JPH05333340A - Ferroelectric liquid crystal element - Google Patents

Ferroelectric liquid crystal element

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Publication number
JPH05333340A
JPH05333340A JP14178192A JP14178192A JPH05333340A JP H05333340 A JPH05333340 A JP H05333340A JP 14178192 A JP14178192 A JP 14178192A JP 14178192 A JP14178192 A JP 14178192A JP H05333340 A JPH05333340 A JP H05333340A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
rubbing
crystal molecules
axis direction
ferroelectric liquid
Prior art date
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Pending
Application number
JP14178192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Saito
寧 齋藤
Toru Kashiwagi
亨 柏木
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain bistability at the time of orientation and the threshold value characteristic suitable for matrix driving by subjecting liquid crystal molecules to a rubbing treatment in the average molecule major axis direction of the liquid crystal molecules in an ideal bistable state in addition to the normal direction of a liquid crystal layer. CONSTITUTION:A first rubbing axis direction R1 is the direction coinciding with the normal direction L1 of the liquid crystal layer. The liquid crystal molecules 10 are controlled in orientation uniformly over the entire surface of the element by the rubbing treatment. A second rubbing axis direction R2 is the direction coinciding with the average molecule major axis direction M1 of the liquid crystal molecules 10 or intersecting therewith at an angle within 5 deg. when the liquid crystal molecules 10 are oriented in the direction shown by solid lines in Fig by impressing the electric field having one direction between the substrate 2. A third rubbing axis direction R3 is the direction coinciding with the average molecule major axis direction M2 of the liquid crystal molecules 10 or intersecting therewith at an angle within 5 when the liquid crystal molecules 10 are oriented in the direction shown by alternate long and short dash lines in Fig by impressing the electric field having an opposite direction between the substrate 2.

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、TV画面や一般OA機
器用、自動車等の表示パネル用、または、車載ナビゲー
ションのディスプレイ等に使用される、強誘電性液晶材
料を使用した動画表示可能な強誘電性液晶素子に関する
ものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is capable of displaying moving images using a ferroelectric liquid crystal material used for TV screens, general OA equipment, display panels for automobiles, etc., or displays for in-vehicle navigation. The present invention relates to a ferroelectric liquid crystal element.

【0002】[0002]

【従来の技術】上記各用途に使用される表示素子とし
て、走査電極および信号電極をマトリクス状に配置した
一対の基材間に液晶材料を充填することで、両電極の重
なりの部分に画素を構成した液晶素子が普及している。
しかしこの単純マトリクス型の液晶素子は応答速度が遅
い上、画素数が増えるといわゆるクロストークが発生し
て、鮮明で高精彩の画面表示が困難になるという問題が
あった。
2. Description of the Related Art As a display element used in each of the above-mentioned applications, a liquid crystal material is filled between a pair of base materials in which scanning electrodes and signal electrodes are arranged in a matrix, so that pixels are formed in the overlapping portions of both electrodes. The configured liquid crystal element is widespread.
However, this simple matrix type liquid crystal element has a problem that the response speed is slow and so-called crosstalk occurs when the number of pixels increases, which makes it difficult to display a clear and high-definition screen.

【0003】そこで、基材上の各画素に相当する部分に
薄膜トランジスタ(TFT)を始めとする非線形素子を
形成し、各画素を独立に動作させることでクロストーク
を防止して、鮮明で高精彩の画面表示を可能としたアク
ティブマトリクス型の液晶素子が開発され、既に実用化
もされている。しかし、上記アクティブマトリクス型の
液晶素子は、画面上の全ての画素について、一つの欠陥
もなく非線形素子を形成するのが困難であり、歩留りの
低さによる高コスト化や、あるいは大画面化の困難さが
問題となっている。
Therefore, a non-linear element such as a thin film transistor (TFT) is formed in a portion corresponding to each pixel on the base material, and each pixel is operated independently to prevent crosstalk, resulting in a clear and high-definition image. An active matrix type liquid crystal element capable of screen display has been developed and has already been put to practical use. However, in the above active matrix type liquid crystal element, it is difficult to form a non-linear element without any defect for all pixels on the screen, which leads to high cost due to low yield or large screen. Difficulties are a problem.

【0004】上記従来の液晶素子の問題点を解消するも
のとして、強誘電性液晶材料を用いた表面安定化型強誘
電性液晶素子(SSFLCD)が、ClarkとLag
erwallによって提案された(特開昭56−107
216号、米国特許明細書第4367924号)。上記
SSFLCD等の強誘電性液晶素子は、液晶分子のらせ
ん構造の形成を抑制し得る距離に配置された、少なくと
も一方の表面に配向処理を施した一対の基材2,2と、
当該基材2,2間に挟着された、カイラルスメクチック
C相(SC * 相)を示し、液晶分子の配向が、基材2の
表面の配向処理により制御された強誘電性液晶材料1
と、基材2,2の外側に配置された一対の偏光子3,3
とで構成されている(図2参照)。
In order to solve the above problems of the conventional liquid crystal element,
As a surface-stabilized ferroelectric material using a ferroelectric liquid crystal material.
Electronic Liquid Crystal Device (SSFLCD) is based on Clark and Lag
proposed by erwall (JP-A-56-107)
216, U.S. Pat. No. 4,367,924). the above
Ferroelectric liquid crystal elements, such as SSFLCD, are
At least a distance that can suppress the formation of cancer structures.
Also, a pair of base materials 2 and 2 whose one surface is subjected to orientation treatment,
Chiral smectic sandwiched between the base materials 2 and 2.
Phase C (SC *Phase), and the orientation of liquid crystal molecules is
Ferroelectric liquid crystal material controlled by surface alignment treatment 1
And a pair of polarizers 3, 3 arranged outside the substrates 2, 2.
And (see FIG. 2).

【0005】上記強誘電性液晶素子において、基材2の
表面の配向処理により配向が制御された液晶分子10
は、図3に示すように基材2,2間のセル間隔が十分に
広い場合には、液晶層法線L1を軸とするらせん状の構
造をとり、各液晶分子10の双極子11はばらばらの方
向を向く。しかし、セルの間隔をらせん構造の1ピッチ
(図3中の寸法α)より小さくすると、液晶分子10は
らせん構造の形成が抑制され、らせん構造がほどけて、
図4中に実線または一点鎖線で示すように、分子内の双
極子11が上向または下向きの2状態のうち何れかのみ
をとるようになる。
In the above ferroelectric liquid crystal element, the liquid crystal molecules 10 whose orientation is controlled by the orientation treatment of the surface of the base material 2
When the cell spacing between the substrates 2 and 2 is sufficiently wide as shown in FIG. 3, has a helical structure with the liquid crystal layer normal L1 as an axis, and the dipole 11 of each liquid crystal molecule 10 is Turn to different directions. However, when the cell spacing is smaller than one pitch of the spiral structure (dimension α in FIG. 3), the liquid crystal molecule 10 suppresses the formation of the spiral structure, and the spiral structure is unraveled.
As shown by the solid line or the one-dot chain line in FIG. 4, the dipole 11 in the molecule can take only one of the two states of upward and downward.

