JPH05341289A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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JPH05341289A
JPH05341289A JP14591892A JP14591892A JPH05341289A JP H05341289 A JPH05341289 A JP H05341289A JP 14591892 A JP14591892 A JP 14591892A JP 14591892 A JP14591892 A JP 14591892A JP H05341289 A JPH05341289 A JP H05341289A
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JP
Japan
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liquid crystal
defect
phase
orientation
display device
Prior art date
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Pending
Application number
JP14591892A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Tagawa
晶 田川
Nobuyuki Ito
信行 伊藤
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP14591892A priority Critical patent/JPH05341289A/en
Publication of JPH05341289A publication Critical patent/JPH05341289A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain the liquid crystal display device which switches at a high speed and has a high contrast by adding a surfactant to oriented films. CONSTITUTION:The liquid crystal panel interposed with a liquid crystal having a chiral smectic C phase between substrates 9 and 10 is constituted. The layer structure 13 in the chiral smectic C phase of this liquid crystal is a chevron structure bent to a 'V' shape. The orientation region generated from the relation between a uniaxial orientation direction and the laminar structure of the chiral smectic C phase is on the inner side of the region enclosed by the lightening defect generated in the uniaxial orientation direction or the hairpin defect generated behind this defect or the outer side of the region enclosed by the hairpin defect generated in the uniaxial orientation direction and the lightening defect generated behind this defect. The pretilt angle of the liquid crystal molecules which can be determined by a magnetic field capacity method using a nematic liquid crystal is 8 to 35 deg. and the oriented films 4a, 4b contain the surfactant.

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、表示装置に関する。さ
らに詳しくは、強誘電性液晶を用いた液晶表示装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device. More specifically, it relates to a liquid crystal display device using a ferroelectric liquid crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】ネマティック液晶を用いた液晶表示装置
としては、ツイストネマティック型(Twisted Nematic
TN 型)液晶表示装置、スーパーツイステッド型(Supe
rtwisted Birefringence Effect 、SBE 型) 液晶表示装
置がある。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、駆動方式のマルチプレックス化が進む
に従って駆動マージンが狭くなり、十分なコントラスト
が得られないという欠点が生じている。また、ツイステ
ッドネマティック型液晶表示装置の改良型であって、大
きなツイスト角を用いるスーパーツイステッド型液晶表
示装置では、大容量表示に用いるとコントラストが低下
したり、応答速度が遅くなるという欠点が生じている。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display device using a nematic liquid crystal is a twisted nematic type.
TN type liquid crystal display device, Super twisted type (Supe
rtwisted Birefringence Effect, SBE type) There is a liquid crystal display device. However, in the twisted nematic type liquid crystal display device, the driving margin becomes narrower as the driving method becomes more and more multiplexed, and a drawback that sufficient contrast cannot be obtained occurs. Further, in a super twisted type liquid crystal display device which is an improved version of the twisted nematic type liquid crystal display device and uses a large twist angle, when it is used for a large capacity display, there are drawbacks such as lower contrast and slower response speed. There is.

【0003】そこで、このようなネマティック液晶を用
いる液晶表示装置を改良する装置として、1980年に
クラーク(N.A.Clark) とラガバル(Lagerwall) によっ
て、 キラルスメクチックC液晶、すなわち強誘電性液晶
を用いた液晶表示装置が提案されている( 特開昭56-107
216 号公報、米国特許第4367924 号) 。この液晶表示装
置は、液晶分子の誘電異方性を利用する電界効果を用い
た前記の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を整合させる回転力を用いた
構成の液晶表示装置である。この液晶装置の特徴として
は、双安定性、メモリー性、高速応答性などを挙げる事
が出来る。すなわち、キラルスメチックC液晶等の層構
造を有する強誘電性液晶をギャップを薄くしたセルに注
入すると、界面の影響を受けて強誘電性液晶の本来螺旋
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し、双安定性を有する。
このセル内の強誘電性液晶に対して電圧を印加すること
によって、液晶分子とその自発分極の向きを一様に揃え
る事ができ、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別の一定の
状態へと切り替えるスイッチングが可能となる。
Therefore, as a device for improving a liquid crystal display device using such a nematic liquid crystal, a liquid crystal display using a chiral smectic C liquid crystal, that is, a ferroelectric liquid crystal by NAClark and Lagerwall in 1980. A device has been proposed (JP-A-56-107)
216, U.S. Pat. No. 4,367,924). This liquid crystal display device is different from the above-mentioned liquid crystal display device that uses the electric field effect that utilizes the dielectric anisotropy of liquid crystal molecules, and has a rotational force that matches the polarity of the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal and the polarity of the electric field. It is a liquid crystal display device having the configuration used. Features of this liquid crystal device include bistability, memory property, and high-speed response. That is, when ferroelectric liquid crystal having a layered structure such as chiral smectic C liquid crystal is injected into a cell having a thin gap, the inherent helical structure of the ferroelectric liquid crystal is unraveled by the influence of the interface, and the liquid crystal molecules are smectic layer method. A region in which the line is stable with an inclination angle of θ and a region in which the line is inclined with an angle of −θ in the opposite direction and is stable coexist, and have bistability.
By applying a voltage to the ferroelectric liquid crystal in this cell, the directions of the liquid crystal molecules and their spontaneous polarization can be made uniform, and the orientation of the liquid crystal molecules can be changed by switching the polarity of the applied voltage. It is possible to perform switching to switch from one certain state to another certain state.

【0004】このスイッチング駆動に伴い、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
間に上記セル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
性をもち、それにより高速表示が可能である。 そこ
で、この強誘電性液晶のメモリ効果や高速応答性を利用
することにより、マルチプレックス駆動方式による走査
線の数が多い高解像度の液晶表示装置を構成することが
従来より試みられている。
With the switching drive, the birefringent light changes in the ferroelectric liquid crystal in the cell, so that the transmitted light can be controlled by sandwiching the cell 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 has a high-speed response of 1/1000 or less of that of a twisted nematic liquid crystal display device because the spontaneous polarization of the liquid crystal and the electric field directly act, and thus high-speed display is possible. Therefore, it has been conventionally attempted to construct a high-resolution liquid crystal display device having a large number of scanning lines by a multiplex drive system by utilizing the memory effect and high-speed response of this ferroelectric liquid crystal.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、クラー
ク、ラガバルによって提案された液晶表示装置にも多く
の問題点があった。まず当初のモデルでは、スメクティ
ックC相の層構造は、図3に示すようなブックシェルフ
型と呼ばれる基板9及び10に垂直な構造を取ると考え
られていた。しかしながら、従来のラビング等による配
向法を用いて、セルを作成した場合、予想されたスイッ
チング現象や光学的特性が大きく食い違い、特定された
モデルとは全く異なるスイッチングをしていたことが判
ってきた。
However, the liquid crystal display device proposed by Clark and Lagabal has many problems. First, in the initial model, it was thought that the layer structure of the smectic C phase had a structure perpendicular to the substrates 9 and 10 called bookshelf type as shown in FIG. However, it has been found that when a cell is created by using the conventional alignment method such as rubbing, the expected switching phenomenon and optical characteristics are largely different from each other, and the switching is completely different from the specified model. ..

【0006】その原因の一つとして、層構造が図4に示
すようシェブロンと呼ばれる『く』の字型に折れ曲がっ
た構造をしていることがX線の小角錯乱法を用いて解析
された (T.P.Riekel,N.A.Clark et al. Phys.Rev.Let
t.,59,p2658(1987))。もう一つ当初のモデルと異なる
点は、自発分極の方向や、液晶分子が一様な方向に揃っ
たユニフォーム配向を取るだけでなく、分子が上基板と
下基板でねじれたツイスト配向をすることが報告されて
いる(M.Glogarova and J.Pavel,J.Phys.(France),45,p1
43(1984))。
As one of the causes, it was analyzed by using the X-ray small angle confusion method that the layered structure was bent into a chevron shape called chevron as shown in FIG. TPRiekel, NAClark et al. Phys.Rev.Let
t., 59 , p2658 (1987)). Another difference from the initial model is that not only the spontaneous polarization direction and uniform orientation in which the liquid crystal molecules are aligned in a uniform direction, but also the molecules are twisted in a twisted orientation between the upper and lower substrates. (M.Glogarova and J.Pavel, J.Phys. (France), 45 , p1
43 (1984)).

