜211を作製し
た。
Comparative Example 2 Ferroelectric liquid crystal composition No. 1 having the composition shown in Table 2 was prepared using the compound shown in Compound (IX). 206 to 211 were produced.

【0058】実施例5における強誘電性液晶組成物N
o.203を比較のための強誘電性液晶組成物No.2
06〜211のいずれかに置き換えるほかは実施例5と
同様にして、強誘電性液晶素子を作製した。
Ferroelectric liquid crystal composition N in Example 5
o. 203 is a ferroelectric liquid crystal composition No. 203 for comparison. Two
A ferroelectric liquid crystal element was produced in the same manner as in Example 5 except that the liquid crystal element was replaced with any of 06 to 211.

【0059】また、実施例5における強誘電性液晶組成
物No.203を比較のための強誘電性液晶組成物N
o.206〜211のいずれかに置き換える、かつ実施
例5におけるPSI−A−2001をPSI−S−01
4またはPVAに置き換えるほかは実施例5と同様にし
て、強誘電性液晶素子を作製した。
Further, the ferroelectric liquid crystal composition No. 3 in Example 5 was used. 203 for comparison with a ferroelectric liquid crystal composition N
o. 206 to 211 and replace PSI-A-2001 in the fifth embodiment with PSI-S-01.
A ferroelectric liquid crystal device was produced in the same manner as in Example 5 except that the liquid crystal element was replaced with 4 or PVA.

【0060】これらの強誘電性液晶素子について調べた
結果を表3に示す。いずれの強誘電性液晶素子も、実施
例5で得られたような良好な結果は得られなかった。
Table 3 shows the results of investigations on these ferroelectric liquid crystal elements. Neither of the ferroelectric liquid crystal elements provided the good results as obtained in Example 5.

【表3】 [Table 3]

【0061】実施例6 実施例3で作製した液晶組成物No.203に含まれる
成分のうち、化合物No.101の代わりに化合物N
o.127を15%含有する強誘電性液晶組成物No.
213を作製した。この液晶組成物の転移温度は以下の
通りであった。 この液晶組成物も室温でスメクチックC相を示した。こ
の液晶組成物No.213に置き換えるほかは実施例5
と同様にして、強誘電性液晶素子を作製した。配向を観
察したところ、スメクチックC−スメクチックA転移点
から室温までの温度領域において、微小なジグザグ欠陥
に囲まれた面積的には小さなC2配向の領域を除けば、
全面C1U配向であった。
Example 6 Liquid crystal composition No. 6 prepared in Example 3 Of the components contained in 203, compound No. Compound N instead of 101
o. Ferroelectric liquid crystal composition No. 127 containing 15% of 127.
213 was produced. The transition temperature of this liquid crystal composition was as follows. This liquid crystal composition also showed a smectic C phase at room temperature. This liquid crystal composition No. Example 5 except replacing with 213
A ferroelectric liquid crystal element was produced in the same manner as in. Observation of the orientation revealed that in the temperature range from the smectic C-smectic A transition point to room temperature, except for the area of C2 orientation surrounded by minute zigzag defects, which is small in area,
The entire surface was C1U oriented.

【0062】これらの強誘電性液晶素子のキラルスメク
チックC相におけるチルト角を測定した。チルト角は液
晶セルに±10Vの矩形波を印加し、このとき得られる
2つの消光位間の角度の1/2で定義した。チルト角を
温度に対してプロットした(図8)。
The tilt angle in the chiral smectic C phase of these ferroelectric liquid crystal devices was measured. The tilt angle was defined as 1/2 of the angle between the two extinction positions obtained by applying a rectangular wave of ± 10 V to the liquid crystal cell. The tilt angle was plotted against temperature (Fig. 8).

