JPH07281191A - Ferroelectric liquid crystal panel - Google Patents

Ferroelectric liquid crystal panel

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JPH07281191A
JPH07281191A JP7596094A JP7596094A JPH07281191A JP H07281191 A JPH07281191 A JP H07281191A JP 7596094 A JP7596094 A JP 7596094A JP 7596094 A JP7596094 A JP 7596094A JP H07281191 A JPH07281191 A JP H07281191A
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JP
Japan
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liquid crystal
control film
director
orientation control
crystal panel
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JP7596094A
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Japanese (ja)
Inventor
Sachiko Kawada
祥子 川田
Yasushi Suzuki
康 鈴木
Masaya Kondo
近藤  真哉
Suzutarou Takahashi
鈴太郎 高橋
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Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To attain perfectly uniform orientation by controlling a (c) director pretilt and to obtain a high-contrast ferroelectric liquid crystal panel by clamping ferroelectric liquid crystals between a pair of substrates provided with orientation control films on transparent electrodes and using an orientation control film having chirality for one of the orientation control films. CONSTITUTION:The orientation control films are so formed that at least one thereof have the chirality. If the functional groups R2 of the orientation control film All and the orientation control film B21 and the liquid crystal molecules 2 are assumed to have the nature to attract each other, the liquid crystal molecules 2 on the orientation control film All incline in an R2 direction, i.e., in a left direction and the (c) director pretilt A17 is obtd. (c). The liquid crystal molecules 2 on the orientation control film B21 incline in the R2 direction as well but the direction where the molecules incline is rightward and the (c) director pretilt B27 is obtd. (f). A pair of the orientation control films which are optical euantiomers with each other impart the characteristics reverse with respect to the directions where the (c) directors incline to the molecules in such a manner. As a result, the easy control of the direction where the (c) directors incline is possible.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子や液晶光
シャッターアレー等の液晶パネルに関するものであり、
特に層構造及び分子配置に特徴を有する強誘電性液晶を
用いた強誘電性液晶光学装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal panel such as a liquid crystal display device and a liquid crystal optical shutter array.
In particular, the present invention relates to a ferroelectric liquid crystal optical device using a ferroelectric liquid crystal having a layer structure and a molecular arrangement.

【0002】[0002]

【従来の技術】強誘電性液晶を用いたパネルは、クラー
クらによって示されたように液晶分子の持つ自発分極を
利用したものである。強誘電性液晶が自発分極を持つの
は分子の構造に要因がある。つまり分子内に不斉炭素を
有するラセミ体であり、かつ分子長軸に垂直な双極子モ
ーメントを持っているような構造では、液晶分子の長軸
方向がそろい、長軸まわりの回転が阻害されているSm
* 相においては双極子モーメントの向きもそろい、そ
こに自発分極が発現する。この自発分極の方向を外部か
らの印加電界の方向によって制御する事により2つの安
定な分子配置をとるため、この2つの状態を双安定状態
と呼び、クロスニコル下で、どちらか一方の状態で黒
(透過光が最少)を表示するように偏光板の吸収軸を設
定すると、もう一方の状態で白を表示することができ
る。また、これらの安定状態は電界を取り去った後も保
持されるためメモリー性も兼ね備えている。さらにま
た、電界と1次にカップリングした応答のため応答速度
が速く、常誘電性液晶に変わるものとして注目され実用
化の試みが多くなされてきた。
2. Description of the Related Art A panel using a ferroelectric liquid crystal utilizes the spontaneous polarization of liquid crystal molecules as shown by Clark et al. Ferroelectric liquid crystal has spontaneous polarization due to the structure of the molecule. In other words, in a structure that is a racemate having an asymmetric carbon in the molecule and has a dipole moment perpendicular to the long axis of the molecule, the long axes of the liquid crystal molecules are aligned and rotation around the long axis is obstructed. Sm
In the C * phase, the directions of dipole moments are also aligned, and spontaneous polarization appears there. By controlling the direction of this spontaneous polarization by the direction of the externally applied electric field, two stable molecular configurations are obtained, so these two states are called bistable states, and under crossed nicols, either By setting the absorption axis of the polarizing plate to display black (minimum transmitted light), white can be displayed in the other state. Further, since these stable states are retained even after the electric field is removed, they also have a memory property. Furthermore, the response speed is fast due to the response that is first-order coupled with the electric field, and attention has been paid to the fact that it changes to a paraelectric liquid crystal, and many attempts have been made for its practical use.