【0007】特に、ラビングにより配向された強誘電性
液晶表示素子は、界面での規制力が強く働くため、ツイ
スト配向であることが判ってきた。このような配向を取
った場合、一般的に2状態間のスイッチングでの光学的
な分子軸の差が効果的に現れず、高いコントラスト特性
が得られないことが判った。これらの欠点を解消するた
めに、当初クラークらが提案したモデルを達成する方式
が幾つか提案されており、その一つとして、SiO斜方
蒸着法を用いたものでは比較的高いプレティルトを基板
界面に付与することで層の折れ曲がりを防ぎ、斜めに傾
斜した層構造を達成した報告がある。
In particular, it has been known that the ferroelectric liquid crystal display element oriented by rubbing has twist orientation because the regulating force at the interface works strongly. It has been found that, when such an orientation is adopted, generally, the difference in optical molecular axis in switching between two states does not effectively appear, and high contrast characteristics cannot be obtained. In order to solve these drawbacks, several methods for achieving the model initially proposed by Clark et al. Have been proposed. One of them is a method using the SiO oblique deposition method, which has a relatively high pretilt at the substrate interface. It has been reported that the addition of the above to the layer prevents the bending of the layer and achieves the layer structure in which the layer is inclined.

【0008】また、第二の方法として、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に変える方法が提案さ
れており〔佐藤ら、第12回液晶討論会(名古屋)、1F
16(1986)〕、いずれも高いコントラスト特性が得られた
ことが報告されている。しかしながら、前記の斜め蒸着
法は、蒸着角度を均一にする技術が難しいことや、真空
プロセスを有するために生産面で大きな問題がある。ま
た、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共に徐々に元のシェブ
ロン構造に変化するものが多く、未だ実用化には至って
いない。
As a second method, a method of applying a high voltage alternating electric field to a cell having a bent structure to change the layer structure to a bookshelf structure has been proposed [Sato et al. Debate (Nagoya), 1st floor
16 (1986)], it was reported that high contrast characteristics were obtained. However, the above-mentioned oblique vapor deposition method has a serious problem in terms of production because it is difficult to obtain a technique for making the vapor deposition angle uniform and has a vacuum process. Further, in the method of applying an electric field, it is difficult to uniformly change the layer structure, and in many cases, the original chevron structure gradually changes with the passage of a long time, and it has not yet been put to practical use.

【0009】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るために、シェブロン構造にも拘わらず高いコントラス
ト特性の液晶表示装置を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a high contrast characteristic in spite of the chevron structure in order to solve such a problem.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明は、表面に電極
が選択的に形成され、さらにその上に絶縁膜、配向膜を
形成された後、一軸配向処理を施された一対の基板を、
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させて配置されるとともに、これら
の基板間にカイラルスメクチックC相を有する液晶が介
在されて液晶パネルとし、前記電極に選択的に電圧を印
加され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させる手段を有し、
上記液晶の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上記カイラスメチックC相の層構造
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、一軸配向処
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り、ネマテイック
液晶を用いた磁場容量法により求められる上記の液晶分
子のプレチルト角θP が、8度から35度であり、かつ
前記配向膜が界面活性剤を含有することを特徴とする強
誘電性液晶表示装置を提供する。
According to the present invention, a pair of substrates, on which electrodes are selectively formed on a surface, an insulating film and an alignment film are further formed on the electrodes, and then uniaxial alignment treatment is applied,
The upper and lower substrates are arranged so as to be substantially parallel to each other in the direction of the uniaxial alignment treatment, and a liquid crystal having a chiral smectic C phase is interposed between these substrates to form a liquid crystal panel, which is selective to the electrodes. A drive unit for switching the optical axis of the liquid crystal by applying a voltage to the liquid crystal, and a unit for optically identifying the switching of the optical axis,
The layer structure in the chiral smectic C phase of the liquid crystal 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 of the chiral smectic C phase is uniaxial. Inside the area surrounded by the lightning defect generated in the alignment treatment direction and the hairpin defect generated behind the defect, or in the area surrounded by the hairpin defect generated in the uniaxial alignment treatment direction and the lightning defect generated behind The pretilt angle θ P of the above-mentioned liquid crystal molecules, which is outside and is obtained by a magnetic field capacitance method using a nematic liquid crystal, is from 8 degrees to 35 degrees, and the alignment film contains a surfactant. Provided is a ferroelectric liquid crystal display device.

【0011】この発明の基板としては透光性の絶縁性基
板が用いられ、通常ガラス基板が使れる。この絶縁性基
板にはそれぞれIn03,SnO2,ITO(Indium Tin Ox
ide)などの導電性薄膜からなる所定のパターンの透明電
極が形成される。その上に、絶縁性膜が形成される。こ
の絶縁性膜は例えば、SiO2,SiNx,Al23など
の無機系薄膜、ポリイミド、フォトレジスト樹脂、高分
子液晶などの有機系薄膜などを用いることができる。絶
縁性膜が無機系薄膜の場合には蒸着法、スパッタ法、C
VD(Chemical Vapor Deposition)法、あるいは溶液塗
布法などによって形成出来る。また、絶縁性膜が有機系
薄膜の場合には有機物質を溶かした溶液またはその前駆
体溶液を用いて、スピンナー塗布法、浸せき塗布法、ス
クリーン印刷法、ロール塗布法、などで塗布し、所定の
硬化条件(加熱、光照射など)で硬化させ形成する方
法、あるいは蒸着法、スパッタ法、CVD法などで形成
したり、LB(Langumuir-Blodgett)法などで形成する
こともできる。
A transparent insulating substrate is used as the substrate of the present invention, and a glass substrate is usually used. The insulating substrate has InO 3, SnO 2 and ITO (Indium Tin Ox), respectively.
A transparent electrode having a predetermined pattern made of a conductive thin film such as ide) is formed. An insulating film is formed on it. As the insulating film, for example, an inorganic thin film such as SiO 2, SiNx, Al 2 O 3 or the like, an organic thin film such as polyimide, photoresist resin or polymer liquid crystal can be used. When the insulating film is an inorganic thin film, vapor deposition, sputtering, C
It can be formed by a VD (Chemical Vapor Deposition) method or a solution coating method. When the insulating film is an organic thin film, a solution in which an organic substance is dissolved or a precursor solution thereof is used and applied by a spinner coating method, a dip coating method, a screen printing method, a roll coating method, or the like. It can also be formed by a method of curing and forming under the curing conditions (heating, light irradiation, etc.), an evaporation method, a sputtering method, a CVD method, or an LB (Langumuir-Blodgett) method.

【0012】絶縁性膜の上には配向膜が形成される。配
向膜には無機系の層を用いる場合と有機系の層を用いる
場合とがある。無機系の配向膜を用いる場合、よく用い
られる方法としては酸化ケイ素の斜め蒸着がある。ま
た、回転蒸着などの方法を用いることもできる。有機系
の配向膜を用いる場合、ナイロン、ポリビニルアルコー
ル、ポリイミド等を用いることができ、通常この上をラ
ビングする。また、高分子液晶、LB膜を用いて配向さ
せたり、磁場による配向、スペーサエッジ法による配
向、なども可能である。また、SiO2,SiNxなどを
蒸着法、その上をラビングする方法も可能である。
An alignment film is formed on the insulating film. The alignment film may be an inorganic layer or an organic layer. When an inorganic alignment film is used, a method often used is oblique vapor deposition of silicon oxide. Alternatively, a method such as rotary evaporation can be used. When an organic alignment film is used, nylon, polyvinyl alcohol, polyimide or the like can be used, and rubbing is usually performed on this. Further, it is also possible to perform alignment by using a polymer liquid crystal or an LB film, alignment by a magnetic field, alignment by a spacer edge method, and the like. Further, it is also possible to use a vapor deposition method of SiO 2, SiNx or the like and a method of rubbing the same.