【0063】図3(a)に示す波形の電圧(V=±10
V)を印加し、メモリパルス幅を測定した。結果を図9
に示す。メモリパルス幅は双安定スイッチングさせるこ
とのできる最小のパルス幅とした。パルス幅をメモリパ
ルス幅に設定して、図3(a)の波形を印加したところ
50以上のコントラストが得られた。
The voltage of the waveform shown in FIG. 3A (V = ± 10
V) was applied and the memory pulse width was measured. The results are shown in Figure 9.
Shown in. The memory pulse width is the minimum pulse width that allows bistable switching. When the pulse width was set to the memory pulse width and the waveform of FIG. 3A was applied, a contrast of 50 or more was obtained.

【0064】図3(b)に示す1/3バイアス波形の電
圧(V=±10V)を印加し、メモリパルス幅を測定し
た。メモリパルス幅は双安定スイッチングさせることの
できる最小のパルス幅とした。結果を図9に示す。ま
た、パルス幅をメモリパルス幅に設定して、図3(b)
の波形を印加したところ、10という高いコントラスト
が得られた。この場合、バイアス印加時においても良好
な黒状態が維持できており、バイアス電圧による分子の
揺らぎが抑制されていることが結論できる。
A voltage (V = ± 10 V) having a 1/3 bias waveform shown in FIG. 3B was applied and the memory pulse width was measured. The memory pulse width is the minimum pulse width that allows bistable switching. The results are shown in Fig. 9. In addition, the pulse width is set to the memory pulse width, and
When the waveform of (1) was applied, a high contrast of 10 was obtained. In this case, it can be concluded that a good black state can be maintained even when a bias is applied, and the fluctuation of molecules due to the bias voltage is suppressed.

【0065】実施例7 化合物(IX)に示す化合物を用いて、表1に示す組成
の強誘電性液晶組成物No.214を作製した。この液
晶組成物の転移温度は以下の通りであった。 この液晶組成物も室温でスメクチックC相を示した。実
施例5における強誘電性液晶組成物No.203を強誘
電性液晶組成物No.214に置き換えるほかは実施例
5と同様にして、強誘電性液晶素子を作製した。配向を
観察したところ、スメクチックC−スメクチックA転移
点から室温までの温度領域において、微小なジグザグ欠
陥に囲まれた面積的には小さなC2配向の領域を除け
ば、全面C1U配向であった。
Example 7 Ferroelectric liquid crystal composition No. 1 having the composition shown in Table 1 was prepared using the compound shown in Compound (IX). 214 was produced. The transition temperature of this liquid crystal composition was as follows. This liquid crystal composition also showed a smectic C phase at room temperature. The ferroelectric liquid crystal composition No. 5 in Example 5 was used. No. 203 is a ferroelectric liquid crystal composition No. A ferroelectric liquid crystal element was produced in the same manner as in Example 5 except that the liquid crystal element was replaced with 214. When the orientation was observed, it was found to be C1U orientation over the entire surface in the temperature range from the smectic C-smectic A transition point to room temperature, except for the area of C2 orientation surrounded by minute zigzag defects and having a small area.

【0066】これらの強誘電性液晶素子のキラルスメク
チックC相におけるチルト角を測定した。チルト角は液
晶セルに±10Vの矩形波を印加し、このとき得られる
2つの消光位間の角度の1/2で定義した。チルト角を
温度に対してプロットした(図10)。
The tilt angle in the chiral smectic C phase of these ferroelectric liquid crystal devices was measured. The tilt angle was defined as 1/2 of the angle between the two extinction positions obtained by applying a rectangular wave of ± 10 V to the liquid crystal cell. The tilt angle was plotted against temperature (Fig. 10).

【0067】図3(a)に示す波形の電圧(V=±10
V)を印加し、メモリパルス幅を測定した。結果を図9
に示す。メモリパルス幅は双安定スイッチングさせるこ
とのできる最小のパルス幅とした。パルス幅をメモリパ
ルス幅に設定して、図3(a)の波形を印加したところ
50以上のコントラストが得られた。
The voltage of the waveform shown in FIG. 3A (V = ± 10
V) was applied and the memory pulse width was measured. The results are shown in Figure 9.
Shown in. The memory pulse width is the minimum pulse width that allows bistable switching. When the pulse width was set to the memory pulse width and the waveform of FIG. 3A was applied, a contrast of 50 or more was obtained.