【0006】この状態において、上記一対の基材2,2
間に正逆何れかの方向の電圧を印加すると、その電界の
方向に応じて、全ての液晶分子10の双極子11の向き
が上下何れか1方向に揃い、それにともなって全ての液
晶分子10が電界の方向に応じた2つの状態間でスイッ
チングされるようになる。この2状態は、電圧の印加を
停止した後も安定に存続し、素子は双安定性(メモリー
性)を示す。
In this state, the pair of base materials 2, 2
When a voltage in either forward or reverse direction is applied between them, the dipoles 11 of all the liquid crystal molecules 10 are aligned in one of the upper and lower directions according to the direction of the electric field, and accordingly, all the liquid crystal molecules 10 are aligned. Will be switched between two states depending on the direction of the electric field. These two states continue to exist stably even after the voltage application is stopped, and the device exhibits bistability (memory property).

【0007】一方偏光子3,3は、図5に示すように偏
光軸30,30を互いに直交させ、かつ、何れか一方の
偏光子3の偏光軸30を、液晶分子10のとり得る2状
態のうち何れか一方における、液晶分子10の平均分子
長軸方向と一致させて積層されている。したがって図2
の層構成の強誘電性液晶素子においては、一対の基材
2,2間に印加する電圧の方向を正逆何れかに切り替え
ると、それに応じて、液晶分子10が前記2状態間でス
イッチングされて、一方の偏光子3の偏光軸30と一致
する状態と一致しない状態とを生じ、明(ON)、暗
(OFF)2状態の表示が可能となる。
On the other hand, in the polarizers 3 and 3, as shown in FIG. 5, the polarization axes 30 and 30 are orthogonal to each other, and the polarization axis 30 of either one of the polarizers 3 has two states which the liquid crystal molecule 10 can take. The liquid crystal molecules 10 in any one of them are laminated so as to coincide with the average long axis direction of the molecules. Therefore, FIG.
In the ferroelectric liquid crystal device having the layer structure of No. 2, when the direction of the voltage applied between the pair of base materials 2 and 2 is switched to either the forward or reverse direction, the liquid crystal molecule 10 is switched between the two states accordingly. As a result, a state in which the polarization axis 30 of one of the polarizers 3 is matched and a state in which the polarization axis 30 is not matched are generated, and display in two states of bright (ON) and dark (OFF) is possible.

【0008】上記のように強誘電性液晶素子は、液晶分
子が双安定性を有する上、従来の液晶と違い双極子によ
って明暗2状態のスイッチングが行われるので、応答速
度が数10μs程度と極めて速い。このため上記強誘電
性液晶素子によれば、単純マトリクス駆動により、クロ
ストークのない鮮明で高精彩な画像を、高速動画表示す
ることが可能である。
As described above, in the ferroelectric liquid crystal device, the liquid crystal molecules have bistability and, unlike the conventional liquid crystal, switching between the bright and dark states is performed by the dipole, so that the response speed is extremely several tens of μs. fast. Therefore, according to the ferroelectric liquid crystal element, it is possible to display a clear and highly vivid image without crosstalk at high speed by simple matrix driving.

【0009】上記強誘電性液晶素子は、以下のようにし
て製造される。まず等方相を示す強誘電性液晶材料1を
一対の基材2,2で挟着するとともに、当該基材2,2
を、液晶分子のらせん構造の形成が抑制される距離に配
置する。つぎに、全体を強誘電性液晶材料1の等方相転
移温度以上に加熱し、徐冷する。そうすると、強誘電性
液晶材料1が等方相からスメクチックA相(SA 相)を
経てカイラルスメクチックC相(SC * 相)に相転移す
るとともに、液晶分子が、基材2,2の表面に施された
配向処理により、基材の全面に亘って均一に配向制御さ
れる。
The ferroelectric liquid crystal element is manufactured as follows. First, a ferroelectric liquid crystal material 1 exhibiting an isotropic phase is sandwiched between a pair of base materials 2 and 2, and the base materials 2 and 2 are
Are arranged at a distance where the formation of a helical structure of liquid crystal molecules is suppressed. Next, the whole is heated to a temperature above the isotropic phase transition temperature of the ferroelectric liquid crystal material 1 and gradually cooled. Then, the ferroelectric liquid crystal material 1 undergoes a phase transition from the isotropic phase to the chiral smectic C phase (S C * phase) through the smectic A phase (S A phase), and the liquid crystal molecules are at the surface of the substrates 2 and 2. By the orientation treatment performed on the substrate, the orientation is uniformly controlled over the entire surface of the base material.

【0010】この後、基材2,2の外側に一対の偏光子
3,3を積層すれば、図2に示す層構成の強誘電性液晶
素子が得られる。上記強誘電性液晶素子においては、液
晶分子の配向制御が応答特性等の性能を大きく左右する
ので、基材表面の配向処理が重要となる。基材の配向処
理法としては、図2に示すように、液晶配向膜21と呼
ばれる厚み0.1μm以下程度の有機高分子膜を基材2
の表面に形成し、その表面を適当な布地で1方向にラビ
ングする方法が一般的である。この処理を施すと、上記
加熱、徐冷処理により強誘電性液晶材料をスメクチック
A相(SA 相)からカイラルスメクチックC相(S C *
相)に相転移させる際に、液晶分子は、その液晶層法線
がラビング方向と一致するように、基材の全面に亘って
均一に配向制御される。
After that, a pair of polarizers are provided outside the substrates 2 and 2.
By stacking layers 3 and 3, the ferroelectric liquid crystal having the layer structure shown in FIG.
The device is obtained. In the above ferroelectric liquid crystal element, the liquid
Control of crystal molecule orientation greatly affects performance such as response characteristics
Therefore, the orientation treatment of the substrate surface is important. Orientation of substrate
As a logical method, as shown in FIG.
The base material 2 is an organic polymer film having a thickness of about 0.1 μm or less.
On the surface of the rabbi and rub the surface in one direction with a suitable cloth.
The general method is When this process is applied,
Smectic of ferroelectric liquid crystal material by heating and slow cooling
Phase A (SAPhase) to chiral smectic C phase (S C *
When the liquid crystal molecules undergo a phase transition to
So that it matches the rubbing direction,
The orientation is controlled uniformly.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし液晶配向膜表面
のラビングによる基材の配向処理方法では、ラビングの
強度が強過ぎると、前述した加熱、徐冷処理の際に、図
6に示すように、液晶分子10の平均分子長軸がラビン
グの軸方向rと一致する方向に強制的に配向されてしま
い、液晶分子10は双安定性を示さない単安定状態にな
って、強誘電性液晶素子の特徴である双安定性(メモリ
ー性)が失われるおそれがある。
However, in the method of aligning a base material by rubbing the surface of a liquid crystal alignment film, if the rubbing strength is too high, as shown in FIG. The liquid crystal molecules 10 are forcibly oriented in a direction in which the average long axis of the liquid crystal molecules coincides with the rubbing axial direction r, and the liquid crystal molecules 10 are in a monostable state that does not show bistability. Bistability (memory property), which is a feature of, may be lost.