【0013】本発明の一軸配向処理法としては、ラビン
グ法、斜方蒸着法などがあるが、大画面の液晶表示装置
の量産化の場合にはラビング法が有利である。ラビング
法の場合、配向膜を形成した後、ラビング処理を施すわ
けであるが、パラレルラビング法(一対の基板の両方に
ラビング処理を施しラビング方向が同一になるように貼
り合わせる方法)、アンチパラレルラビング法(一対の
基板の両方にラビング処理を施しラビング方向が逆にな
るように貼り合わせる方法)、片ラビング法(一対の基
板の片方にのみラビング処理を施す方法)がある。本発
明の強誘電性液晶表示装置の場合、いずれの配向法も用
いることができる。
The uniaxial orientation treatment method of the present invention includes a rubbing method and an oblique vapor deposition method. The rubbing method is advantageous in the case of mass production of a large screen liquid crystal display device. In the case of the rubbing method, the rubbing treatment is performed after forming the alignment film, but the parallel rubbing method (a method of laminating both the pair of substrates so that the rubbing directions are the same) and anti-parallel There are a rubbing method (a method of performing rubbing treatment on both of a pair of substrates and laminating them so that the rubbing directions are opposite to each other), and a single rubbing method (method of performing rubbing treatment on only one of the pair of substrates). In the case of the ferroelectric liquid crystal display device of the present invention, any alignment method can be used.

【0014】前記配向膜に界面活性剤を添加する。添加
方法は、例えば配向膜を作成する配向膜溶液に界面活性
剤を添加して、混合、均一化し、スピンコーターなどで
塗布後、焼成して配向膜とする方法などがある。界面活
性剤の種類はアニオン系、カチオン系、ノニオン系のい
ずれもが適用可能である。具体的には市販のアニオン系
界面活性剤としてはFC−93(パーフルオロアルキル
スルホン酸のアンモニウム塩)、FC−95(パーフル
オロアルキルスルホン酸のカリウム塩)、FC−98
(パーフルオロアルキルスルホン酸のカリウム塩)、F
C−129(パーフルオロアルキルカルボン酸のカリウ
ム塩)(いずれも住友スリーエム(株)製)などが、市
販のカチオン系界面活性剤としてはFC−135(住友
スリーエム(株)製)などが、市販のノニオン系界面活
性剤としてはFC−170C(パーフルオロアルキルポ
リオキシエチレンエタノール)、FC−430(フッ素
化アルキルエステル)、FC−431(フッ素化アルキ
ルエステル)(いずれも住友スリーエム(株)製)など
が好適に用いられる。その添加量は配向溶液膜(濃度約
3wt%)10mlあたり、0.0001〜1mlが適当で
あり、特に0.0005〜0.5mlであることが好まし
い。
A surfactant is added to the alignment film. Examples of the addition method include a method in which a surfactant is added to an alignment film solution for forming an alignment film, mixed and homogenized, coated with a spin coater or the like, and then baked to form an alignment film. Any of anionic, cationic and nonionic surfactants can be applied. Specifically, commercially available anionic surfactants include FC-93 (ammonium salt of perfluoroalkylsulfonic acid), FC-95 (potassium salt of perfluoroalkylsulfonic acid), FC-98.
(Potassium salt of perfluoroalkyl sulfonic acid), F
C-129 (potassium salt of perfluoroalkylcarboxylic acid) (all manufactured by Sumitomo 3M Ltd.) and the like are commercially available cationic surfactants such as FC-135 (manufactured by Sumitomo 3M Ltd.) and the like. Examples of nonionic surfactants are FC-170C (perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanol), FC-430 (fluorinated alkyl ester), FC-431 (fluorinated alkyl ester) (all manufactured by Sumitomo 3M Limited). Are preferably used. The addition amount is appropriately 0.0001 to 1 ml, and particularly preferably 0.0005 to 0.5 ml per 10 ml of the orientation solution film (concentration of about 3 wt%).

【0015】ついで、上記基板間にスメクテイックC相
を示す液晶化合物を加熱しつつ、真空注入法で注入口か
ら注入する。この発明に適用されるスメクテイックC相
を示す液晶化合物は
Then, while heating the liquid crystal compound showing the smectic C phase between the substrates, it is injected from the injection port by the vacuum injection method. A liquid crystal compound showing a smectic C phase applied to the present invention is

【0016】[0016]

【化1】 で表される化合物が挙げられる。このうち[Chemical 1] The compound represented by this house

【0017】[0017]

【化2】 が好適に適用される。さらに、これら化合物を適宜混合
して用いてもよい。また上記のスメクテイックC相を示
す液晶化合物以外の化合物を適宜混合してもよい。この
化合物は必ずしも液晶相を示す必要はなく、(a)作成
する組成物の液晶相の温度範囲を調整するための化合
物、(b)強誘電性液晶相において大きな自発分極を示
すか、または誘起する光学活性化合物、(c)作成する
組成物の液晶相のらせんピッチを調整するための光学活
性化合物などが挙げられる。
[Chemical 2] Is preferably applied. Further, these compounds may be appropriately mixed and used. Further, a compound other than the liquid crystal compound exhibiting the smectic C phase may be appropriately mixed. This compound does not necessarily have to exhibit a liquid crystal phase, and (a) a compound for adjusting the temperature range of the liquid crystal phase of the composition to be prepared, (b) exhibiting a large spontaneous polarization in the ferroelectric liquid crystal phase or inducing it. And the optically active compound for adjusting the helical pitch of the liquid crystal phase of the composition to be prepared (c).

【0018】注入後、アクリル系等のUV硬化型の樹脂
で注入口を封止して液晶セルとする。さらに、この液晶
セルの上下に偏光軸をほぼ直交させた偏光板を配置さ
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した。
After the injection, the injection port is sealed with a UV curable resin such as acrylic resin to obtain a liquid crystal cell. Further, polarizing plates having polarization axes substantially orthogonal to each other were arranged above and below the liquid crystal cell, 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.

【0019】本発明によれば、駆動手段により液晶の光
軸を切り替えた際に、液晶分子は一対の基板間のほぼ中
央で発生するシェブロン構造の折れ曲がりの境界の近傍
で反転するのみならず、基板近傍でも反転するため、液
晶分子は基板の一方から上記シエブロン構造の折れ曲が
りの境界の近傍の間にあって略一様に配向し、上記境界
の近傍では配向が折れ曲がりのために多少異なるが、こ
の境界の近傍から基板の他方の間では略一様に配向す
る。この結果、一対の基板間にあって、液晶分子はほと
んどねじられることのない配向(ほとんどツイストされ
ない配向)を示す。
According to the present invention, when the optical axis of the liquid crystal is switched by the driving means, the liquid crystal molecules are not only reversed in the vicinity of the boundary of the bend of the chevron structure which is generated substantially in the center between the pair of substrates, Since the liquid crystal molecules are inverted even near the substrate, the liquid crystal molecules are aligned substantially uniformly between one of the substrates and near the boundary of the bend of the Sieblon structure, and the alignment is slightly different near the boundary due to the bend, but this boundary is slightly different. Are oriented substantially uniformly between the vicinity of and the other side of the substrate. As a result, the liquid crystal molecules between the pair of substrates exhibit an orientation that is hardly twisted (an orientation that is hardly twisted).