【0068】図3(b)に示す1/3バイアス波形の電
圧(V=±10V)を印加し、メモリパルス幅を測定し
た。メモリパルス幅は双安定スイッチングさせることの
できる最小のパルス幅とした。結果を図11に示す。ま
た、パルス幅をメモリパルス幅に設定して、図3(b)
の波形を印加したところ、高いコントラスト比10が得
られた。この場合、バイアス印加時においても良好な黒
状態が維持できており、バイアス電圧による分子の揺ら
ぎが抑制されていることが結論できる。
A voltage (V = ± 10 V) having a 1/3 bias waveform shown in FIG. 3B was applied and the memory pulse width was measured. The memory pulse width was set to the minimum pulse width that allows bistable switching. The results are shown in Fig. 11. In addition, the pulse width is set to the memory pulse width, and
A high contrast ratio of 10 was obtained by applying the waveform of. In this case, it can be concluded that a good black state can be maintained even when a bias is applied, and the fluctuation of molecules due to the bias voltage is suppressed.

【0069】実施例8 化合物(IX)に示す化合物を用いて、表1に示す組成
の強誘電性液晶組成物No.215を作製した。この液
晶組成物の転移温度は以下の通りであった。 この液晶組成物も室温でスメクチックC相を示した。実
施例5における強誘電性液晶組成物No.203を強誘
電性液晶組成物No.215に置き換えるほかは実施例
5と同様にして、強誘電性液晶素子を作製した。配向を
観察したところ、スメクチックC−スメクチックA転移
点から室温までの温度領域において、微小なジグザグ欠
陥に囲まれた面積的には小さなC2配向の領域を除け
ば、全面C1U配向であった。
Example 8 Ferroelectric liquid crystal composition No. 1 having the composition shown in Table 1 was prepared using the compound shown in Compound (IX). 215 was produced. The transition temperature of this liquid crystal composition was as follows. This liquid crystal composition also showed a smectic C phase at room temperature. The ferroelectric liquid crystal composition No. 3 in Example 5 was used. No. 203 is a ferroelectric liquid crystal composition No. A ferroelectric liquid crystal device was produced in the same manner as in Example 5 except that the liquid crystal element was replaced with 215. When the orientation was observed, it was found to be C1U orientation over the entire surface in the temperature range from the smectic C-smectic A transition point to room temperature, except for the area of C2 orientation surrounded by minute zigzag defects and having a small area.

【0070】これらの強誘電性液晶素子のキラルスメク
チックC相におけるチルト角を測定した。チルト角は液
晶セルに±10Vの矩形波を印加し、このとき得られる
2つの消光位間の角度の1/2で定義した。チルト角を
温度に対してプロットした(図12)。
The tilt angle in the chiral smectic C phase of these ferroelectric liquid crystal devices was measured. The tilt angle was defined as 1/2 of the angle between the two extinction positions obtained by applying a rectangular wave of ± 10 V to the liquid crystal cell. The tilt angle was plotted against temperature (Fig. 12).

【0071】図3(a)に示す波形の電圧(V=±10
V)を印加し、メモリパルス幅を測定した。結果を図1
3に示す。メモリパルス幅は双安定スイッチングさせる
ことのできる最小のパルス幅とした。パルス幅をメモリ
パルス幅に設定して、図3(a)の波形を印加したとこ
ろ50以上のコントラストが得られた。
The voltage (V = ± 10) of the waveform shown in FIG.
V) was applied and the memory pulse width was measured. The result is shown in Figure 1.
3 shows. The memory pulse width is the minimum pulse width that allows bistable switching. When the pulse width was set to the memory pulse width and the waveform of FIG. 3A was applied, a contrast of 50 or more was obtained.

