JPS61205920A - Liquid crystal element - Google Patents

Liquid crystal element

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JPS61205920A
JPS61205920A JP4725385A JP4725385A JPS61205920A JP S61205920 A JPS61205920 A JP S61205920A JP 4725385 A JP4725385 A JP 4725385A JP 4725385 A JP4725385 A JP 4725385A JP S61205920 A JPS61205920 A JP S61205920A
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片桐 一春
Junichiro Kanbe
純一郎 神辺
Shinjiro Okada
伸二郎 岡田
Kazuo Yoshinaga
和夫 吉永
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  • Liquid Crystal Substances (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To improve initial orientability by providing plural structural members having side walls to one substrate into a stripe shape, subjecting the other substrate to an orientation treatment in the direction parallel with or perpendicular to the extension direction of said members and using a specific liquid crystal compsn. CONSTITUTION:The structural members 104 having the stripe-shaped side walls 106, 107 are disposed to one substrate 101 of a pair of the electrode substrates 101, 110. The other substrate 110 is subjected to a uniaxial orientation treatment and the treatment direction thereof is controlled to the direction parallel or orthogonal with the extension direction of the members 104. The liquid crystal compsn. incorporated therein with one kind of a liquid crystal of which the phase transfers from a Ch phase to an Sm*phase in the course of a temp. fall and at least one kind of a liquid crystal of which the phase transfers from an isotropic phase to the Ch phase and crystal phase in the course of the temp. fall or from the isotropic phase to the Ch phase, Sm phase and crystal phase in the course of the temp. fall is used. The liquid crystal element made into the construction in which the operation of the element based on the bistability of the ferroelectric liquid crystal and the mono-domain characteristic of the liquid crystal layer are compatible is obtd. by such constitution and the defect at the spacer edge is eliminated even in the storage state in which the defect is particularly liable to appear.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶表示素子や液晶−光シヤツタアレイ等に
適用する液晶素子に関し、詳しくは液晶分子の初期配向
状態を改善するこ′とにより1表示ならびに駆動特性を
改善した液晶素子に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a liquid crystal element applied to a liquid crystal display element, a liquid crystal-optical shutter array, etc. This invention relates to a liquid crystal element with improved display and driving characteristics.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の液晶素子としては、例えばエム・シャット(M、
5chadt)とダブリューΦへルフリツヒ(W、He
1frich)著″アプライド・フィジックスーレダー
ズ″(”Applied  Physics  Let
ter5’″)第18巻、第4号(1971年2月15
日発行)、第127頁〜128頁の″ボルテージ・ディ
ペンダント・オプティカル番アクティビティ一番オブφ
ア・ツィステッドΦネマチック・リキッド・クリスタル
”(”Voltage  Dependent  Op
  t  i  cal  Activity  of
  a  TwisLed  Nematic  Li
quid  Cry s t a 1 ” )に示され
たツィステッドΦネマチック(twisted  ne
mat ic)液晶を用いたものが知られている。この
TN液晶は、画素密度を高くしたマトリクス電極構造を
用いた時分割駆動の時、クロストークを発生する問題点
があるため、画素数が制限されていた。
As a conventional liquid crystal element, for example, M-Shut (M,
5chadt) and Double Φ Helfrich (W, He
``Applied Physics Let's'' by 1frich)
ter5''') Volume 18, No. 4 (February 15, 1971
``Voltage Dependant Optical Number Activity Ichiban of φ'' on pages 127-128
A Twisted Φ Nematic Liquid Crystal” (“Voltage Dependent Op.
T i cal Activity of
a TwisLed Nematic Li
The twisted Φ nematic shown in
matic) devices using liquid crystal are known. This TN liquid crystal has a problem in that crosstalk occurs during time division driving using a matrix electrode structure with high pixel density, so the number of pixels is limited.

又、各画素に薄膜トランジスタによるスイッチング素子
を接続し、各画素毎をスイッチングする方式の表示素子
が知られているが、基板上に薄膜トランジスタを形成す
る工程が極めて煩雑な上、大面積の表示素子を作成する
ことが難しい問題点がある。
Furthermore, a display element is known in which a switching element using a thin film transistor is connected to each pixel, and each pixel is switched. However, the process of forming the thin film transistor on the substrate is extremely complicated, and it is difficult to use a display element with a large area. There are some problems that make it difficult to create.

この様な従来型の液晶素子の欠点を改善するものとして
、双安定性を有する液晶素子の使用が、クラーク(C1
ark)およびラガウェル(Lage rwa 1 り
により提案されている(特開昭56−107216号公
報、米国特許第4367924号明細書等)、双安定性
を有する液晶としては、一般に、カイラルスメクテイッ
クC相(SmC)jc)又はH相(SmH)k)、を有
する強誘電性液晶が用いられる。
To improve the drawbacks of conventional liquid crystal devices, the use of bistable liquid crystal devices is proposed by Clark (C1
As a liquid crystal having bistability, chiral smectic C is generally proposed as a liquid crystal having bistability. A ferroelectric liquid crystal having a phase (SmC)jc) or an H phase (SmH)k) is used.