【0020】この様に、液晶分子がほとんどねじられる
ことがないため、光軸の切り替えを光学的に識別する手
段、例えば偏光子と組み合わせて用いることにより遮光
の際に光の漏れを少なくすることが可能となり、コント
ラスト特性の改善が可能となる。更に、本発明のシェブ
ロン構造の折れ曲がり方向が、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、一軸配向処理方向
に発生するヘアピン欠陥とその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に発生する方向であるた
め、本発明の折れ曲がり方向とは逆の方向の場合に比べ
て本発明では駆動手段により液晶の光軸を切り替えた
際、2状態の光学的な分子軸の差、いわゆるメモリー角
度が大きくなっている。従って、液晶の光軸を切り替え
た際、光軸の切り替えを光学的に識別する手段、たとえ
ば、偏光子と組み合わせて用いた場合に光の透過する状
態と光の非透過の状態との間の光の透過量の差を大きく
できるため、高いコントラスト特性を示す。
As described above, since the liquid crystal molecules are hardly twisted, it is possible to reduce light leakage when light is shielded by using in combination with a means for optically discriminating optical axis switching, for example, a polarizer. It becomes possible to improve the contrast characteristics. Furthermore, the bending direction of the chevron structure of the present invention is inside a region surrounded by a lightning defect occurring in the uniaxial alignment treatment direction and a hairpin defect occurring behind it, or a hairpin defect occurring in the uniaxial alignment treatment direction and thereafter. When the optical axis of the liquid crystal is switched by the driving means in the present invention, as compared with the case of the direction opposite to the bending direction of the present invention, since the direction is outside the region surrounded by the lightning defects that occur in one direction. The difference between the optical molecular axes in the two states, that is, the so-called memory angle is large. Therefore, when the optical axis of the liquid crystal is switched, a means for optically discriminating the switching of the optical axis, for example, between a light transmitting state and a light non-transmitting state when used in combination with a polarizer is used. Since the difference in light transmission amount can be increased, high contrast characteristics are exhibited.

【0021】そして本発明によれば、ネマティック液晶
を用いた磁場容量法により求められる液晶分子のプレテ
ィルト角θP が8度から35度である強誘電性液晶表示
装置において、配向膜材料に適量の界面活性剤を添加し
液晶・基板界面の相互作用を制御することにより、液晶
分子の基板界面での反転を伴うスイッチング過程を生じ
させやすくし、高速のスイッチングと高いコントラスト
特性を実現させたものである。
According to the present invention, in the ferroelectric liquid crystal display device in which the pretilt angle θ P of the liquid crystal molecules, which is obtained by the magnetic field capacitance method using nematic liquid crystal, is from 8 degrees to 35 degrees, a suitable amount of the alignment film material is used. By controlling the interaction between the liquid crystal and the substrate interface by adding a surfactant, it is easy to cause a switching process involving inversion of the liquid crystal molecules at the substrate interface, achieving high-speed switching and high contrast characteristics. is there.

【0022】[0022]

【実施例】以下図に示す実施例に基づいてこの説明を詳
述する。なお、これによってこの発明は限定されない。
カイラルスメクチックC相における層構造は、一般的に
は『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。このような構造を取る理由は、カ
イラルスメクチックC相よりも高温にある液晶相(一般
的には、スメクテイックA相)での層間隔がカイラルス
メクチックC相に変わるとき液晶分子が傾くことにより
小さくなるのに対して、基板面付近の分子は動きにく
く、高温側の相での層間隔を保とうとするために、界面
での層間隔を保ちながら、層間隔を縮める必要が生じ、
層が折れ曲がると考えられている。ところが、この層の
折れ曲がる方向は図2に示すように、二通りの方向(1
7,18)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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS This description will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings. The present invention is not limited to this.
It is known that the layer structure in the chiral smectic C phase generally has a chevron structure in which the shape of the letter "C" appears. The reason for adopting such a structure becomes small because the liquid crystal molecules tilt when the layer spacing in the liquid crystal phase (generally, the smectic A phase) at a temperature higher than that of the chiral smectic C phase changes to the chiral smectic C phase. On the other hand, molecules near the substrate surface are difficult to move, and in order to maintain the layer spacing in the phase on the high temperature side, it is necessary to reduce the layer spacing while maintaining the layer spacing at the interface,
It is believed that the layers bend. However, the bending direction of this layer is two directions (1
7, 18), and two different orientation states occur with it. At that time, an alignment defect called a zigzag defect occurs at a position where layers are bent in different directions.

【0023】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2種類の欠陥が発生し、層が<<>>
に接する場所に発生する欠陥をライトニング欠陥15、
>><<に接する場所に発生する欠陥をヘアピン欠陥1
6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)]。本発明
は、この折れ曲がり構造を利用するものであり、以下に
その説明を詳しく述べる。配向処理方向が上下基板で同
じ方向の場合、配向処理方向に対して層の折れ曲がりが
同じ方向に折れ曲がるか、反対方向に折れ曲がるかで二
つの異なった配向状態を取る。この関係を図5に示す。
As shown in FIG. 2, the zigzag defect has two kinds of defects in the bending direction of the layer, and the layer has a <<<>
Defects that occur in the area in contact with the lightning defect 15,
Hairpin defect 1 is defined as a defect that occurs in the area touching >>><<
It is named as "6", and the bending direction of the layer can be defined by observing this shape [Jpn. J. Appl.
Phys. 28, p. 50 (1988)]. The present invention utilizes this bent structure, and the details thereof will be described below. When the alignment treatment directions are the same in the upper and lower substrates, two different alignment states are obtained depending on whether the layers are bent in the same direction or in the opposite direction with respect to the alignment treatment direction. This relationship is shown in FIG.

【0024】図5中に記されている9、10は基板面、
13はスメクチック層、円錐状の図形はスイッチングの
際に、液晶分子20が動きうる軌道を表しており、層法
線25に対して液晶のティルト角26だけ傾いた軌道で
ある。また矢印19はラビング方向を示す。ラビング方
向19は図6に示すように基板9、10を移動させ、基
板をこするローラー27を回転させた場合の方向であ
る。この関係に関しては、特開平1−158415号公
報の中でも論じており、ラビング方向と層の折れ曲がり
方向が逆である図5の23の場合をC1配向(シェブロ
ン1)、また、ラビング方向と層の折れ曲がり方向が同
じである図5の24の場合をC2配向(シェブロン2)
と定義している。以下本明細書中でも同様の名称を使
う。
Reference numerals 9 and 10 shown in FIG.
Reference numeral 13 denotes a smectic layer, and a conical figure represents an orbit in which the liquid crystal molecules 20 can move during switching, and is an orbit inclined by a tilt angle 26 of the liquid crystal with respect to the layer normal 25. The arrow 19 indicates the rubbing direction. The rubbing direction 19 is a direction when the substrates 9 and 10 are moved and the roller 27 for rubbing the substrates is rotated as shown in FIG. This relationship is also discussed in JP-A-1-158415, and in the case of 23 in FIG. 5 in which the rubbing direction and the layer bending direction are opposite, the C1 orientation (chevron 1), and the rubbing direction and the layer The case of 24 in FIG. 5 in which the bending directions are the same is C2 orientation (chevron 2)
Is defined as Hereinafter, similar names are used in this specification.

【0025】C1配向とC2配向は、基板界面の液晶分
子のプレティルトが無い場合には、ほぼ等価な配向状態
を示す。しかしながらラビング処理などの一軸配向処理
をした場合、図6に示すような方向に液晶分子のプレチ
ルト22が生ずる。このプレチルトを大きくすると、C
1とC2で液晶分子の配向状態の差が顕著になってい
く。図9にその配向状態の違いを示す。この図は図5を
ラビング方向19から見たものである。
The C1 orientation and the C2 orientation show almost equivalent orientation states when there is no pretilt of liquid crystal molecules at the substrate interface. However, when a uniaxial orientation process such as a rubbing process is performed, a pretilt 22 of liquid crystal molecules occurs in the direction as shown in FIG. If this pretilt is increased, C
The difference in the alignment state of the liquid crystal molecules becomes remarkable between 1 and C2. FIG. 9 shows the difference in the alignment state. This figure shows FIG. 5 viewed from the rubbing direction 19.