【0012】また、上記のように液晶分子がラビング方
向に強制的に配向されなかった場合でも、ラビングの強
度が強過ぎると、液晶分子はその影響を強く受けるよう
になり、とくに、分子長軸をラビングの軸方向に強く引
き戻そうとする力が液晶分子に作用して、素子の双安定
性が低下したり失われたりすることがある。つまり電圧
印加時には、図7に破線で示すように、前述した双極子
の作用によって分子長軸が所定の方向に配向していた液
晶分子10が、印加電圧を停止すると、ラビングの軸方
向rに引き戻されて、同図に実線で示すように、分子長
軸と液晶層法線L1とのなす角度が小さくなってしま
い、素子の双安定性が低下もしくは失われてしまうので
ある。
Even if the liquid crystal molecules are not forcibly aligned in the rubbing direction as described above, if the rubbing strength is too strong, the liquid crystal molecules are strongly affected by the rubbing. The force that strongly pulls back in the axial direction of rubbing may act on the liquid crystal molecules, and the bistability of the device may be reduced or lost. That is, when a voltage is applied, as shown by the broken line in FIG. 7, the liquid crystal molecules 10 whose molecular long axes are oriented in a predetermined direction by the action of the dipoles described above move in the rubbing axial direction r when the applied voltage is stopped. As the solid line is pulled back, the angle formed by the long axis of the molecule and the liquid crystal layer normal L1 becomes smaller, and the bistability of the device is reduced or lost.

【0013】一方、液晶配向膜表面のラビングの強度が
弱過ぎた場合には、素子の全面で液晶分子を均一に配向
できなくなるという問題を生じる。さらに従来の強誘電
性液晶素子においては、前記双極子の作用による液晶分
子のスイッチングのしきい電圧値が低いため、単純マト
リクス駆動で十分な表示コントラストが得られないとい
う問題もある。つまり単純マトリクス駆動では、書込み
を行わない画素にも、書込みを行う画素の1/3程度の
電圧が常時印加されるため、しきい電圧値が低い場合、
必要のない画素まで応答してしまい、表示のコントラス
トが低下して表示不良を起こすのである。
On the other hand, if the rubbing strength on the surface of the liquid crystal alignment film is too weak, there arises a problem that the liquid crystal molecules cannot be uniformly aligned on the entire surface of the device. Further, in the conventional ferroelectric liquid crystal element, there is also a problem that a sufficient display contrast cannot be obtained by simple matrix driving because the switching threshold voltage value of liquid crystal molecules due to the action of the dipole is low. That is, in the simple matrix drive, a voltage that is about ⅓ of that of a pixel that performs writing is always applied to a pixel that does not perform writing. Therefore, when the threshold voltage value is low,
Even unnecessary pixels are responded, and the display contrast is lowered, resulting in display failure.

【0014】本発明は、以上の事情に鑑みてなされたも
のであって、配向時の双安定性と、マトリクス駆動に適
したしきい値特性とを有し、高精細、高画素数表示が可
能な強誘電性液晶素子を提供することを目的としてい
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a bistability at the time of orientation and a threshold characteristic suitable for matrix driving, and is capable of high-definition and high-pixel-number display. The object is to provide a possible ferroelectric liquid crystal device.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するための、本発明の強誘電性液晶素子は、液晶配向
膜の表面を、基材間に挟着された液晶分子が形成する液
晶層の法線方向に一致する第1の方向と、一対の基材間
に一方向の電界を印加して液晶分子を配向させた際に、
当該液晶分子の平均分子長軸方向に一致もしくは5°以
内の角度で交わる第2の方向と、一対の基材間に逆方向
の電界を印加して液晶分子を配向させた際に、当該液晶
分子の平均分子長軸方向に一致もしくは5°以内の角度
で交わる第3の方向の3方向にラビング処理したことを
特徴とする。
In order to solve the above problems, a ferroelectric liquid crystal device of the present invention is a liquid crystal in which the surface of a liquid crystal alignment film is formed by liquid crystal molecules sandwiched between base materials. When the liquid crystal molecules are aligned by applying a unidirectional electric field between the first direction that coincides with the normal direction of the layer and the pair of base materials,
When the liquid crystal molecules are aligned by applying an electric field in a direction opposite to the second direction that intersects with the average molecular major axis direction of the liquid crystal molecules or intersects at an angle of 5 ° or less, the liquid crystal molecules are aligned. It is characterized in that the rubbing treatment is performed in three directions of a third direction that coincides with the average molecular long axis direction of the molecule or intersects at an angle within 5 °.

【0016】上記構成からなる本発明の強誘電性液晶素
子によれば、液晶層法線方向である第1の方向だけでな
く、理想的な双安定状態における液晶分子の平均分子長
軸方向である、電圧印加時の平均分子長軸方向と一致も
しくは5°以内の角度で交わる第2および第3の方向に
も液晶配向膜の表面をラビング処理しているので、前述
した加熱、徐冷処理により強誘電性液晶材料を相転移さ
せた際に、液晶分子が単安定状態になって、強誘電性液
晶素子の特徴である双安定性が失われるおそれがない。
According to the ferroelectric liquid crystal element of the present invention having the above structure, not only in the first direction which is the normal direction of the liquid crystal layer, but also in the average long axis direction of the liquid crystal molecules in the ideal bistable state. Since the surface of the liquid crystal alignment film is also rubbed in the second and third directions which coincide with the average molecular long axis direction when voltage is applied or intersect at an angle of 5 ° or less, the above-mentioned heating and slow cooling treatments are performed. Therefore, when the ferroelectric liquid crystal material undergoes a phase transition, the liquid crystal molecules are in a monostable state, and there is no fear of losing the bistability characteristic of the ferroelectric liquid crystal element.

【0017】また液晶分子は、上記3方向から配向の強
制力を受けるので、液晶層法線方向のラビングによる引
き戻し作用が緩和され、素子は、良好な双安定性をとり
うるものとなる。さらに本発明によれば、上記第1の方
向のラビング強度を十分に強くしても、他の2方向のラ
ビング強度との比を適当に調整すれば、上記のように素
子の双安定性が失われることがないので、素子の全面で
液晶分子を均一かつ良好に配向させることができる。
Further, since the liquid crystal molecules are subjected to the alignment force from the above three directions, the pullback action due to the rubbing in the normal direction of the liquid crystal layer is alleviated, and the device can have good bistability. Furthermore, according to the present invention, even if the rubbing strength in the first direction is sufficiently strong, the bistability of the device can be improved as described above by appropriately adjusting the ratio with the rubbing strength in the other two directions. Since it is not lost, liquid crystal molecules can be uniformly and favorably aligned on the entire surface of the device.