【0003】しかし、不斉炭素を有する系であるため螺
旋性を有し、かつSmC* 相では層構造を形成するた
め、自発分極の向きを制御する事が困難であり、クラー
クらによって示された双安定性とメモリー性を有する強
誘電性液晶パネルの作成は困難であった。なかでも層構
造は複雑で、当初提案されたブックシェルフ構造以外に
も、ツイスト構造、シェブロン構造などが知られるよう
になり、強誘電性液晶パネルの諸特性にも層構造が関与
することが明らかになってきた。
However, since it is a system having an asymmetric carbon and has a spiral property, and the SmC * phase forms a layered structure, it is difficult to control the direction of spontaneous polarization, which was shown by Clark et al. It was difficult to make a ferroelectric liquid crystal panel having bistability and memory property. Above all, the layer structure is complicated, and in addition to the bookshelf structure originally proposed, twist structures, chevron structures, etc. have become known, and it is clear that the layer structure is involved in various characteristics of the ferroelectric liquid crystal panel. Has become.

【0004】このように層構造を含めた分子配向が検討
されるなか、神辺らは両基板近傍でcダイレクターが基
板界面から傾いており(このcダイレクターの傾きを本
文中では以後、cダイレクタープレチルトと呼ぶことに
する)、このcダイレクターが両基板中央に中心軸を持
つ線対称な配置であり、シェブロン型層構造とスプレイ
配向とを示す強誘電性液晶パネルを発表した。(199
2年、CMC刊、「次世代液晶ディスプレイと液晶材
料」,特許公開広報 昭63−124030など)
While molecular orientation including the layered structure has been studied in this way, Kamibe et al. Found that the c-director was tilted from the substrate interface in the vicinity of both substrates (the tilt of this c-director will be referred to as c in the text below). This c-director is a line-symmetrical arrangement having a central axis in the center of both substrates, and a ferroelectric liquid crystal panel exhibiting a chevron type layer structure and a splay alignment was announced. (199
(2nd year, published by CMC, "Next Generation Liquid Crystal Displays and Liquid Crystal Materials", Patent Disclosure Bulletin Sho 63-124030, etc.)

【0005】このような構成の層構造と分子配置を作成
するために従来は、配向制御膜としてポリイミドで代表
される有機高分子膜を用い、ラビング処理を施すことに
より配向を制御してきた。この方法は常誘電性液晶を用
いた液晶パネルにおいて一般的に行われてきた方法であ
り、また、強誘電性液晶を用いたパネルにおいても使わ
れてきた。
In order to create a layered structure and a molecular arrangement having such a constitution, conventionally, an organic polymer film typified by polyimide was used as an alignment control film, and the rubbing treatment was performed to control the alignment. This method has been generally used for liquid crystal panels using paraelectric liquid crystals, and has also been used for panels using ferroelectric liquid crystals.

【0006】図2は常誘電性液晶におけるラビング方向
とプレチルトとの関係を示した模式図である。基板上の
ラビング方向をz軸、基板と垂直方向をy軸、それらに
直交する軸をx軸とおく。また、図3は強誘電性液晶に
おけるラビング方向とプレチルトとの関係を示した模式
図である。図2と同様にラビング方向をz軸、基板と垂
直方向をy軸、それらに直交する軸をx軸とおく。ここ
で、プレチルトは液晶分子長軸方向の単位ベクトル(n
ダイレクターと定義)とxz平面とのなす角度であると
定義すると、常誘電性液晶では、図2に示すように、液
晶分子1のプレチルト5はyz平面内に存在する。これ
に対し、強誘電性液晶においては、液晶分子2は層平面
に対して一定の角度に傾いている性質から、この層平面
を円錐の低面とすると、図3に示すように、液晶分子の
一端を頂点とした円錐の稜線上に存在すると仮定する事
ができる。この時、液晶分子2の層平面への投影単位ベ
クトルをcダイレクター3、層平面に垂直なベクトルを
aダイレクター4、液晶分子2とxz平面(基板面)と
のなす角をプレチルト6、cダイレクターの層平面への
y軸の投影線からの傾きをcダイレクタープレチルト7
とする。液晶分子2の層法線からの傾き角(以後、コー
ン角と呼ぶ)とy軸からの層平面の傾き角(以後、層傾
き角と呼ぶ)の和がプレチルト6と一致したとき以外は
プレチルト6はyz平面内には存在し得ず、cダイレク
タープレチルト7を持つ事になる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the rubbing direction and the pretilt in the paraelectric liquid crystal. The rubbing direction on the substrate is the z axis, the direction perpendicular to the substrate is the y axis, and the axis orthogonal to them is the x axis. Further, FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the rubbing direction and the pretilt in the ferroelectric liquid crystal. Similar to FIG. 2, the rubbing direction is the z axis, the direction perpendicular to the substrate is the y axis, and the axis orthogonal to them is the x axis. Here, the pretilt is a unit vector (n
(Definition as director) and the xz plane are defined as an angle, the pretilt 5 of the liquid crystal molecule 1 exists in the yz plane in the paraelectric liquid crystal as shown in FIG. On the other hand, in the ferroelectric liquid crystal, since the liquid crystal molecules 2 are inclined at a constant angle with respect to the plane of the layer, if the plane of the layer is a conical lower surface, as shown in FIG. It can be assumed that it exists on the ridge of a cone with one end of as the apex. At this time, the projection unit vector of the liquid crystal molecule 2 on the layer plane is c director 3, the vector perpendicular to the layer plane is a director 4, and the angle formed by the liquid crystal molecule 2 and the xz plane (substrate surface) is pretilt 6. The inclination from the projection line of the y-axis on the layer plane of the c-director is determined by the c-director pretilt 7
And Pretilt except when the sum of the tilt angle of the liquid crystal molecules 2 from the layer normal (hereinafter referred to as cone angle) and the tilt angle of the layer plane from the y axis (hereinafter referred to as layer tilt angle) matches the pretilt 6. 6 cannot exist in the yz plane and will have a c-director pretilt 7.