【0026】図9のa,b、およびc,dは、基板9、
10界面での分子が動きにくい場合のC1およびC2配
向のメモリ状態の分子の様子を、液晶分子20のCダイ
レクタほ21による標記方法で記した。液晶分子は、上
下基板で捩れた状態を取っているので、この場合のC1
配向をC1T(CITwisted)配向、C2配向を
C2T(C2Twisted)配向と定義する。電界を
印加した時のスイッチングは、それぞれab、cd間で
起こっている。この場合においては、メモリー状態の切
り替えは、シェブロン構造のつなぎめ部分14だけで起
こっている。
In FIG. 9, a, b, and c, d are the substrate 9,
The states of the molecules in the memory state of the C1 and C2 orientations when the molecules at the 10 interface are difficult to move are described by the notation method by the C director 21 of the liquid crystal molecule 20. Since the liquid crystal molecules are twisted between the upper and lower substrates, C1 in this case
The orientation is defined as C1T (CITwisted) orientation, and the C2 orientation is defined as C2T (C2Twisted) orientation. Switching when an electric field is applied occurs between ab and cd, respectively. In this case, the memory state switching occurs only at the joint portion 14 of the chevron structure.

【0027】この場合図5を参照して、上下基板での配
置を考えると、図9a,bのC1T配向ではnダイレク
タ20は大きくねじれた状態になっており、図9c,d
のC2T配向では小さなねじ状態になっている。いまセ
ルの上下に偏光板を直交させて配置し、セルをその中で
回転させたとき、C2配向では消光する場所があるため
に、C1T配向に比べC2T配向の方が、良いコントラ
スト特性をしめすことが報告されている。(特開平1−
158415号)。
In this case, referring to FIG. 5, considering the arrangement on the upper and lower substrates, the n director 20 is in a largely twisted state in the C1T orientation of FIGS. 9a and 9b, and FIGS.
In the C2T orientation of, a small screw state is obtained. Now, when the polarizing plates are arranged above and below the cell so as to be orthogonal to each other and the cell is rotated in the cell, there is a place where the light is extinguished in the C2 orientation. Therefore, the C2T orientation exhibits better contrast characteristics than the C1T orientation. It has been reported. (JP-A-1-
158415).

【0028】ところが、界面付近の分子を動き易くし、
界面反転が発生した場合を考えると、状況が異なってく
る。図9のe,f、図9g,hは界面反転が発生した場
合のC1,C2配向のメモリー状態の分子の様子を記し
たものである。上下基板での液晶分子のねじれが解消さ
れるため、分子はほぼ一様にならんでいる。この場合の
C1配向をC1U(C1Uniform)配向、C2U
(C2Uniform)配向と定義する。今、電界を印
加したときのスイッッチングは、それぞれ図9のef間
およびgh間で起こっている。
However, the molecules near the interface are made to move easily,
Considering the case where interface inversion occurs, the situation is different. 9e and 9f and 9g and h show the states of the molecules in the C1 and C2 oriented memory state when interface inversion occurs. Since the twist of the liquid crystal molecules on the upper and lower substrates is eliminated, the molecules are arranged almost uniformly. In this case, the C1 orientation is C1U (C1Uniform) orientation, C2U
(C2Uniform) orientation is defined. Now, the switching when the electric field is applied occurs between ef and gh in FIG. 9, respectively.

【0029】この場合C1U配向においては、2つのメ
モリー状態間の光軸角度(メモリ角度θM )が広くなる
ことから直交ニコル中で消光が可能なだけでなく、セル
を消光位置に設置し、電圧印加を行うことで、もう1つ
のメモリー状態に光軸を切り替えると、光軸角の動きが
大きいために、大きな透過光強度変化を得られることに
なる。
In this case, in the C1U orientation, since the optical axis angle (memory angle θ M ) between the two memory states is wide, not only extinction is possible in the orthogonal Nicols, but also the cell is installed at the extinction position, When the optical axis is switched to another memory state by applying a voltage, a large change in transmitted light intensity can be obtained because the movement of the optical axis angle is large.

【0030】ところがC2配向においては、界面付近の
分子の反転が起こったとしても、図9から分かるよう
に、第一のメモリー状態と第二メモリー状態との間で
は、光軸の変化が、大きく取れない。従って、C1配向
の方が、よりコントラスト特性の良いことが理解でき
る。以上のことから、コントラスト特性については、次
の関係が成り立つ。
However, in the C2 orientation, even if the inversion of molecules near the interface occurs, as can be seen from FIG. 9, the change in the optical axis between the first memory state and the second memory state is large. I can't get it. Therefore, it can be understood that the C1 orientation has better contrast characteristics. From the above, the following relationship is established for the contrast characteristics.

【0031】コントラスト大 C1U>C2U≧C2T
>C1T コントラスト小。 本発明においては、以上の知見に基づいて液晶表示装置
としてC1U配向を用いるものであることを特徴として
いるが、特に、ユニフォーム配向のような界面反転を利
用したスイッチングの場合、バルクの液晶の動きと、界
面近傍の液晶の動きは独立的で、通常バルクの分子は動
き易く、界面分子は動きにくい傾向があり、そのため界
面反転を伴うスイッチングは非常に遅い傾向にある。し
かしながら、界面の状態のコントロールの仕方次第で
は、基板界面での分子の反転をできるだけ小さな電圧と
狭いパルス幅でスイッチングさせることも可能なはずで
ある。
High contrast C1U> C2U ≧ C2T
> C1T Low contrast. The present invention is characterized by using a C1U orientation as a liquid crystal display device based on the above findings, but particularly in the case of switching using interface inversion such as uniform orientation, the movement of bulk liquid crystal is considered. The movement of the liquid crystal near the interface is independent, and normally the bulk molecules tend to move easily, while the interface molecules tend not to move, so that switching accompanied by interface inversion tends to be very slow. However, depending on how to control the state of the interface, it should be possible to switch the inversion of molecules at the substrate interface with a voltage as small as possible and a narrow pulse width.

【0032】C2配向の出現を抑えてC1配向を安定に
得るための手段として、層傾斜角δとティルト角θの関
係をδ/θ≧0.9とする技術などがある。また、C1
U配向を安定に得る手段としては、従来までに、例え
ば、特願平3−7879号に記されている、界面プレテ
ィルトθP ≫ティルト角θとする技術や、界面プレティ
ルトを8°〜35°とする技術などがある。これらの技
術は、ラビングによるアンカリングの束縛を小さくする
ために基板から分子を離して存在させる、という考えに
よるものである。
As a means for suppressing the appearance of C2 orientation and stably obtaining C1 orientation, there is a technique in which the relationship between the layer inclination angle δ and the tilt angle θ is δ / θ ≧ 0.9. Also, C1
As a means for stably obtaining the U orientation, for example, a technique described in Japanese Patent Application No. 3-7879, which has an interface pretilt θ P >> tilt angle θ, or an interface pretilt of 8 ° to 35 ° has been used. There is technology to do. These techniques are based on the idea of allowing molecules to exist away from the substrate in order to reduce the anchoring constraint due to rubbing.