【0018】しかも本発明によれば、液晶分子は、理想
的な双安定状態における平均分子長軸方向と一致もしく
は5°以内の角度で交わる上記第2および第3の方向か
ら配向の強制力を受けるので、上記双安定状態の一方か
ら他方へスイッチングされる際に、この強制力の分だけ
余計にエネルギーを必要とするようになり、その結果、
スイッチングに必要な印加電圧が高く、つまりしきい値
が高くなって、単純マトリクス駆動で十分な表示コント
ラストを得ることが可能となる。
Furthermore, according to the present invention, the liquid crystal molecules are subjected to alignment force from the second and third directions which coincide with the average molecular long axis direction in the ideal bistable state or intersect at an angle within 5 °. Therefore, when switching from one of the above-mentioned bistable states to the other, it requires extra energy by the amount of this forcing, and as a result,
The applied voltage required for switching is high, that is, the threshold value is high, and it is possible to obtain a sufficient display contrast by simple matrix driving.

【0019】以下に本発明を説明する。本発明の強誘電
性液晶素子は従来同様に、図2に示すように、強誘電性
液晶材料1を一対の基材2,2により挟着し、さらにそ
の外側に一対の偏光子3,3を重ね合わせることにより
構成されている。基材2,2は、液晶分子のらせん構造
の形成が抑制される距離に配置され、その表面に、それ
それれ液晶配向膜21が形成されており、この液晶配向
膜21の表面が、図1に示すように3つのラビング軸方
向R1〜R3にラビング処理されている。
The present invention will be described below. In the ferroelectric liquid crystal device of the present invention, as shown in FIG. 2, a ferroelectric liquid crystal material 1 is sandwiched between a pair of base materials 2 and 2, and a pair of polarizers 3 and 3 are provided outside the ferroelectric liquid crystal material 1 as in the prior art. It is configured by overlapping. The base materials 2 and 2 are arranged at a distance at which the formation of a helical structure of liquid crystal molecules is suppressed, and a liquid crystal alignment film 21 is formed on each of the surfaces thereof. As shown in FIG. 1, rubbing processing is performed in three rubbing axis directions R1 to R3.

【0020】ラビングの方法は従来と同様である。つま
り、液晶配向膜21の表面に対して軸線を平行に配置し
た円筒状のラビングロールの表面に、適当な布地(ラビ
ング布)をセットし、ラビングロールを周方向に回転さ
せつつ液晶配向膜21の表面に圧接させると、ラビング
ロールの軸線と直交する方向に液晶配向膜21がラビン
グ処理される。この処理を、上記第1〜第3のラビング
軸方向R1〜R3に対して行えばよい。
The rubbing method is the same as the conventional one. That is, a suitable cloth (rubbing cloth) is set on the surface of a cylindrical rubbing roll whose axis is arranged parallel to the surface of the liquid crystal alignment film 21, and the liquid crystal alignment film 21 is rotated while the rubbing roll is rotated in the circumferential direction. When the liquid crystal alignment film 21 is pressed against the surface of the rubbing roll, the liquid crystal alignment film 21 is rubbed in a direction orthogonal to the axis of the rubbing roll. This process may be performed for the first to third rubbing axis directions R1 to R3.

【0021】第1のラビング軸方向R1は、液晶層法線
方向L1に一致する方向であり、このラビング処理によ
り、液晶分子10は、素子の全面に亘って均一に配向制
御される。第2のラビング軸方向R2は、基材2,2間
に一方向の電界を印加して液晶分子10を図中実線で示
す方向に配向させた際に、当該液晶分子10の平均分子
長軸方向M1に一致もしくは5°以内の角度で交わる方
向であり、第3のラビング軸方向R3は、基材2,2間
に逆方向の電界を印加して液晶分子10を図中一点鎖線
で示す方向に配向させた際に、当該液晶分子10の平均
分子長軸方向M2に一致もしくは5°以内の角度で交わ
る方向である。上記2方向へのラビング処理により、配
向時の双安定性と、マトリクス駆動に適したしきい値特
性とが確保され、本発明の強誘電性液晶素子は、高精
細、高画素数表示が可能なものとなる。
The first rubbing axis direction R1 coincides with the normal direction L1 of the liquid crystal layer, and the rubbing treatment uniformly controls the alignment of the liquid crystal molecules 10 over the entire surface of the device. The second rubbing axis direction R2 is an average molecular long axis of the liquid crystal molecules 10 when a liquid crystal molecule 10 is aligned in the direction indicated by the solid line in the figure by applying an electric field in one direction between the substrates 2 and 2. The third rubbing axis direction R3 is a direction that coincides with or intersects with the direction M1 at an angle of 5 ° or less, and in the third rubbing axis direction R3, an electric field in the opposite direction is applied between the base materials 2 and 2 to show the liquid crystal molecules 10 by a chain line. It is a direction that is aligned with or intersects with the average molecular major axis direction M2 of the liquid crystal molecules 10 at an angle of 5 ° or less. By the rubbing treatment in the above two directions, the bistability at the time of alignment and the threshold characteristic suitable for matrix driving are secured, and the ferroelectric liquid crystal element of the present invention is capable of high definition and high pixel number display. It will be

【0022】上記第2および第3のラビング軸方向R
2,R3と、液晶分子10の平均分子長軸方向M1,M
2との交わる角度が5°以内に限定されるのは、当該角
度が5°を超える場合には、電界の印加を停止した際
に、液晶分子10の平均分子長軸方向が理想的な双安定
状態から大きくずれてしまい、強誘電性液晶素子の特徴
である双安定性が失われるからである。
The second and third rubbing axis directions R
2, R3 and the average molecular major axis directions M1, M of the liquid crystal molecule 10
The angle intersecting with 2 is limited to within 5 °, in the case where the angle exceeds 5 °, when the application of the electric field is stopped, the direction of the average molecular long axis of the liquid crystal molecule 10 is ideal. This is because the state deviates greatly from the stable state and the bistability characteristic of the ferroelectric liquid crystal element is lost.

【0023】なお、一対の基材2,2の表面に形成され
たそれぞれの液晶配向膜21,21のラビング処理方向
は、互いに一致していてもよく、あるいは一致していな
くてもよい。液晶分子10を、素子の全面に亘って均一
に配向制御し、かつ理想的な双安定状態を発現させるた
めには、前述したように、第1のラビング軸方向R1の
ラビング強度と、他の2つのラビング軸方向R2,R3
のラビング強度との比を適当な範囲内に調整するのが望
ましい。なお第2および第3のラビング軸方向R2,R
3のラビング強度は、理想的な双安定性を実現するため
には、全く同一であるのが好ましいが、僅かであれば差
があってもよい。
The rubbing treatment directions of the liquid crystal alignment films 21 and 21 formed on the surfaces of the pair of base materials 2 and 2 may or may not coincide with each other. In order to uniformly control the alignment of the liquid crystal molecules 10 over the entire surface of the device and to develop an ideal bistable state, as described above, the rubbing strength in the first rubbing axis direction R1 and other Two rubbing axis directions R2, R3
It is desirable to adjust the ratio of the rubbing strength to the rubbing strength within a suitable range. The second and third rubbing axis directions R2, R
It is preferable that the rubbing strengths of 3 are exactly the same in order to realize ideal bistability, but there may be a slight difference.