【0072】図3(b)に示す1/3バイアス波形の電
圧(V=±10V)を印加し、メモリパルス幅を測定し
た。メモリパルス幅は双安定スイッチングさせることの
できる最小のパルス幅とした。結果を図13に示す。ま
た、パルス幅をメモリパルス幅に設定して、図3(b)
の波形を印加したところ、高いコントラスト比20が得
られた。この場合、バイアス印加時においても良好な黒
状態が維持できており、バイアス電圧による分子の揺ら
ぎが抑制されていることが結論できる。
A voltage (V = ± 10 V) having a 1/3 bias waveform shown in FIG. 3B was applied and the memory pulse width was measured. The memory pulse width is the minimum pulse width that allows bistable switching. The results are shown in Fig. 13. In addition, the pulse width is set to the memory pulse width, and
A high contrast ratio of 20 was obtained by applying the waveform of. In this case, it can be concluded that a good black state can be maintained even when a bias is applied, and the fluctuation of molecules due to the bias voltage is suppressed.

【0073】実施例9 化合物(IX)に示す化合物を用いて、表1に示す組成
の強誘電性液晶組成物No.204,205,216,
217,218,219を作製した。この液晶組成物も
室温でスメクチックC相を示した。
Example 9 Ferroelectric liquid crystal composition No. 1 having the composition shown in Table 1 was prepared using the compound shown in Compound (IX). 204, 205, 216,
217,218,219 was produced. This liquid crystal composition also showed a smectic C phase at room temperature.

【0074】実施例5における強誘電性液晶組成物N
o.203を表2に示したNo.204,205,21
6,217,218,219の強誘電性液晶組成物のい
ずれか一つに置き換えるほかは実施例5と同様にして、
強誘電性液晶素子を作製した。スメクチックC−スメク
チックA転移点から室温までの温度領域において配向を
観察したところ、微小なジグザグ欠陥に囲まれた面積的
には小さなC2配向の領域を除けば、全面C1U配向で
あった。
Ferroelectric liquid crystal composition N in Example 5
o. No. 203 shown in Table 2 204, 205, 21
6,217,218,219 in the same manner as in Example 5 except that any one of the ferroelectric liquid crystal compositions is replaced.
A ferroelectric liquid crystal device was produced. When the orientation was observed in the temperature range from the smectic C-smectic A transition point to room temperature, the entire surface was C1U orientation except for the area of C2 orientation surrounded by minute zigzag defects and small in area.

【0075】良好なC1U配向を示している温度領域で
図3(a)に示す波形の電圧(V=±10V)を印加
し、メモリパルス幅を測定した。メモリパルス幅は双安
定スイッチングさせることのできる最小のパルス幅とし
た。パルス幅をメモリパルス幅に設定して、図3(a)
の波形を印加したところ表4に示すコントラストが得ら
れた。
A memory pulse width was measured by applying a voltage (V = ± 10 V) having a waveform shown in FIG. 3 (a) in a temperature region showing good C1U orientation. The memory pulse width is the minimum pulse width that allows bistable switching. Set the pulse width to the memory pulse width, and
When the waveform of (4) was applied, the contrast shown in Table 4 was obtained.

【0076】図3(b)に示す1/3バイアス波形の電
圧(V=±10V)を印加し、メモリパルス幅を測定し
た。メモリパルス幅は双安定スイッチングさせることの
できる最小のパルス幅とした。パルス幅をメモリパルス
幅に設定して、図3(b)の波形を印加したところ、表
4に示すコントラストが得られた。
A memory pulse width was measured by applying a voltage (V = ± 10V) having a 1/3 bias waveform shown in FIG. 3 (b). The memory pulse width is the minimum pulse width that allows bistable switching. When the pulse width was set to the memory pulse width and the waveform of FIG. 3B was applied, the contrast shown in Table 4 was obtained.