【0033】本発明では、界面プレティルトが8°〜3
5°となる配向膜材料に適量の界面活性剤を添加するこ
とにより基板自身のもつ界面相互作用(アンカリング)
を制御し、それにより安定なC1U配向を得て、高速の
スイッチングと高いコントラスト特性の実現を可能とす
ることができる。最後に、配向状態の見分け方を以下に
述べる。まずC1かC2かの見分け方については、セル
内のスペーサーや傷から発生するジグザグ欠陥の形状か
ら層の折れ曲がり方向が推定できる。すなわち、欠陥に
はライトニングとヘヤピンとの2種類の形状があり、二
つの欠陥は通常つながって閉じており、その欠陥で囲ま
れた領域とその外側では層の折れ曲がり方向が異なるこ
とが知られているので( 図2参照) 、ラビング方向と層
の折れ曲がり方向を推定することができる。またラビン
グ方向は分子のプレチルトの方向で図6に示す関係にな
ることが一般に認められているので、ラビング方向と層
の折れ曲がり方向からC1配向、C2配向を規定でき
る。
In the present invention, the interfacial pretilt is 8 ° to 3 °.
Interfacial interaction (anchoring) of the substrate itself by adding an appropriate amount of surfactant to the 5 ° alignment film material
Can be controlled to obtain stable C1U orientation, and high speed switching and high contrast characteristics can be realized. Finally, how to distinguish the alignment state is described below. First, regarding how to distinguish between C1 and C2, the bending direction of the layer can be estimated from the shape of the zigzag defect caused by the spacers and scratches in the cell. That is, it is known that the defect has two types of shapes, lightning and hairpin, the two defects are normally connected and closed, and the bending direction of the layer is different between the area surrounded by the defect and the outside thereof. Therefore, the rubbing direction and the layer bending direction can be estimated. It is generally accepted that the rubbing direction is the pretilt direction of the molecule and has the relationship shown in FIG. 6, so that the C1 orientation and the C2 orientation can be defined from the rubbing direction and the layer bending direction.

【0034】次にツイスト配向(T)であるか、ユニフ
ォーム配向(U)であるかを見分けるための判別法につ
いて述べる。本特許では2つの状態のうち、消光位が現
れるものをユニフォーム、現れないものをツイステッド
とすることにした。ユニフォームとツイステッドの差は
つぎのようになる。
Next, a method for discriminating between twist orientation (T) and uniform orientation (U) will be described. In this patent, one of the two states in which the extinction position appears is a uniform, and one in which the extinction position does not appear is a twisted state. The difference between uniform and twisted is as follows.

【0035】1.セルに低周波の三角波を印加しながら
顕微鏡観察をすると、反転ドメインが観察される。その
際、シェブロンのつなぎめ(折れ曲がり部)で発生する
内部回位の移動によるドメイン反転は( 舟型のドメイン
と呼ばれている) 、ツイスト配向であるとユニフォーム
配向であるとに拘わらず発生する。従ってその反転以外
にもう一つ以上ドメイン反転が観測された場合、その反
転は界面での反転であり、スイッチング時にユニフォー
ム状態を経由していると判断できる。
1. When observing with a microscope while applying a low-frequency triangular wave to the cell, the inversion domain is observed. At that time, domain reversal due to the movement of internal circumflex (which is called a boat-shaped domain) that occurs at the chevron joints (folds) occurs regardless of whether the orientation is twisted or uniform. .. Therefore, if one or more domain inversions are observed in addition to the inversion, the inversion is an inversion at the interface, and it can be determined that the uniform state is passed during switching.

【0036】2.セルに十分な電界を( ±10V程度)
印加して求めた光軸の移動角度に対して、メモリー時の
二つの安定状態( 電圧無印加状態) 間の光軸角度が、前
者の40%以上ある場合ユニフォーム配向であると言え
る。通常ツイスト配向では、30%台程度の値しか得ら
れない。
2. Apply a sufficient electric field to the cell (about ± 10V)
It can be said that uniform orientation is obtained when the optical axis angle between the two stable states (no voltage applied state) during memory is 40% or more of the former with respect to the moving angle of the optical axis obtained by applying. Normally, in the twist orientation, only a value in the order of 30% can be obtained.

【0037】実施例1 図1は、この発明による液晶表示装置の断面を示した図
である。同図においてガラス基板1a上に300〜50
00Å、好ましくは1000〜3000Åの厚さの複数
本の透明電極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(この実施例では2000Å)、そ
の上に300〜5000Å、好ましくは500〜200
0ÅのSiO2 の電極保護膜3aをスパッタで形成し
(この実施例では1000Å)、さらにその上にチッソ
石油化学(株)製のPSI−A−2001配向膜溶液1
0mlあたりに界面活性剤(住友スリーエム(株)製FC
−431)0.2mlを添加したものをスピンコーターに
て塗布、焼成し、配向膜4aを形成した。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
も同様の条件で複数本の透明電極2b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、その上に電
極保護膜3bを介して配向膜4bを形成し、この後ラビ
ングによって一軸配向処理を行い、基板10を形成し
た。
Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram showing a cross section of a liquid crystal display device according to the present invention. In the figure, 300 to 50 are placed on the glass substrate 1a.
A plurality of transparent electrodes 2a having a thickness of 00Å, preferably 1000 to 3000Å are arranged in stripes so as to be parallel to each other (2000Å in this embodiment), and 300 to 5000Å, preferably 500. ~ 200
A 0 Å SiO 2 electrode protective film 3 a is formed by sputtering (1000 Å in this embodiment), and PSI-A-2001 alignment film solution 1 manufactured by Chisso Petrochemical Co., Ltd. is further formed thereon.
Surfactant (FC manufactured by Sumitomo 3M Limited) per 0 ml
-431) 0.2 ml was added and applied by a spin coater and baked to form an alignment film 4a. After this, uniaxial orientation treatment by rubbing using rayon cloth,
The substrate 9 was formed. On the other hand, on the other side of the glass substrate 1b, a plurality of transparent electrodes 2b are formed in stripes so as to be parallel to each other under the same conditions, and an alignment film 4b is formed on the transparent electrodes 2b via an electrode protective film 3b. Was formed, and thereafter, uniaxial orientation treatment was performed by rubbing to form the substrate 10.

【0038】次いで、この基板10をもう一方の基板9
と、互いに配向膜4a、4bが対向しあい、互いの透明
電極2a、2bが直交し、かつラビング方向がほぼ一致
するようにして、1.5μmの間隔を隔ててシリカスペ
ーサ5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間にはカイラルスメクチ
ックC相を有する液晶7( mixture A:組成は表1に
示す)を加熱しつつ、真空注入法で注入口から注入した
後、アクリル系のUV硬化型の樹脂8で注入口を封止し
て液晶セル11を作製した。
Next, this substrate 10 is replaced with the other substrate 9
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 coincident with each other, and the epoxy resin is interposed via the silica spacers 5 at intervals of 1.5 μm. It was pasted with a sealing member 6 made of. A liquid crystal 7 having a chiral smectic C phase (mixture A: composition shown in Table 1) is heated between these substrates 9 and 10 and is injected from an injection port by a vacuum injection method, and then an acrylic UV curing type A liquid crystal cell 11 was produced by sealing the injection port with the resin 8.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】さらに、このセル11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11の液晶の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。また、同様の
セル構成でラビング方向が反平行で、セル厚が約50μ
mのものを作り、メルク社製のE−8液晶を注入し、磁
場容量法を用いてネマチック相での液晶分子のプレティ
ルト角度を測定した。今回注入した液晶とは異なる液晶
を用いたのは、カイラルスメクチックC相を持つ液晶
は、コレステリック相で液晶分子が捩れるために、正確
なティルト角を測定できないためである。一般に、プレ
ティルト角の液晶材料依存性が幾らかは存在することが
判っているが、パーフルオロアロアルキル等の特殊な材
料で無い限り、1〜2°程度のばらつきしか発生しない
ので、代用液晶での測定値を用いた。PSI−A−20
01の場合、上記方法で求めたプレティルト角は15°
であった。
Further, polarizing plates 12a and 12b whose polarization axes are substantially orthogonal to each other are arranged above and below the cell 11, and one polarization axis of the polarizing plate substantially coincides with one of the optical axes of the liquid crystals of the cell 11. As a result, a liquid crystal display device was obtained. In addition, the rubbing direction is anti-parallel and the cell thickness is about 50μ with the same cell configuration.
Then, the pretilt angle of the liquid crystal molecules in the nematic phase was measured using the magnetic field capacitance method. The liquid crystal different from the liquid crystal injected this time is used because the liquid crystal having the chiral smectic C phase cannot measure an accurate tilt angle because the liquid crystal molecules are twisted in the cholesteric phase. In general, it is known that there is some dependence of the pretilt angle on the liquid crystal material, but unless it is a special material such as perfluoroalloalkyl, only a variation of about 1 to 2 ° occurs, so a substitute liquid crystal is used. Was used. PSI-A-20
In the case of 01, the pretilt angle obtained by the above method is 15 °
Met.