【0024】ラビング強度の比の範囲は、本発明では特
に限定されないが、第1のラビング軸方向R1のラビン
グ強度Xと、他の2つのラビング軸方向R2,R3のラ
ビング強度Yとの比X:Yで表して、X:Y=50:1
〜1:50程度が好ましい。ラビング強度の比X:Yが
上記範囲よりYが大きい側に外れた場合には、第1のラ
ビング軸方向R1のラビング強度が弱過ぎて、加熱、徐
冷処理の際に、液晶分子10を素子の全面に亘って均一
に配向制御できなくなるおそれがある。逆に、比X:Y
が上記範囲よりXが大きい側に外れた場合には、第2お
よび第3のラビング軸方向R2,R3のラビング強度が
弱過ぎて、液晶分子10は第1のラビング軸方向R1に
引き戻されるようになり、理想的な双安定状態を発現で
きなくなるおそれがある。
The range of the ratio of the rubbing strength is not particularly limited in the present invention, but the ratio X of the rubbing strength X in the first rubbing axis direction R1 and the rubbing strength Y in the other two rubbing axis directions R2, R3. : Y, X: Y = 50: 1
It is preferably about 1:50. When the ratio X: Y of the rubbing strength is out of the range where Y is larger than the above range, the rubbing strength in the first rubbing axis direction R1 is too weak, and the liquid crystal molecules 10 are removed during the heating and slow cooling treatments. The orientation may not be uniformly controlled over the entire surface of the device. Conversely, the ratio X: Y
When X is outside the above range, the rubbing strength in the second and third rubbing axis directions R2 and R3 is too weak, and the liquid crystal molecules 10 are pulled back in the first rubbing axis direction R1. Therefore, the ideal bistable state may not be exhibited.

【0025】なおここでいうラビング強度とは、ラビン
グ回数N、ラビング布の毛先の押し込み量M(mm)、ラ
ビングロールの半径r(mm)、ラビングロールの回転数
n(rpm)およびステージ移動速度V(mm/min)
から、下記式により求められるラビング密度L(mm)で
ある(内田龍男他、第13回液晶討論会予稿集3Z2
2,1987年参照)。
The rubbing strength referred to here is the number of times of rubbing N, the pushing amount M (mm) of the tip of the rubbing cloth, the radius r (mm) of the rubbing roll, the rotation speed n (rpm) of the rubbing roll and the stage movement. Speed V (mm / min)
Is the rubbing density L (mm) calculated by the following formula (Tatsuo Uchida et al., Proceedings of the 13th Liquid Crystal Symposium 3Z2
2, 1987).

【0026】[0026]

【数1】 [Equation 1]

【0027】したがって、各ラビング軸方向R1〜R3
のラビング強度を前記のように調整するには、ラビング
布をセットしたラビングロールを液晶配向膜21に圧接
させる圧力、ラビングロールの回転数やステージ移動速
度、ラビングの回数等を制御すればよい。上記ラビング
処理が施される液晶配向膜21としては、耐熱性、安定
性、他の液晶表示素子方式での使用実績などから、ポリ
イミド系の高分子やその誘導体、あるいはその共重合体
が好適に使用されるが、強誘電性液晶材料1との相性等
を考慮して、ポリビニルアルコール等の他の高分子を使
用することもできる。また、素子の特性等を考慮する
と、液晶配向膜21を形成する高分子材料は、着色が少
なく透明性に優れ、しかも、電圧降下を少なくするため
に高誘電率であることが望ましい。
Therefore, each rubbing axis direction R1 to R3
In order to adjust the rubbing strength as described above, the pressure for pressing the rubbing roll on which the rubbing cloth is set against the liquid crystal alignment film 21, the rotation speed of the rubbing roll, the stage moving speed, the number of times of rubbing, and the like may be controlled. As the liquid crystal alignment film 21 that is subjected to the rubbing treatment, a polyimide-based polymer, a derivative thereof, or a copolymer thereof is suitable in view of heat resistance, stability, and use results in other liquid crystal display device systems. Although used, other polymers such as polyvinyl alcohol may be used in consideration of compatibility with the ferroelectric liquid crystal material 1. Further, in consideration of the characteristics of the device, it is desirable that the polymer material forming the liquid crystal alignment film 21 has less coloring and is excellent in transparency and has a high dielectric constant in order to reduce a voltage drop.

【0028】上記液晶配向膜21は、高分子材料を適当
な溶媒に溶解または分散させた塗布液を塗布または印刷
して溶媒を乾燥除去するか、または、高分子材料の硬化
性のプレポリマー(オリゴマー、モノマー)を適当な溶
媒に溶解または分散させた塗布液を塗布または印刷し
て、溶媒を乾燥除去するとともにプレポリマーを硬化さ
せることで形成される。
The liquid crystal alignment film 21 is formed by coating or printing a coating solution in which a polymer material is dissolved or dispersed in an appropriate solvent to remove the solvent by drying, or by curing the polymer material with a curable prepolymer ( It is formed by applying or printing a coating liquid in which an oligomer or a monomer) is dissolved or dispersed in an appropriate solvent, drying and removing the solvent, and curing the prepolymer.

【0029】塗布液の塗布には、バーコート法、スピン
コート法、スプレーコート法等の通常の塗布方法を採用
できる他、前述したスクリーン印刷法やオフセット印刷
法等の種々の印刷方法を採用することもできる。液晶配
向膜21の膜厚はとくに限定されないが、30Å〜0.
5μm程度がよい。
For coating the coating liquid, a usual coating method such as a bar coating method, a spin coating method or a spray coating method can be adopted, and various printing methods such as the above-mentioned screen printing method and offset printing method can be adopted. You can also The thickness of the liquid crystal alignment film 21 is not particularly limited, but is 30Å to 0.
About 5 μm is preferable.

【0030】強誘電性液晶材料1としては、市販の単成
分または複数成分のものが好ましく使用されるが、側鎖
型、主鎖型等の各種高分子液晶、強誘電性高分子液晶を
補助成分として混合させる等、他の液晶成分をブレンド
することで、性能を調整したものでも良い。また、特性
の調整のために二色性色素、各種添加剤、非液晶性化合
物、非液晶性高分子等を混合したものでも良い。
As the ferroelectric liquid crystal material 1, a commercially available single component or a plurality of components are preferably used, but various polymer liquid crystals of side chain type, main chain type, etc., and ferroelectric polymer liquid crystals are assisted. The performance may be adjusted by blending another liquid crystal component such as mixing as a component. Further, a mixture of a dichroic dye, various additives, a non-liquid crystal compound, a non-liquid crystal polymer and the like may be used for adjusting the characteristics.