【0007】実際、コーン角は液晶材料により異なるも
のの15度から30度程度であり、層傾き角はx線回折
の結果などから3度から18度程度であると報告されて
いる。これに対しプレチルトは0度から15度程度と報
告されており、ほとんどの場合においてプレチルトはy
z平面内には存在しないといえる。
Actually, it is reported that the cone angle is about 15 to 30 degrees, although it depends on the liquid crystal material, and the layer tilt angle is about 3 to 18 degrees based on the result of x-ray diffraction. On the other hand, the pretilt is reported to be about 0 to 15 degrees, and the pretilt is y in most cases.
It can be said that it does not exist in the z plane.

【0008】この時cダイレクターの傾く方向は配向制
御膜と液晶材料との組み合わせ、(特に液晶材料の螺旋
性と分極方向)およびラビング条件で決定されるため、
同種の配向制御膜に同条件でラビング処理を施したの
ち、対向させて液晶を挟持した場合には2枚の基板面で
のcダイレクターは両基板中央に対称軸を持つ線対称な
方向となる。しかし、線対称なcダイレクター配置にお
いては、cダイレクターは片方の基板側からもう一方の
基板側まで同じ方向に揃わず、いわゆるスプレイ配向に
なりやすく、cダイレクターの方向が基板間で全て揃っ
たユニフォーム配向に比べ、高いコントラストを得るこ
とは困難であった。
At this time, the tilting direction of the c-director is determined by the combination of the alignment control film and the liquid crystal material (especially the spiralness and polarization direction of the liquid crystal material) and the rubbing condition.
After rubbing the same kind of alignment control film under the same conditions and sandwiching the liquid crystal facing each other, the c-directors on the two substrate surfaces are line-symmetrical with the symmetry axis in the center of both substrates. Become. However, in a line-symmetrical c-director arrangement, the c-directors are not aligned in the same direction from one substrate side to the other substrate side, and so-called splay orientation is likely to occur, and the c-director direction is the same between substrates. It was difficult to obtain high contrast as compared with uniform uniform orientation.

【0009】そこで、完璧なユニフォーム配向を得るた
めに、線対称なcダイレクター配置ではなく、面対称な
cダイレクター配置を得ようとしても、cダイレクター
の傾く方向が液晶材料の螺旋性と分極方向に依存するた
めに、面対称なcダイレクター配置を得ることは非常に
困難であった。
Therefore, even if an attempt is made to obtain a plane-symmetrical c-director arrangement instead of a line-symmetrical c-director arrangement in order to obtain a perfect uniform orientation, the direction in which the c-director is inclined shows that the liquid crystal material is spiral. It was very difficult to obtain a plane-symmetric c-director arrangement because it depends on the polarization direction.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述したように線対称
なcダイレクター配置では完全なユニフォーム配向は得
られず、このため高コントラストな強誘電性液晶パネル
を得ることは非常に困難であった。そこで本発明はcダ
イレクタープレチルトを制御し、線対称なcダイレクタ
ー配置ではなく、面対称なcダイレクター配置を容易に
実現することによって完全なユニフォーム配向を達成
し、高コントラストな強誘電性液晶パネルを提供するも
のである。
As described above, in the line-symmetrical c-director arrangement, a perfect uniform orientation cannot be obtained, which makes it very difficult to obtain a ferroelectric LCD panel with high contrast. . Therefore, the present invention achieves perfect uniform orientation by controlling the c-director pretilt and easily realizing a plane-symmetrical c-director arrangement instead of a line-symmetrical c-director arrangement, resulting in high contrast ferroelectricity. A liquid crystal panel is provided.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の強誘電性液晶パネルは、透明電極上に配向制
御膜を設けた一対の基板間に強誘電性液晶を挟持してな
るものであり、該配向制御膜の少なくとも1方にキラリ
ティーを持つ配向制御膜を用いる。
In order to solve the above-mentioned problems, a ferroelectric liquid crystal panel of the present invention comprises a pair of substrates having an alignment control film on a transparent electrode and sandwiching a ferroelectric liquid crystal. The orientation control film having chirality is used in at least one of the orientation control films.