【表4】 [Table 4]

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明によれば、 AC転移温度から室温近傍の幅広い温度域に於てC1
U配向が得られる。 1/3バイアス駆動時にC1Uスイッチングできる温
度範囲が広い。 という特徴を持つ強誘電性液晶表示素子が得られる。従
って、本発明により、高コントラスト比の表示を安定に
かつ広い温度範囲で実現できる強誘電性液晶表示装置が
得られる。そして、もちろん、1/3バイアス駆動法以
外の駆動法適用することができる。
According to the present invention, C1 can be used in a wide temperature range from the AC transition temperature to near room temperature.
A U orientation is obtained. The temperature range in which C1U switching can be performed during 1/3 bias driving is wide. A ferroelectric liquid crystal display device having the above feature can be obtained. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a ferroelectric liquid crystal display device capable of stably displaying a high contrast ratio in a wide temperature range. And, of course, a driving method other than the 1/3 bias driving method can be applied.

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

【図1】強誘電性液晶のスイッチングについて説明する
ための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining switching of a ferroelectric liquid crystal.

【図2】カイラルスメクテイックC相のシェブロン層構
造およびC1配向、C2配向について説明するための図
である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a chevron smectic C-phase chevron layer structure and C1 and C2 orientations.

【図3】(a)は0バイアスの、(b)は1/3バイア
スの印加電圧波形の一例を示す図である。
FIG. 3A is a diagram showing an example of applied voltage waveforms of 0 bias and 3B of FIG. 3B.

【図4】本発明の強誘電性液晶素子について説明するた
めの素子の断面模式図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a device for explaining a ferroelectric liquid crystal device of the present invention.

【図5】本発明の化合物No.101の赤外線吸収スペ
クトルをしめす図である。
FIG. 5: Compound No. of the present invention FIG. 3 is a diagram showing an infrared absorption spectrum of 101.

【図6】本発明の化合物を用いた強誘電性液晶組成物の
チルト角の温度変化を示す図である。
FIG. 6 is a graph showing changes in tilt angle with temperature of a ferroelectric liquid crystal composition using the compound of the present invention.

【図7】本発明の化合物を用いた強誘電性液晶組成物の
メモリパルス幅の温度変化を示す図である。
FIG. 7 is a graph showing a temperature change of a memory pulse width of a ferroelectric liquid crystal composition using the compound of the present invention.

【図8】本発明の化合物を用いた強誘電性液晶組成物の
チルト角の温度変化を示す図である。
FIG. 8 is a graph showing a change in tilt angle with temperature of a ferroelectric liquid crystal composition using the compound of the present invention.

【図9】本発明の化合物を用いた強誘電性液晶組成物の
メモリパルス幅の温度変化を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a temperature change of a memory pulse width of a ferroelectric liquid crystal composition using the compound of the present invention.

【図10】本発明の化合物を用いた強誘電性液晶組成物の
チルト角の温度変化を示す図である。
FIG. 10 is a graph showing a change in tilt angle with temperature of a ferroelectric liquid crystal composition using the compound of the present invention.

【図11】本発明の化合物を用いた強誘電性液晶組成物の
メモリパルス幅の温度変化を示す図である。
FIG. 11 is a graph showing changes in memory pulse width with temperature of a ferroelectric liquid crystal composition using the compound of the present invention.

【図12】本発明の化合物を用いた強誘電性液晶組成物の
チルト角の温度変化を示す図である。
FIG. 12 is a graph showing a change in tilt angle with temperature of a ferroelectric liquid crystal composition using the compound of the present invention.

【図13】本発明の化合物を用いた強誘電性液晶組成物の
メモリパルス幅の温度変化を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing changes in memory pulse width with temperature of a ferroelectric liquid crystal composition using the compound of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b ガラス基板 2a,2b 透明電極 3a,3b 絶縁膜 4a,4b 配向膜 6 シール部材 7 強誘電性液晶組成物 9,10 基板 11 液晶セル 12a,12b 偏光板 15 ライトニング欠陥 16 ヘアピン欠陥 1a, 1b Glass substrate 2a, 2b Transparent electrode 3a, 3b Insulating film 4a, 4b Alignment film 6 Sealing member 7 Ferroelectric liquid crystal composition 9, 10 Substrate 11 Liquid crystal cell 12a, 12b Polarizing plate 15 Lightning defect 16 Hairpin defect

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉立 知明 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 谷口 維子 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tomoaki Kurata 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Within Sharp Co., Ltd. Inside the company