【0031】強誘電性液晶材料1には、基材2,2の間
隔を一定に保つために粒状のスペーサが混入される。ス
ペーサとしては、シリカ製、ガラスファイバー製または
樹脂製の何れを使用してもよく、その粒径は、所望の電
極間隙に応じて選ぶことができる。混合割合は、液晶面
積1mm2 当たり10〜200個程度であればよい。強
誘電性液晶材料1は、比較的粘度の高いクリーム状のS
C * 相を示し、液晶の流動によってスペーサの分布が局
在化することがないので、スペーサを液晶中に均一に分
散させれば、基材2,2の間隔を一定に保つことができ
る。
Granular spacers are mixed in the ferroelectric liquid crystal material 1 in order to keep the distance between the base materials 2 and 2 constant. The spacer may be made of silica, glass fiber or resin, and the particle size thereof can be selected according to the desired electrode gap. The mixing ratio may be about 10 to 200 per 1 mm 2 of liquid crystal area. The ferroelectric liquid crystal material 1 is a creamy S with relatively high viscosity.
Since the C * phase is shown and the distribution of the spacers is not localized by the flow of the liquid crystal, if the spacers are uniformly dispersed in the liquid crystal, the distance between the base materials 2 and 2 can be kept constant.

【0032】基材2としては、ガラス板等の、従来より
強誘電性液晶素子の基材2として使用されている種々の
基材2が使用できるが、重くかつ割れやすいというガラ
ス板の欠点を解消して、軽量で、しかも丈夫な素子を形
成するには、プラスチックフィルムやプラスチック板が
好適に使用される。プラスチックフィルムとしては、耐
熱性、実用的強度、光学的均一性などに優れ、かつ偏光
板と組み合わせた際に複屈折による着色の起こらないポ
リエチレンテレフタレート(PET)フィルムやポリエ
ーテルスルフォン(PES)フィルム等の非晶質のプラ
スチックフィルムが好適に使用される。プラスチックフ
ィルムの厚みは50〜500μm程度が好ましい。
As the base material 2, various base materials 2 such as a glass plate which have been conventionally used as the base material 2 of a ferroelectric liquid crystal element can be used, but the drawback of the glass plate is that it is heavy and easily broken. A plastic film or a plastic plate is preferably used to eliminate the above problem and form a lightweight and durable element. As a plastic film, polyethylene terephthalate (PET) film, polyether sulfone (PES) film, etc., which has excellent heat resistance, practical strength, optical uniformity, etc., and does not cause coloring due to birefringence when combined with a polarizing plate. The amorphous plastic film of is preferably used. The thickness of the plastic film is preferably about 50 to 500 μm.

【0033】プラスチック板としては、各種アクリル樹
脂板、ポリカーボネート板、ポリスチレン板等の、光学
的特性に優れたプラスチック板が使用されるが、とく
に、偏光板と組み合わせた際に複屈折による着色の起こ
らない、非晶質のプラスチック板が好ましい。可撓性の
ないプラスチック板の厚みは、0.5〜3mm程度がよ
い。
As the plastic plate, plastic plates having excellent optical properties such as various acrylic resin plates, polycarbonate plates, polystyrene plates and the like are used. Especially, when combined with a polarizing plate, coloring due to birefringence occurs. A non-crystalline plastic plate is preferred. The thickness of the inflexible plastic plate is preferably about 0.5 to 3 mm.

【0034】基材2の表面には、従来と同様に、ITO
(インジウムチンオキサイド)等の透明導電層が形成さ
れる。単純マトリクス駆動等の素子の場合、上記透明導
電層には、エッチング等により所定のパターンが形成さ
れる。偏光子3としては、フィルム状、板状等の形状の
市販品を使用すればよい。なお、本発明の強誘電性液晶
素子は、液晶配向膜21の表面を3方向にラビング処理
する以外の構成については、特に限定されない。例えば
液晶配向膜21は、一方の基材2の表面のみに形成され
ていてもよい。また、一方の基材2の裏面に反射膜を設
けて反射型の表示素子としてもよい。その他、本発明の
要旨を変更しない範囲で、従来の強誘電性液晶素子と同
様の種々の設計変更を施すことができる。
On the surface of the base material 2, as in the conventional case, ITO is used.
A transparent conductive layer such as (indium tin oxide) is formed. In the case of an element for simple matrix driving or the like, a predetermined pattern is formed on the transparent conductive layer by etching or the like. As the polarizer 3, a commercially available product having a film shape, a plate shape, or the like may be used. The ferroelectric liquid crystal device of the present invention is not particularly limited in configuration other than rubbing the surface of the liquid crystal alignment film 21 in three directions. For example, the liquid crystal alignment film 21 may be formed only on the surface of the one base material 2. Further, a reflective film may be provided on the back surface of one of the base materials 2 to form a reflective display element. Besides, various design changes similar to those of the conventional ferroelectric liquid crystal element can be made without changing the gist of the present invention.

【0035】[0035]

【実施例】以下に、本発明を、実施例および比較例に基
づいて説明する。実施例1 PESフィルムの表面にITO膜が形成された透明導電
フィルム(住友ベークライト社製の品番FST−134
3)の導電面に、ポリビニルアルコール(日本合成化学
社製の品番NH−20)の1%水溶液をスピンコート法
で塗布し、溶媒を乾燥除去して高分子膜を形成した後、
その表面を、ラビング布(吉川化工社製の品番YA25
C)で、図1に示す第1〜第3のラビング軸方向R1〜
R3の3方向にラビング処理して液晶配向膜を形成し
た。なおラビング処理に際しては、第1のラビング軸方
向R1のラビング強度Xと、他の2つのラビング軸方向
R2,R3のラビング強度YとがX:Y=10:3(X
=1250mm,Y=375mm)となるように、ラビング
の条件を設定した。
EXAMPLES The present invention will be described below based on Examples and Comparative Examples. Example 1 A transparent conductive film having an ITO film formed on the surface of a PES film (product number FST-134 manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.
On the conductive surface of 3), a 1% aqueous solution of polyvinyl alcohol (manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., NH-20) was applied by a spin coating method, and the solvent was dried off to form a polymer film.
Rubbing cloth (product number YA25 manufactured by Yoshikawa Kako Co., Ltd.)
C), the first to third rubbing axis directions R1 to R1 shown in FIG.
A liquid crystal alignment film was formed by rubbing in three directions of R3. In the rubbing process, the rubbing strength X in the first rubbing axis direction R1 and the rubbing strength Y in the other two rubbing axis directions R2 and R3 are X: Y = 10: 3 (X
= 1250 mm, Y = 375 mm), and the rubbing conditions were set.

【0036】つぎに、液晶配向膜のラビング方向が反平
行になるように向きを調整した2枚の透明導電フィルム
の間に、強誘電性液晶材料(メルクジャパン社製の品番
ZLI3654)と粒径2μmのシリカ製スペーサとの
混合物を挟着し、液晶の等方相転移温度以上に加熱した
後、1分間に1℃の速度で徐冷して液晶を配向させて、
強誘電性液晶素子を製造した。
Next, a ferroelectric liquid crystal material (product number ZLI3654 manufactured by Merck Japan Co., Ltd.) and a particle size are provided between two transparent conductive films whose orientations are adjusted so that the rubbing directions of the liquid crystal alignment film are antiparallel. A mixture with a silica spacer of 2 μm is sandwiched, heated to the isotropic phase transition temperature of the liquid crystal or higher, and then slowly cooled at a rate of 1 ° C. for 1 minute to align the liquid crystal,
A ferroelectric liquid crystal device was manufactured.