【0012】また、一対の基板上に、互いに逆向きの螺
旋性を持つ配向制御膜を用いる。
Further, an orientation control film having spiral properties opposite to each other is used on the pair of substrates.

【0013】また、前記配向制御膜に、キラル材を添加
したアキラルな有機高分子材料を用いる。
An achiral organic polymer material added with a chiral material is used for the orientation control film.

【0014】あるいは、前記配向制御膜に、キラリティ
ーを持った有機高分子材料を用いる。
Alternatively, an organic polymer material having chirality is used for the orientation control film.

【0015】[0015]

【作用】以下、図面を基に本発明の構成を詳細に説明す
る。図1はキラリティーを持つ配向制御膜とその配向制
御膜上の強誘電性液晶分子の模式図である。図1(a)
において、配向制御膜A11のキラリティーを示すモデ
ルとして配向制御膜表面にキラル材がある状態とし、そ
のキラル材の不斉炭素C* のまわりの4つの官能基をそ
れぞれR1,R2,R3,R4とおく。また、図1
(d)において配向制御膜B21は配向制御膜A11と
鏡像体であり、キラリティーを示す不斉炭素C* のまわ
りの4つの官能基R1,R2,R3,R4は配向制御膜
A11と鏡面対称な位置に配置されているとする。この
とき、ラビング方向はR1からR3の方向とする。図1
(b)および図1(e)は先に図3の説明でも述べたと
おり強誘電性液晶の円錐型モデルを示す。液晶分子2は
円錐の稜線上に位置し、液晶分子2の円錐底面すなわち
層平面への投影ベクトルがcダイレクター3である。
The structure of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of an orientation control film having chirality and ferroelectric liquid crystal molecules on the orientation control film. Figure 1 (a)
In the above, as a model showing the chirality of the orientation control film A11, it is assumed that a chiral material is present on the surface of the orientation control film, and four functional groups around the asymmetric carbon C * of the chiral material are R1, R2, R3 and R4, respectively. far. Also, FIG.
In (d), the alignment control film B21 is an enantiomer with the alignment control film A11, and the four functional groups R1, R2, R3 and R4 around the chiral asymmetric carbon C * are mirror symmetric with the alignment control film A11. It is assumed that they are placed in different positions. At this time, the rubbing direction is from R1 to R3. Figure 1
FIGS. 1B and 1E show the conical model of the ferroelectric liquid crystal as described in the description of FIG. The liquid crystal molecule 2 is located on the ridgeline of the cone, and the projection vector of the liquid crystal molecule 2 onto the cone bottom surface, that is, the layer plane is the c-director 3.

【0016】今仮に、配向制御膜A11及び配向制御膜
B21の官能基R2と液晶分子2が引きつけ合う性質で
あると仮定すると、図1(c)に示すように配向制御膜
A11上の液晶分子2はR2方向すなわち左方向に傾
き、cダイレクタープレチルトA17を得る。また図1
(f)に示すように配向制御膜B21上の液晶分子2も
R2方向に傾くが、この場合R2の位置が配向制御膜A
11とは鏡面対称な位置に存在するため傾く方向は右方
向であり、cダイレクタープレチルトB27を得る。
Assuming that the functional groups R2 of the alignment control film A11 and the alignment control film B21 and the liquid crystal molecules 2 are attracted to each other, the liquid crystal molecules on the alignment control film A11 are as shown in FIG. 1C. 2 tilts in the R2 direction, that is, to the left, and obtains the c-director pretilt A17. See also FIG.
As shown in (f), the liquid crystal molecules 2 on the alignment control film B21 also tilt in the R2 direction. In this case, the position of R2 is the alignment control film A.
Since 11 exists at a mirror-symmetrical position, the tilt direction is the right direction, and the c-director pretilt B27 is obtained.

【0017】このように互いに鏡像体であるような一対
の配向制御膜はcダイレクターの傾く方向について逆の
特性を与える。このときの原理は前述したモデルに従う
が、定性的には配向制御膜のキラリティーに基づく螺旋
性に起因しており、左まわりの螺旋性を有する配向制御
膜と右まわりの螺旋性を有する配向制御膜とではcダイ
レクターの傾く方向に逆の特性を与える。この特性を利
用し、キラリティーを持った材料を配向制御膜として使
用することによりcダイレクターの傾く方向を容易に制
御する事ができ、完全なユニフォーム配向を得ることが
でき、結果として高コントラストな強誘電性液晶パネル
を得ることができる。
As described above, the pair of orientation control films, which are mirror images of each other, give opposite characteristics in the direction in which the c-director is tilted. The principle at this time follows the model described above, but it is qualitatively due to the chirality based on the chirality of the alignment control film, and the alignment control film having a left-handed spiral property and the alignment having a right-handed spiral property. With the control film, the opposite characteristics are given to the direction in which the c-director is tilted. By utilizing this property and using a material with chirality as an orientation control film, the direction in which the c-director tilts can be easily controlled, and perfect uniform orientation can be obtained, resulting in high contrast. It is possible to obtain an excellent ferroelectric liquid crystal panel.