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面に電極を選択的に形成し、さらにそ
の上に絶縁膜、配向膜を形成した後、一軸配向処理を施
した一対の基板を、その一軸配向処理の方向を上下基板
において略平行になるよう互いに対向して配置するとと
もに、これらの基板間にカイラルスメクチックC相を有
する液晶を介在させ液晶パネルとし、前記電極に選択的
に電圧を印加することによって液晶の光軸を切り替える
駆動手段と、 光軸の切り替えを光学的に識別する手段を
有する強誘電性液晶表示装置において、 カイラルスメクチックC相に於ける層構造が「く」の字
に折れ曲がったシェブロン構造であり、上記一軸配向処
理方向と層構造の関係から生じる配向領域が、一軸配向
処理方向に発生するライトニング欠陥とその欠陥の後方
に発生するヘアピン欠陥に囲まれた領域の内側、もしく
は、配向処理方向に発生するヘアピン欠陥と後方に発生
するライトニング欠陥に囲まれた領域の外側であること
を特徴とし、その配向状態がユニフォームであり、か
つ、液晶分子の基板近傍での反転を伴うスイッチング過
程を有することと、スメクテイック層の基板にたいする
プレティルト角が8°以上20°以下の有機配向膜で構
成され、かつ上記強誘電性液晶層が i)下式(I): 【化1】 で表される化合物(I)であるか、 ii)下式(II): 【化2】 で表される化合物(II)と化合物(I)をそれぞれ一種
含有するか、 iii)下式(III) : 【化3】 で表される化合物(III)と化合物(II)と化合物(I)
をそれぞれ一種含有するシェブロン構造の強誘電性液晶
組成物からなる液晶表示装置。
1. A pair of substrates, on which electrodes are selectively formed on the surface, an insulating film and an alignment film are further formed on the electrodes, and then a uniaxial alignment treatment is performed on the upper and lower substrates. The liquid crystal panels are arranged so as to be substantially parallel to each other, and a liquid crystal having a chiral smectic C phase is interposed between these substrates to form a liquid crystal panel, and the optical axis of the liquid crystal is switched by selectively applying a voltage to the electrodes. In a ferroelectric liquid crystal display device having a driving means and a means for optically distinguishing the switching of the optical axis, the layer structure in the chiral smectic C phase is a chevron structure bent in a V shape. The alignment region resulting from the relationship between the alignment treatment direction and the layer structure is surrounded by the lightning defect generated in the uniaxial alignment treatment direction and the hairpin defect generated behind the defect. It is characterized by being inside the region or outside the region surrounded by the hairpin defect generated in the alignment treatment direction and the lightning defect generated in the rear direction, and the alignment state is uniform, and the vicinity of the substrate of liquid crystal molecules. And a ferroelectric liquid crystal layer having a pretilt angle of the smectic layer with respect to the substrate of 8 ° or more and 20 ° or less, and i) the following formula (I): [Chemical 1] Or a compound (I) represented by: ii) the following formula (II): A compound (II) and a compound (I) each represented by the following formula, or iii) the following formula (III): Compound (III), compound (II) and compound (I)
A liquid crystal display device comprising a ferroelectric liquid crystal composition having a chevron structure, each containing one of the above.
【請求項2】化合物(I)が特に下式(IV): 【化4】 で表される化合物(IV)であるか、下式(V): 【化5】 で表される化合物(V)である請求項1項の装置。2. A compound (I) is particularly represented by the following formula (IV): Or a compound (IV) represented by the following formula (V): The device according to claim 1, which is a compound (V) represented by: 【請求項3】上記液晶組成物のチルト角が、4°以上2
5℃以下の駆動温度領域において、プレチルト角より5
°以上大きくないことを特徴とする請求項1〜2項のい
ずれかに記載の装置。
3. The tilt angle of the liquid crystal composition is 4 ° or more and 2
5 from the pretilt angle in the driving temperature range of 5 ° C or less
The device according to any one of claims 1 and 2, which is not larger than 0 ° or more.
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