【0037】実施例2 液晶配向膜のラビング方向が互いに平行となるように、
2枚の透明導電フィルムの向きを調整したこと以外は、
上記実施例1と同様にして強誘電性液晶素子を製造し
た。実施例3 第1のラビング軸方向R1のラビングに吉川化工社製の
品番YA18Rのラビング布、他の2つのラビング軸方
向R2,R3のラビングに吉川化工社製の品番YA15
Nのラビング布を使用するとともに、第1のラビング軸
方向R1のラビング強度Xと、他の2つのラビング軸方
向R2,R3のラビング強度Yとが、X:Y=2:1
(X=500mm,Y=250mm)となるようにラビング
の条件を設定したこと以外は、上記実施例2と同様にし
て強誘電性液晶素子を製造した。
Example 2 In order that the rubbing directions of the liquid crystal alignment film are parallel to each other,
Other than adjusting the orientation of the two transparent conductive films,
A ferroelectric liquid crystal device was manufactured in the same manner as in Example 1 above. Example 3 For rubbing in the first rubbing axial direction R1, a rubbing cloth of product number YA18R manufactured by Yoshikawa Kako Co., Ltd., and for rubbing in the other two rubbing axial directions R2 and R3, product number YA15 manufactured by Yoshikawa Kako.
While using the rubbing cloth of N, the rubbing strength X in the first rubbing axis direction R1 and the rubbing strength Y in the other two rubbing axis directions R2 and R3 are X: Y = 2: 1.
A ferroelectric liquid crystal element was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the rubbing conditions were set so that (X = 500 mm, Y = 250 mm).

【0038】比較例1 吉川化工社製の品番YA25Cのラビング布を用いて、
第1のラビング軸方向R1のみ、ラビング強度X=12
50mmのラビング処理を行ったこと以外は、上記実施例
2と同様にして強誘電性液晶素子を製造した。比較例2 吉川化工社製の品番YA18Rのラビング布を用いて、
第1のラビング軸方向R1のみ、ラビング強度X=12
50mmのラビング処理を行ったこと以外は、上記実施例
2と同様にして強誘電性液晶素子を製造した。
Comparative Example 1 Using a rubbing cloth of the product number YA25C manufactured by Yoshikawa Kako Co., Ltd.,
Rubbing strength X = 12 only in the first rubbing axis direction R1
A ferroelectric liquid crystal device was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the rubbing treatment of 50 mm was performed. Comparative Example 2 Using a rubbing cloth of product number YA18R manufactured by Yoshikawa Kako Co., Ltd.
Rubbing strength X = 12 only in the first rubbing axis direction R1
A ferroelectric liquid crystal device was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the rubbing treatment of 50 mm was performed.

【0039】比較例3 吉川化工社製の品番YA15Nのラビング布を用いて、
第1のラビング軸方向R1のみ、ラビング強度X=12
50mmのラビング処理を行ったこと以外は、上記実施例
2と同様にして強誘電性液晶素子を製造した。上記各実
施例、比較例の強誘電性液晶素子について、以下の各試
験を行い、特性を評価した。
Comparative Example 3 Using a rubbing cloth of the product number YA15N manufactured by Yoshikawa Kako Co., Ltd.,
Rubbing strength X = 12 only in the first rubbing axis direction R1
A ferroelectric liquid crystal device was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the rubbing treatment of 50 mm was performed. The following tests were carried out on the ferroelectric liquid crystal devices of the above Examples and Comparative Examples to evaluate the characteristics.

【0040】しきい値電圧の測定 各実施例、比較例の強誘電性液晶素子を、一対の偏光膜
間に角度を調整して挟み込み、2枚の透明導電フィルム
間に、図8に示すように、±20V、100μsのリセ
ットパルスを印加した直後、±aV、100μsの駆動
パルスを印加して、He−Neレーザー光(波長633
nm)の透過光強度を測定した。測定は、駆動パルスの電
圧aを0Vから段階的に増加させて繰り返し行い、駆動
パルスの印加前後で透過光強度が変化しない最高電圧を
しきい値電圧とした。
Measurement of Threshold Voltage The ferroelectric liquid crystal elements of each of the examples and comparative examples were sandwiched between a pair of polarizing films by adjusting the angle, as shown in FIG. 8 between two transparent conductive films. Immediately after applying a reset pulse of ± 20 V and 100 μs, a driving pulse of ± aV and 100 μs is applied to the He-Ne laser light (wavelength 633).
(nm) transmitted light intensity was measured. The measurement was repeated by gradually increasing the voltage a of the drive pulse from 0 V, and the maximum voltage at which the transmitted light intensity did not change before and after the application of the drive pulse was used as the threshold voltage.

【0041】応答性およびコントラストの評価 各実施例、比較例の強誘電性液晶素子を、一対の偏光膜
間に角度を調整して挟み込み、2枚の透明導電フィルム
間に、図9(a) に示す±20V、100μsのリセット
パルスを印加した後、図9(b) に示す±20V、100
μsの駆動パルスを印加して、この駆動パルス印加開始
時点から、He−Neレーザー光(波長633nm)の透
過光強度が最大透過光強度の90%となるまでの時間t
ONを求めた。また、2枚の透明導電フィルム間に上記駆
動パルスを印加した後、リセットパルスを印加して、こ
のリセットパルス印加開始時点から、He−Neレーザ
ー光(波長633nm)の透過光強度が最大透過光強度の
10%となるまでの時間t OFF を求めた。
[0041]Responsiveness and contrast evaluation Ferroelectric liquid crystal elements of each Example and Comparative Example are provided with a pair of polarizing films.
Two transparent conductive films sandwiched by adjusting the angle between them
In the meantime, the reset of ± 20V and 100μs shown in Fig. 9 (a)
After applying pulse, ± 20V, 100 shown in Fig. 9 (b)
Apply a drive pulse of μs and start applying this drive pulse
From the point in time, transmission of He-Ne laser light (wavelength 633 nm)
Time t until the over-light intensity reaches 90% of the maximum transmitted light intensity
ONI asked. In addition, between the two transparent conductive films
After applying the motion pulse, apply the reset pulse and
He-Ne laser from the start of reset pulse application
-The transmitted light intensity of light (wavelength 633 nm) is the maximum transmitted light intensity.
Time t to reach 10% OFFI asked.