【0041】上記のセルにおいて、上記の見分け方によ
りC1U配向であることを確認した後、図7に示すよう
な±5V/μmの光軸を切り替え用電圧パルスを持つ1
/3バイアス駆動波形をセルに印加して光軸を切り替
え、C1ユニフォーム間でのスイッチングに必要な最小
光軸切り替えパルス幅(メモリパルス幅)を測定した。
又、比較例として配向膜に界面活性剤を添加せず、他は
上記セルと同様にして液晶セルを作成し、同様の測定を
した。図8に、上記セルのメモリパルス幅の温度依存性
と、配向膜に界面活性剤を添加しなかったセルのメモリ
パルス幅の温度依存性を示す。図8から判るように、配
向膜に界面活性剤を添加したセルは、配向膜に界面活性
剤を添加しなかったセルよりもメモリパルス幅が短くな
った。
In the above cell, after confirming the C1U orientation by the above identification method, the optical axis of ± 5 V / μm as shown in FIG.
The / 3 bias drive waveform was applied to the cell to switch the optical axis, and the minimum optical axis switching pulse width (memory pulse width) required for switching between C1 uniforms was measured.
In addition, as a comparative example, a liquid crystal cell was prepared in the same manner as the above cell except that the surfactant was not added to the alignment film, and the same measurement was performed. FIG. 8 shows the temperature dependence of the memory pulse width of the above cell and the temperature dependence of the memory pulse width of the cell in which the surfactant was not added to the alignment film. As can be seen from FIG. 8, the memory pulse width of the cell in which the surfactant was added to the alignment film was shorter than that of the cell in which the surfactant was not added to the alignment film.

【0042】また、図10及び図11に界面活性剤を添
加した時と添加しない時の図7に示すような1/3バイ
アス電圧駆動波形(図10(a)及び図11(a))を
セルに印加した場合のセルの透過光強度の変化を図10
(b)に、図11(b)に示す。界面活性剤の添加によ
り光軸切り替え用の電圧パルス幅が短くできるため、そ
れと同じパルス幅のバイアス電圧に対する液晶分子の揺
らぎが小さくなり、高コントラストが実現されている。
Further, the 1/3 bias voltage driving waveforms (FIGS. 10A and 11A) as shown in FIG. 7 with and without addition of the surfactant are shown in FIGS. FIG. 10 shows changes in transmitted light intensity of the cell when applied to the cell.
11 (b) is shown in FIG. 11 (b). Since the voltage pulse width for switching the optical axis can be shortened by adding the surfactant, the fluctuation of the liquid crystal molecules with respect to the bias voltage of the same pulse width is reduced, and high contrast is realized.

【0043】セルに注入する液晶材料を表1に示されて
いるCS−1014、CS−1022、ZLI−365
4、ZLI−3489、FELIX−002に変えた場
合も同様の結果が得られた。以上の結果から、配向膜に
界面活性剤を添加することにより、高速でのスイッチン
グと高コントラストが達成できた。
The liquid crystal material to be injected into the cell is CS-1014, CS-1022, ZLI-365 shown in Table 1.
Similar results were obtained when changing to 4, ZLI-3489, and FELIX-002. From the above results, it was possible to achieve high-speed switching and high contrast by adding a surfactant to the alignment film.

【0044】実施例2 実施例1において、配向膜材料をチッソ石油化学(株)
製PSI−A−2401(プレティルト角16°)とし
た場合も、実施例1と同様の結果が得られた。
Example 2 In Example 1, the alignment film material was changed to Chisso Petrochemical Co., Ltd.
Also in the case of PSI-A-2401 manufactured by Pretilt angle 16 °, the same result as in Example 1 was obtained.

【0045】実施例3 実施例1において、配向膜材料を日立化成製LQ−18
00(プレティルト角8°)とした場合も、実施例1と
同様の結果が得られた。
Example 3 In Example 1, the alignment film material was LQ-18 manufactured by Hitachi Chemical.
Even when it was set to 00 (pretilt angle 8 °), the same results as in Example 1 were obtained.

【0046】実施例4 実施例1において、配向膜材料をチッソ石油化学(株)
製PSI−A−2301(プレティルト角13.5°)
とした場合も、実施例1と同様の結果が得られた。
Example 4 In Example 1, the alignment film material was changed to Chisso Petrochemical Co., Ltd.
PSI-A-2301 (pretilt angle 13.5 °)
In the case of, the same results as in Example 1 were obtained.

【0047】実施例5 実施例1において、配向膜材料をチッソ石油化学(株)
製PSI−A−X005(プレティルト角13°)とし
た場合も、実施例1と同様の結果が得られた。
Example 5 In Example 1, the alignment film material was changed to Chisso Petrochemical Co., Ltd.
Also in the case of PSI-A-X005 (pretilt angle 13 °), the same results as in Example 1 were obtained.

【0048】実施例6 実施例1において、配向膜材料をチッソ石油化学(株)
製PSI−A−X006(プレティルト角13°)とし
た場合も、実施例1と同様の結果が得られた。
Example 6 In Example 1, the alignment film material was changed to Chisso Petrochemical Co., Ltd.
Also in the case of PSI-A-X006 (pretilt angle 13 °), the same result as in Example 1 was obtained.

【0049】実施例7 実施例1において、配向膜材料をチッソ石油化学(株)
製PSI−A−X009(プレティルト角15°)とし
た場合も、実施例1と同様の結果が得られた。
Example 7 In Example 1, the alignment film material was changed to Chisso Petrochemical Co., Ltd.
Also in the case of PSI-A-X009 (pretilt angle 15 °), the same results as in Example 1 were obtained.

【0050】実施例8 実施例1において、配向膜材料を日産化学製RN−71
5(プレティルト角13°)とした場合も、実施例1と
同様の結果が得られた。
Example 8 In Example 1, the alignment film material was RN-71 manufactured by Nissan Chemical Industries.
Even when it was set to 5 (pretilt angle 13 °), the same results as in Example 1 were obtained.

【0051】実施例9 実施例1において、配向膜材料をチッソ石油化学(株)
製PSI−A−S130(プレティルト角20°)とし
た場合も、実施例1と同様の結果が得られた。
Example 9 In Example 1, the alignment film material was changed to Chisso Petrochemical Co., Ltd.
Also in the case of PSI-A-S130 (pretilt angle 20 °), the same result as in Example 1 was obtained.

【0052】実施例10 実施例1において、配向膜材料をチッソ石油化学(株)
製PSI−A−X018(プレティルト角10°)とし
た場合も、実施例1と同様の結果が得られた。
Example 10 In Example 1, the alignment film material was changed to Chisso Petrochemical Co., Ltd.
Also in the case of PSI-A-X018 manufactured by Pretilt angle 10 °, the same results as in Example 1 were obtained.