【0018】次に本発明により作成した強誘電性液晶パ
ネルの実際の配向の確認方法について説明する。配向を
確認するためにはX線回折や電気光学特性の測定などが
一般的に知られた方法であるが、より詳細な配向を知る
事ができるATR法について説明する。ATR(Att
enuated Total Reflection=
減衰全反射)法の詳細はSamblesらの論文(Sa
mbles;Liquid Crystals,199
3,Vol.13,No.1,1−11など)に記述さ
れているが、概要は以下の通りである。
Next, a method for confirming the actual orientation of the ferroelectric liquid crystal panel produced according to the present invention will be described. Although X-ray diffraction and measurement of electro-optical characteristics are generally known methods for confirming the orientation, the ATR method that can know more detailed orientation will be described. ATR (Att
enumerated Total Reflection =
For details of the attenuated total reflection method, see Samles et al.
mbles; Liquid Crystals, 199
3, Vol. 13, No. 1, 1-11, etc.), but the outline is as follows.

【0019】測定に使用する液晶パネルは透明電極の代
わりに光学的吸収を示す膜(通常は30〜50nmの厚
さの金や銀などの金属蒸着膜)を設けた構造とし、配向
制御膜及び液晶は通常と同様に作成する。このパネルに
p偏向の(入射面内に電場ベクトルがある)光を入射角
度を変えて入射し、その反射光強度の入射角度依存性を
考える。ある入射角度までは金属膜により光はほとんど
反射されるが、誘電テンソルで規定される全反射角度を
越えた範囲で、金属膜と光エネルギーの授受を起こす現
象(表面プラズモンポラリトンの励起)を誘起し、反射
光の減衰といった特有の反射光強度プロファイルを示
し、この入射角度に対する反射光強度プロファイルは金
属膜、配向制御膜、液晶の配向状態で決定される。
The liquid crystal panel used for the measurement has a structure in which a film exhibiting optical absorption (usually a metal vapor deposition film of gold or silver having a thickness of 30 to 50 nm) is provided in place of the transparent electrode, and the alignment control film and The liquid crystal is created as usual. P-polarized light (having an electric field vector in the incident plane) is incident on this panel at different incident angles, and the incident angle dependence of the reflected light intensity is considered. Light is mostly reflected by the metal film up to a certain incident angle, but induces a phenomenon (excitation of surface plasmon polaritons) in which light energy is transferred between the metal film and the total reflection angle defined by the dielectric tensor. However, it shows a specific reflected light intensity profile such as attenuation of reflected light. The reflected light intensity profile with respect to this incident angle is determined by the alignment state of the metal film, the alignment control film and the liquid crystal.

【0020】特にこの反射光強度プロファイルは金属膜
近傍の物質の性質(液晶の層構造及び分子配置)に敏感
であり、反射光強度の絶対値とその強度を与える入射角
度の関係(以後、ATR曲線と呼ぶ)から液晶パネルの
基板界面近傍での層構造及び分子配置を詳細かつ充分に
議論できる。実際には入射角度を変えて測定した反射光
強度プロファイル(=ATR曲線)と計算により推定し
た光学的挙動との整合を行いcダイレクターの配置及び
層構造を決定する。
In particular, this reflected light intensity profile is sensitive to the properties of the substance in the vicinity of the metal film (the layer structure and molecular arrangement of the liquid crystal), and the relationship between the absolute value of the reflected light intensity and the incident angle that gives that intensity (hereinafter referred to as ATR). It is possible to discuss the layer structure and molecular arrangement in the vicinity of the substrate interface of the liquid crystal panel in detail and sufficiently from the curve). Actually, the reflected light intensity profile (= ATR curve) measured by changing the incident angle is matched with the optical behavior estimated by calculation to determine the arrangement and layer structure of the c-director.

【0021】次に計算による光学的挙動の推定方法につ
いて述べる。層構造及び分子配置を記述するためにcダ
イレクターとaダイレクターを用いる。これらの位置関
係は図3に示した。cダイレクター3とaダイレクター
4の弾性的な変形を考慮した液晶の自由エネルギー密度
Fは以下の式で表される(Nakagawa;Liqu
id Crystals 1990,Vol.8,N
o.5,651−675)。
Next, a method of estimating the optical behavior by calculation will be described. The c and a directors are used to describe the layer structure and molecular arrangement. The positional relationship between them is shown in FIG. The free energy density F of the liquid crystal in consideration of elastic deformation of the c-director 3 and the a-director 4 is represented by the following formula (Nakagawa; Liqu).
id Crystals 1990, Vol. 8, N
o. 5,651-675).