【0042】また、上記応答速度の測定において測定さ
れた透過光強度の最大値TMAX と最小値TMIN との比T
MAX /TMIN を求め、コントラストを評価した。以上の
結果を表1に示す。
Further, the ratio T between the maximum value T MAX and the minimum value T MIN of the transmitted light intensity measured in the above response speed measurement.
MAX / T MIN was obtained and the contrast was evaluated. The above results are shown in Table 1.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】上記表1の結果より、液晶配向膜を1方向
だけラビング処理した比較例1〜3の素子は、いずれも
しきい値が1V以下と著しく低く、応答性およびコント
ラストも悪いことが判った。これに対し、実施例1〜3
の素子は、いずれもしきい値が高く、コントラストが良
好で、しかも応答性にもすぐれることが判った。さら
に、上記各実施例、比較例の強誘電性液晶素子に、駆動
パルスまたはリセットパルスを印加した後、液晶分子の
配向性を偏光顕微鏡にて観察したところ、比較例1〜3
の素子はいずれも、ごく1部分の液晶分子しか印加電圧
に応じて双安定的に配向していないことが判った。これ
に対し実施例1〜3の素子はいずれも、素子の全面に亘
って、液晶分子が印加電圧に応じて双安定的に配向して
いることが確認された。
From the results in Table 1 above, it was found that the threshold values of the devices of Comparative Examples 1 to 3 in which the liquid crystal alignment film was rubbed in only one direction were extremely low at 1 V or less, and the response and contrast were poor. .. On the other hand, Examples 1 to 3
It was found that all of the above devices had a high threshold value, good contrast and excellent responsiveness. Furthermore, when a driving pulse or a reset pulse was applied to the ferroelectric liquid crystal elements of the above-mentioned respective Examples and Comparative Examples, and the orientation of the liquid crystal molecules was observed with a polarizing microscope, Comparative Examples 1 to 3 were obtained.
It was found that in each of the above devices, only a part of the liquid crystal molecules was bistable aligned according to the applied voltage. On the other hand, in all of the devices of Examples 1 to 3, it was confirmed that the liquid crystal molecules were bistable aligned according to the applied voltage over the entire surface of the device.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上詳述したように本発明の強誘電性液
晶素子は、液晶層法線方向に加えて、理想的な双安定状
態における液晶分子の平均分子長軸方向にラビング処理
を施した液晶配向膜を備えているので、液晶分子を良好
に配向させることができ、配向時のメモリー安定性と、
マトリクス駆動に適したしきい値特性とを有するものと
なる。したがって本発明の強誘電性液晶素子によれば、
単純マトリクス駆動による高精細、高画素数表示が可能
となる。
As described in detail above, the ferroelectric liquid crystal element of the present invention is subjected to rubbing treatment in the direction of the average long axis of liquid crystal molecules in the ideal bistable state in addition to the direction of the normal to the liquid crystal layer. Since the liquid crystal alignment film is provided, the liquid crystal molecules can be favorably aligned, and the memory stability during alignment and
It has a threshold characteristic suitable for matrix driving. Therefore, according to the ferroelectric liquid crystal element of the present invention,
High-definition, high-pixel-number display is possible by simple matrix driving.

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

【図1】本発明の強誘電性液晶素子における、液晶配向
膜のラビング処理の方向と、液晶分子との関係を模式的
に説明する図である。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a relationship between a rubbing direction of a liquid crystal alignment film and liquid crystal molecules in a ferroelectric liquid crystal device of the present invention.

【図2】本発明で製造される強誘電性液晶素子の、層構
成の一例を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a layer structure of a ferroelectric liquid crystal device manufactured by the present invention.

【図3】セル間隔が十分に広い場合における液晶分子の
状態を模式的に説明する図である。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a state of liquid crystal molecules when the cell spacing is sufficiently wide.

【図4】セル間隔が狭い場合における液晶分子の配向状
態を模式的に説明する図である。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an alignment state of liquid crystal molecules when the cell spacing is narrow.

【図5】図4の配向状態における液晶分子の平均分子長
軸と、偏光子の偏光軸との関係を模式的に説明する図で
ある。
5 is a diagram schematically illustrating a relationship between an average molecular long axis of liquid crystal molecules and a polarization axis of a polarizer in the alignment state of FIG.

【図6】液晶分子の単安定的配向を模式的に説明する図
である。
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating monostable orientation of liquid crystal molecules.

【図7】液晶分子がラビング軸方向に引き戻される状態
を模式的に説明する図である。
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a state where liquid crystal molecules are pulled back in the rubbing axis direction.

【図8】実施例、比較例の強誘電性液晶素子のしきい値
電圧を測定するため、素子の透明導電フィルム間に印加
されるリセットパルスと駆動パルスを示す波形図であ
る。
FIG. 8 is a waveform diagram showing a reset pulse and a drive pulse applied between transparent conductive films of devices for measuring the threshold voltage of the ferroelectric liquid crystal devices of Examples and Comparative Examples.

【図9】同図(a)(b)は、実施例、比較例の強誘電性液晶
素子の応答性およびコントラストを評価するため、素子
の透明導電フィルム間に印加されるリセットパルスと駆
動パルスを示す波形図である。
9 (a) and 9 (b) are reset pulses and drive pulses applied between transparent conductive films of devices for evaluating the response and contrast of the ferroelectric liquid crystal devices of Examples and Comparative Examples. It is a waveform diagram showing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 強誘電性液晶材料 10 液晶分子 2 基材 21 液晶配向膜 R1 第1のラビング軸方向 R2 第2のラビング軸方向 R3 第3のラビング軸方向 L1 液晶層法線方向 M1 平均分子長軸方向 M2 平均分子長軸方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ferroelectric liquid crystal material 10 Liquid crystal molecules 2 Base material 21 Liquid crystal alignment film R1 First rubbing axis direction R2 Second rubbing axis direction R3 Third rubbing axis direction L1 Liquid crystal layer normal direction M1 Average molecular long axis direction M2 Average molecular long axis direction

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】強誘電性液晶材料を、液晶分子のらせん構
造の形成が抑制される距離に配置した、少なくとも一方
の表面に液晶配向膜が形成された一対の基材により挟着
した強誘電性液晶素子において、上記液晶配向膜の表面
を、基材間に挟着された液晶分子が形成する液晶層の法
線方向に一致する第1の方向と、一対の基材間に一方向
の電界を印加して液晶分子を配向させた際に、当該液晶
分子の平均分子長軸方向に一致もしくは5°以内の角度
で交わる第2の方向と、一対の基材間に逆方向の電界を
印加して液晶分子を配向させた際に、当該液晶分子の平
均分子長軸方向に一致もしくは5°以内の角度で交わる
第3の方向の3方向にラビング処理したことを特徴とす
る強誘電性液晶素子。
1. A ferroelectric comprising a ferroelectric liquid crystal material sandwiched between a pair of base materials having a liquid crystal alignment film formed on at least one surface, the ferroelectric liquid crystal material being arranged at a distance that suppresses the formation of a helical structure of liquid crystal molecules. In the liquid crystal liquid crystal element, the surface of the liquid crystal alignment film is formed in a first direction that coincides with the normal direction of the liquid crystal layer formed by the liquid crystal molecules sandwiched between the base materials and in one direction between the pair of base materials. When the liquid crystal molecules are aligned by applying an electric field, an electric field in the opposite direction between the second direction, which coincides with the average long-axis direction of the liquid crystal molecules or intersects at an angle of 5 ° or less, is applied between the pair of base materials. Ferroelectricity, characterized in that, when the liquid crystal molecules are aligned by application, rubbing treatment is performed in three directions of a third direction that coincides with the average molecular long axis direction of the liquid crystal molecules or intersects at an angle of 5 ° or less. Liquid crystal element.
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