【0053】実施例11 実施例1において、配向膜材料をチッソ石油化学(株)
製PSI−A−X021(プレティルト角20°)とし
た場合も、実施例1と同様の結果が得られた。
Example 11 In Example 1, the alignment film material was changed to Chisso Petrochemical Co., Ltd.
Also in the case of PSI-A-X021 manufactured by Pretilt angle 20 °, the same results as in Example 1 were obtained.

【0054】実施例12 実施例1から11において、界面活性剤を住友スリーエ
ム(株)製FC−93とした場合も、実施例1と同様の
結果が得られた。
Example 12 The same results as in Example 1 were obtained when the surfactant used in Examples 1 to 11 was FC-93 manufactured by Sumitomo 3M Limited.

【0055】実施例13 実施例1から11において、界面活性剤を住友スリーエ
ム(株)製FC−95とした場合も、実施例1と同様の
結果が得られた。
Example 13 The same results as in Example 1 were obtained when the surfactant used in Examples 1 to 11 was FC-95 manufactured by Sumitomo 3M Limited.

【0056】実施例14 実施例1から11において、界面活性剤を住友スリーエ
ム(株)製FC−98とした場合も、実施例1と同様の
結果が得られた。
Example 14 The same results as in Example 1 were obtained when the surfactant used in Examples 1 to 11 was FC-98 manufactured by Sumitomo 3M Limited.

【0057】実施例15 実施例1から11において、界面活性剤を住友スリーエ
ム(株)製FC−129とした場合も、実施例1と同様
の結果が得られた。
Example 15 Similar results as in Example 1 were obtained when the surfactant used in Examples 1 to 11 was FC-129 manufactured by Sumitomo 3M Limited.

【0058】実施例16 実施例1から11において、界面活性剤を住友スリーエ
ム(株)製FC−135とした場合も、実施例1と同様
の結果が得られた。
Example 16 The same results as in Example 1 were obtained when the surfactant used in Examples 1 to 11 was FC-135 manufactured by Sumitomo 3M Limited.

【0059】実施例17 実施例1から11において、界面活性剤を住友スリーエ
ム(株)製FC−170Cとした場合も、実施例1と同
様の結果が得られた。
Example 17 Similar results as in Example 1 were obtained when the surfactant used in Examples 1 to 11 was FC-170C manufactured by Sumitomo 3M Limited.

【0060】実施例18 実施例1から11において、界面活性剤を住友スリーエ
ム(株)製FC−430とした場合も、実施例1と同様
の結果が得られた。
Example 18 The same results as in Example 1 were obtained when the surfactant used in Examples 1 to 11 was FC-430 manufactured by Sumitomo 3M Limited.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上の結果から、配向膜に界面活性剤を
添加することにより、高速でのスイッチングと高コント
ラストをもつ液晶表示装置を提供することができた。
From the above results, it was possible to provide a liquid crystal display device having high-speed switching and high contrast by adding a surfactant to the alignment film.

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

【図1】本発明の一実施例の液晶表示装置の断面図。FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施例におけるカイラルスメクティックC相の
層構造を示す模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a layer structure of a chiral smectic C phase in Examples.

【図3】従来例におけるスメクティックC相の層構造を
示す模式図。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a layer structure of a smectic C phase in a conventional example.

【図4】スメクティックC相の層構造を示す模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a layer structure of a smectic C phase.

【図5】実施例におけるC1配向、C2配向の模式図。FIG. 5 is a schematic diagram of C1 orientation and C2 orientation in the examples.

【図6】実施例におけるラビング処理を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a rubbing process in the example.

【図7】実施例における1/3バイアス電界印加状態を
示す波形図。
FIG. 7 is a waveform diagram showing a 1/3 bias electric field application state in the example.

【図8】実施例におけるメモリパルス幅と測定温度の関
係を示すグラフ。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the memory pulse width and the measured temperature in the example.

【図9】実施例におけるC1配向、C2配向のCダイレ
クタを示す射影図。
FIG. 9 is a projection diagram showing C1 and C2 oriented C directors in Examples.

【図10】実施例における1/3バイアス電界印加時の
透過光強度の変化。
FIG. 10 shows changes in transmitted light intensity when a 1/3 bias electric field is applied in the example.

【図11】比較例における1/3バイアス電界印加時の
透過光強度の変化。
FIG. 11 shows a change in transmitted light intensity when a 1/3 bias electric field is applied in a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a,1b ガラス基板 2,2a,2b 透明電極 3a,3b 絶縁膜 4a,4b 配向膜 5 スペーサー 6,8 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 13,13a,13b スメクチック層 14 シェブロン界面 15 ライトニング欠陥 16 ヘアピン欠陥 17、18 カイラルスメクチックC相におけ
る折れ曲がる方向 19 ラビング方向 20 Nダイレクター 21 Cダイレクター 22 プレチルト角 23 C1配向(シェブロン1) 24 C2配向(シェブロン2) 25 層法線 26 ティルト角 27 ローラー 28 ローラー 29,30 ティルト角 31 液晶分子 32 自発分極 33 印加電界
1, 1a, 1b Glass substrate 2, 2a, 2b Transparent electrode 3a, 3b Insulating film 4a, 4b Alignment film 5 Spacer 6,8 Sealing member 7 Ferroelectric liquid crystal composition 9,10 Substrate 11 Liquid crystal cell 12a, 12b Polarizing plate 13, 13a, 13b Smectic layer 14 Chevron interface 15 Lightning defect 16 Hairpin defect 17, 18 Bending direction in chiral smectic C phase 19 Rubbing direction 20 N director 21 C director 22 Pretilt angle 23 C1 orientation (chevron 1) 24 C2 orientation (Chevron 2) 25 layer normal 26 tilt angle 27 roller 28 roller 29,30 tilt angle 31 liquid crystal molecule 32 spontaneous polarization 33 applied electric field

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面に電極が選択的に形成され、さらに
その上に絶縁膜、配向膜を形成された後、一軸配向処理
を施された一対の基板を、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させて配
置されるとともに、これらの基板間にカイラルスメクチ
ックC相を有する液晶が介在されて液晶パネルとし、前
記電極に選択的に電圧を印加され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
に識別させる手段を有し、上記液晶のカイラルスメクチ
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上記カイ
ラスメチックC相の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、一軸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
の外側であり、ネマテイック液晶を用いた磁場容量法に
より求められる上記の液晶分子のプレチルト角θP が、
8度から35度であり、かつ前記配向膜が界面活性剤を
含有することを特徴とする強誘電性液晶表示装置。
1. A pair of substrates, on each of which an electrode is selectively formed on the surface, an insulating film and an alignment film are further formed on the electrode, and the uniaxial alignment treatment is performed on the pair of substrates. By arranging the substrates so that they are substantially parallel to each other and facing each other, 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. A layer structure in the chiral smectic C phase of the liquid crystal has a chevron structure having a driving means for switching the optical axis of the liquid crystal and a means for optically distinguishing the switching of the optical axis. An alignment region generated due to the relationship between the uniaxial alignment treatment direction and the layer structure of the chiral C phase occurs behind a lightning defect occurring in the uniaxial alignment treatment direction and the defect. Inside the region surrounded by the hairpin defect, or outside the region surrounded by the hairpin defect generated in the uniaxial alignment treatment direction and the lightning defect generated in the rear direction, and determined by the magnetic field capacitance method using nematic liquid crystal. The pretilt angle θ P of the above liquid crystal molecules is
A ferroelectric liquid crystal display device, characterized in that it is at an angle of 8 to 35 degrees and the alignment film contains a surfactant.
【請求項2】 一軸配向処理がラビング法を用いて行う
ことを特徴とする請求項1項に記載の強誘電性液晶表示
装置。
2. The ferroelectric liquid crystal display device according to claim 1, wherein the uniaxial alignment treatment is performed by using a rubbing method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10319408A (en) * 1997-04-14 1998-12-04 Merck Patent Gmbh Homeotropic oriented liquid crystal layer and method for homeotropically orienting liquid crystal on plastic substrate

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