【0022】[0022]

【数1】 [Equation 1]

【0023】(1)式において、大文字のA,B,C,
D,Lは層及び分子配置の変形を表す弾性定数である。
また、Psは自発分極、φは電界のスカラーポテンシャ
ルである。式中の記号・はベクトルの内積を、記号×は
ベクトルの外積をそれぞれ示す。その他のパラメーター
には以下の(2)から(6)の関係式が成り立ってい
る。
In equation (1), capital letters A, B, C,
D and L are elastic constants that represent the deformation of the layers and the molecular arrangement.
Further, Ps is the spontaneous polarization, and φ is the scalar potential of the electric field. In the formula, the symbol-indicates the inner product of vectors and the symbol x indicates the outer product of vectors. The relational expressions (2) to (6) below hold for the other parameters.

【0024】[0024]

【数2】 [Equation 2]

【0025】ここで、dA はスメクティックA相での層
厚、dC はスメクティックC* 相での層厚を表す。νは
層法線方向の単位ベクトル、pは分極ベクトルであり、
a,cダイレクターとは図4に示すような直交関係にあ
る。
Here, d A represents the layer thickness in the smectic A phase, and d C represents the layer thickness in the smectic C * phase. ν is a unit vector in the layer normal direction, p is a polarization vector,
The a and c directors have an orthogonal relationship as shown in FIG.

【0026】実際の液晶パネルにおいては、(1)式で
示されるエネルギー密度をバルク全般にわたって積分し
た値と、界面からの規制を示す表面アンカリングエネル
ギーFs(下基板側Fs0,上基板側Fsd)とがつりあっ
た状態でエネルギー的に安定な層構造及び分子配置をと
ると考えられる。下記数3に示した式(7)(8)にお
いてg,σは界面のアンカリングを規定する係数、Φ0
は下基板側(図3の座標系でy=0)でのcダイレクタ
ープレチルト、Φはバルク側に隣接するcダイレクター
の傾き角、Φd は同じくcダイレクタープレチルトの上
基板側(図3の座標系でy=パネル厚さ)である。
In an actual liquid crystal panel, a value obtained by integrating the energy density represented by the equation (1) over the bulk and surface anchoring energy Fs (lower substrate side F s0 , upper substrate side F) indicating the regulation from the interface. sd ) is considered to have an energetically stable layer structure and molecular arrangement in a balanced state. In Equations (7) and (8) shown in the following Equation 3, g and σ are coefficients that define anchoring of the interface, Φ 0
Is the c-director pretilt on the lower substrate side (y = 0 in the coordinate system of FIG. 3), Φ is the tilt angle of the c-director adjacent to the bulk side, and Φ d is the upper substrate side of the c-director pretilt (Fig. In the coordinate system of 3, y = panel thickness).

【0027】[0027]

【数3】 [Equation 3]

【0028】液晶パネルの総エネルギー量が最低となる
ように(1)(7)(8)式を基にEuler−Lag
rangeの式を求め、液晶パネルをxz平面と平行に
100層程度に分割し各々の層での層傾き角及びcダイ
レクター配置を求める。得られたcダイレクター配置を
基に各層での誘電テンソルを求め、これらの層を積層膜
とみなし、スネルの法則に基づきATR曲線を計算す
る。実験により得られたATR曲線と計算によるATR
曲線とが一致するように弾性定数、係数、パラメーター
などを変えて繰り返し計算を行い、充分にフィッティン
グしたところがすなわち実際の層構造及び分子配置であ
ると推定する。
Based on the formulas (1), (7) and (8), the Euler-Lag is used so that the total energy amount of the liquid crystal panel is minimized.
The range equation is calculated, the liquid crystal panel is divided into about 100 layers in parallel with the xz plane, and the layer tilt angle and the c-director arrangement in each layer are calculated. The dielectric tensor in each layer is calculated based on the obtained c-director arrangement, these layers are regarded as a laminated film, and the ATR curve is calculated based on Snell's law. ATR curve obtained by experiment and ATR by calculation
It is estimated that the elastic constants, coefficients, parameters, etc. are changed so that the curves coincide with each other, and that the sufficiently fitted portions are the actual layer structure and molecular arrangement.

【0029】[0029]

【実施例】【Example】

(実施例1)ガラス上の透明電極膜上に、配向制御膜と
してヘキスト社製のPolix008に左まわりの螺旋
性をもつチッソ社製のカイラル材CM14を1%添加し
たものを塗布した基板と、ガラス上の透明電極膜上に配
向制御膜としてヘキスト社製のPolix008に右ま
わりの螺旋性をもつメルク社製のカイラル材CB15を
1%添加したものを塗布した基板とにラビング処理を施
し、ラビング方向が一致するように対向させ、1.7μ
mのビーズをスペーサーとして挟み込み周囲を樹脂で固
定したセルに、ヘキスト社製の強誘電性液晶材料Fel
ix−T252を注入し強誘電性液晶パネルを作成し
た。
(Example 1) A substrate obtained by coating a transparent electrode film on glass with 1% of a Chiral CM14 manufactured by Chisso having a left-handed spiral as Polix008 manufactured by Hoechst as an orientation control film, and A rubbing treatment was performed on a transparent electrode film on glass, which was subjected to rubbing treatment on a substrate coated with Hoxist's Polix008 as an orientation control film to which 1% of a right-handed spiral Merck's chiral material CB15 was added. Opposing so that the directions are the same, 1.7μ
Fellow liquid crystal material Fel made by Hoechst Co., Ltd.
ix-T252 was injected to prepare a ferroelectric liquid crystal panel.

【0030】作成した液晶パネルを、前述したATR法
を用いて配向状態を測定したところ、基板近傍のcダイ
レクターの傾き方向が2枚の基板間で面対称に配置され
ていることが確認された。次にコントラストを測定する
ために、白色光源、偏光子、液晶パネル、検光子、フォ
トディテクターの順にならべ、偏光子の吸収軸をcダイ
レクター側でコーン角と一致するように合わせ、検光子
の吸収軸は偏光子の吸収軸と直交するようにそれぞれ配
置した。そして液晶パネルに矩形波を印加して透過光量
を測定し、分子配置が偏光子の吸収軸と一致する側で透
過光量が最低となり、暗状態を示し、もう一方の配置で
明状態となる。そしてこの2つの状態間の透過光量の比
をコントラストとして求めたところ、両基板側で同じ配
向制御膜を用いた液晶パネルに比べ暗状態での透過光量
が低くなり、高いコントラストを得られることが確認で
きた。
When the alignment state of the produced liquid crystal panel was measured by using the above-mentioned ATR method, it was confirmed that the tilt direction of the c-director in the vicinity of the substrates was symmetrically arranged between the two substrates. It was Next, in order to measure the contrast, align the white light source, the polarizer, the liquid crystal panel, the analyzer, and the photodetector in that order, and align the absorption axis of the polarizer so that it matches the cone angle on the c-director side. The absorption axis was arranged so as to be orthogonal to the absorption axis of the polarizer. Then, a rectangular wave is applied to the liquid crystal panel and the amount of transmitted light is measured. The amount of transmitted light becomes the minimum on the side where the molecular arrangement coincides with the absorption axis of the polarizer, indicating a dark state, and the other arrangement indicates a bright state. When the ratio of the amount of transmitted light between these two states is obtained as the contrast, the amount of transmitted light in the dark state is lower than that in a liquid crystal panel using the same alignment control film on both substrates, and high contrast can be obtained. It could be confirmed.

【0031】(実施例2)また、前記実施例のセルに前
記液晶とは逆の螺旋方向を持つ液晶を注入したところc
ダイレクターは前記液晶とは逆の方向になる事も確認さ
れた。この液晶パネルにおいても同様に検光子および偏
光子の吸収軸をcダイレクター側に設定してコントラス
トを測定したところ、両基板側で同じ配向制御膜を用い
た液晶パネルに比べて高いコントラストを得ることがで
きた。
(Embodiment 2) Further, when a liquid crystal having a spiral direction opposite to that of the liquid crystal is injected into the cell of the embodiment, c
It was also confirmed that the director was in the opposite direction to the liquid crystal. In this liquid crystal panel as well, when the absorption axes of the analyzer and the polarizer were similarly set to the c-director side and the contrast was measured, a higher contrast was obtained as compared with a liquid crystal panel using the same alignment control film on both substrate sides. I was able to.

【0032】(実施例3)次にキラリティーを持った高
分子として側鎖型サーモトロピック液晶性高分子材料、
例えば次の化1に示すような構造のものを配向制御膜と
して用いる。
(Example 3) Next, a side chain type thermotropic liquid crystalline polymer material as a polymer having chirality,
For example, a film having a structure shown in the following chemical formula 1 is used as the orientation control film.

【0033】[0033]

【化1】 [Chemical 1]

【0034】この場合配向制御膜を成膜後ラビング処理
を施すが、配向制御膜の成膜前に透明電極上にもラビン
グ処理を施しておくと液晶性高分子自体の配向性が増
し、より良い配向状態を得る事ができる。配向制御膜の
Rの不斉炭素への4種類の官能基の結合配置が互いに鏡
像体である液晶高分子材料を配向制御膜として対向させ
た液晶パネルの方が同じ配置の液晶高分子材料を配向制
御膜として対向させた液晶パネルよりも高いコントラス
トを得る事ができた。
In this case, a rubbing treatment is performed after forming the orientation control film, but if the rubbing treatment is also performed on the transparent electrode before the formation of the orientation control film, the orientation property of the liquid crystalline polymer itself increases, and A good alignment state can be obtained. The liquid crystal polymer material in which the liquid crystal polymer materials in which the bonding arrangements of the four kinds of functional groups to the R asymmetric carbons of the orientation control film are mirror images of each other are opposed to each other as the orientation control film It was possible to obtain higher contrast than the liquid crystal panel facing as an alignment control film.

【0035】[0035]

【発明の効果】このように本発明の配向制御膜を用いた
強誘電性液晶パネルにおいては液晶分子の立ち角(常誘
電性液晶で言うプレチルト)のみではなく、cダイレク
ターの傾く方向をも制御する事が可能となり、一対の基
板間で線対称なcダイレクター配置のみではなく、面対
称なcダイレクター配置をも容易に実現することができ
るため、完璧なユニフォーム配向を達成することができ
た。このため、ユニフォーム配向方向に偏光子の吸収軸
を設定する事で暗状態での透過光量が線対称なcダイレ
クター配置の液晶パネルに比べて著しく低下し、明状態
との比であるコントラストが飛躍的に増大した強誘電性
液晶パネルを容易に得る事ができた。
As described above, in the ferroelectric liquid crystal panel using the alignment control film of the present invention, not only the standing angle of liquid crystal molecules (pretilt referred to as paraelectric liquid crystal) but also the direction in which the c director tilts. It is possible to control, and it is possible to easily realize not only a line-symmetric c-director arrangement between a pair of substrates but also a plane-symmetric c-director arrangement, so that a perfect uniform orientation can be achieved. did it. Therefore, by setting the absorption axis of the polarizer in the uniform orientation direction, the amount of transmitted light in the dark state is significantly reduced as compared with a liquid crystal panel with a line-symmetrical c-director arrangement, and the contrast, which is the ratio with the bright state, is reduced. It was possible to easily obtain a dramatically increased ferroelectric liquid crystal panel.

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

【図1】本発明の強誘電性液晶パネルにおける配向制御
膜の立体異性体構造とCダイレクターの傾き方向とのモ
デルを表す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a model of a stereoisomer structure of an alignment control film and a tilt direction of a C director in a ferroelectric liquid crystal panel of the present invention.

【図2】常誘電性液晶パネルにおける液晶分子とプレチ
ルトとの関係を示すモデルを表す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a model showing a relationship between liquid crystal molecules and pretilt in a paraelectric liquid crystal panel.

【図3】強誘電性液晶パネルにおける液晶分子とプレチ
ルトとの関係を示すモデルを表す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a model showing the relationship between liquid crystal molecules and pretilt in a ferroelectric liquid crystal panel.

【図4】強誘電性液晶における分極ベクトルpと他のベ
クトルパラメーターの関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a polarization vector p and another vector parameter in a ferroelectric liquid crystal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 液晶分子(常誘電性液晶) 2 液晶分子(強誘電性液晶) 3 cダイレクター 4 aダイレクター 5 プレチルト(常誘電性液晶のnダイレクター) 6 プレチルト(強誘電性液晶のnダイレクター) 7 cダイレクタープレチルト 11 配向制御膜A 17 cダイレクタープレチルトA 21 配向制御膜B 27 cダイレクタープレチルトB 1 liquid crystal molecule (paraelectric liquid crystal) 2 liquid crystal molecule (ferroelectric liquid crystal) 3 c director 4 a director 5 pretilt (n director of paraelectric liquid crystal) 6 pretilt (n director of ferroelectric liquid crystal) 7 c director pretilt 11 alignment control film A 17 c director pretilt A 21 alignment control film B 27 c director pretilt B

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 鈴太郎 埼玉県所沢市大字下富字武野840番地 シ チズン時計株式会社技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Suzutaro Takahashi 840 Takeno, Shimotomi, Tokorozawa, Saitama Prefecture Citizen Watch Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明電極上に配向制御膜を設けた一対の
基板間に強誘電性液晶を挟持してなる強誘電性液晶パネ
ルであって、該配向制御膜の少なくとも1方がキラリテ
ィーを持つ事を特徴とする強誘電性液晶パネル。
1. A ferroelectric liquid crystal panel in which a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates provided with an alignment control film on a transparent electrode, wherein at least one of the alignment control films has chirality. Ferroelectric liquid crystal panel characterized by having.
【請求項2】 互いに逆向きの螺旋性を持つ前記配向制
御膜が一対の基板上に設けられている事を特徴とする請
求項1に記載の強誘電性液晶パネル。
2. The ferroelectric liquid crystal panel according to claim 1, wherein the alignment control films having mutually opposite spiral properties are provided on a pair of substrates.
【請求項3】 前記配向制御膜がキラル材を添加したア
キラルな有機高分子材料であることを特徴とする請求項
1または2に記載の強誘電性液晶パネル。
3. The ferroelectric liquid crystal panel according to claim 1, wherein the alignment control film is an achiral organic polymer material to which a chiral material is added.
【請求項4】 前記配向制御膜がキラリティーを持った
有機高分子材料であることを特徴とする請求項1または
2に記載の強誘電性液晶パネル。
4. The ferroelectric liquid crystal panel according to claim 1, wherein the alignment control film is an organic polymer material having chirality.
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