この液晶は電界に対して$1の光学的安定状態と第2の
光学安定状態からなる双安定状態を有し、従って前述の
TN型の液晶で用いられた光学変調素子とは異なり、例
えば一方の電界ベクトルに対して第1の光学的安定状態
に液晶が配向し、他方の電界ベクトルに対しては第2の
光学的安定状態に液晶が配向される。またこの型の液晶
は、加えられる電界に応答して、極めて速やかに上記2
つの安定状態のいずれかを取り、且つ電界の印加のない
ときはその状態を維持する性質を有する。このような性
質を利用することにより、上述した従来のTN型素子の
問題点の多くに対して、かなり本質的な改善が得られる
。この点は、本発明と関連して、以下に、更に詳細に説
明する。しかしながら、この双安定性を有する強誘電性
液晶が所定の駆動特性を発揮するためには、一対の平行
基板間に配置される液晶が、電界の印加状態とは無関係
に、上記2つの安定状態の間での変換が効果的に起るよ
うな分子配列状態にあることが必要である。
This liquid crystal has a bistable state consisting of an optically stable state of $1 and a second optically stable state in response to an electric field. Therefore, unlike the optical modulation element used in the above-mentioned TN type liquid crystal, The liquid crystal is aligned in a first optically stable state with respect to the electric field vector, and the liquid crystal is aligned in a second optically stable state with respect to the other electric field vector. In addition, this type of liquid crystal responds to an applied electric field and very quickly responds to the above-mentioned
It has the property of taking one of two stable states and maintaining that state when no electric field is applied. By utilizing such properties, many of the problems of the conventional TN type device described above can be significantly improved. This point will be explained in more detail below in connection with the present invention. However, in order for this ferroelectric liquid crystal with bistability to exhibit predetermined driving characteristics, the liquid crystal placed between a pair of parallel substrates must be in the above two stable states, regardless of the applied state of the electric field. It is necessary that the molecules be arranged in such a state that conversion between them can occur effectively.

例えばSmC*又はSmH*相を有する強誘電性液晶に
ついては、SmC*又はSmH)k相を有する液晶分子
層が基板面に対して垂直で。
For example, for a ferroelectric liquid crystal with SmC* or SmH* phase, the liquid crystal molecular layer with SmC* or SmH)k phase is perpendicular to the substrate plane.

したがって液晶分子軸が基板面にほぼ平行に配列した領
域(モノドメイン)が形成される必要がある。しかしな
がら、従来の双安定性を有する強誘電性液晶素子におい
ては、このようなドメイン構造を有する液晶の配向状態
が。
Therefore, it is necessary to form a region (monodomain) in which the liquid crystal molecular axes are arranged substantially parallel to the substrate surface. However, in conventional ferroelectric liquid crystal devices with bistability, the alignment state of the liquid crystal having such a domain structure is as follows.

必ずしも満足に形成されなかったために、充分な特性が
得られなかったのが実情である。
The reality is that sufficient characteristics could not be obtained because the formation was not always satisfactory.

たとえば、C1arkらによれば、このような配向状態
を与えるために、磁界を印加する方法、せん断力を印加
する方法、基板間に小間隔で平行なりツジ(ridge
)を配列する方法などが提案されている。しかしながら
、これらは、いずれも必ずしも満足すべき結果を与える
ものではなかった。たとえば、磁界を印加する方法は、
大規模な装置を要求するとともに作動特性の良好な薄層
セルとは両立しがたいという難点があり、また、せん断
力を印加する方法は、セルを作成後に液晶を注入する方
法と両立しないという難点がある。又、セル内に平行な
リッジを配列する方法では、それのみによっては、安定
な配向効果を与えられない。
For example, according to C1ark et al., methods of applying a magnetic field, methods of applying a shear force, and methods of applying a parallel ridge between the substrates in order to provide such an orientation state are described.
) have been proposed. However, none of these methods necessarily gave satisfactory results. For example, the method of applying a magnetic field is
There are disadvantages in that it requires large-scale equipment and is incompatible with thin-layer cells with good operating characteristics.Also, the method of applying shear force is incompatible with the method of injecting liquid crystal after creating the cell. There are some difficulties. Furthermore, the method of arranging parallel ridges within a cell cannot provide a stable alignment effect by itself.

〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明の目的は、上述した事情に鑑み、高速応答性、高
密度画素と大面積を有する表示素子、或いは高速度のシ
ャッタスピードを有する光学ンヤソター等として潜在的
な適性を有する強誘電性液晶素子において、従来問題で
あったモノドメイン形成性ないしは初期配向性を改善す
ることにより、その特性を充分に発揮させ得る強誘電性
液晶素子を提供することにある。
[Problems to be Solved by the Invention] In view of the above-mentioned circumstances, an object of the present invention is to solve the problem of potential problems as a display element having high-speed response, high-density pixels, and a large area, or an optical scanner having a high shutter speed. The purpose of the present invention is to provide a ferroelectric liquid crystal element that can fully exhibit its characteristics by improving monodomain formation or initial orientation, which has been a problem in the past. .

〔作用〕[Effect]

本発明者らは、前述の目的に沿って研究した結果、液晶
を挟持する一対の平行基板のうち少なくとも一方の基板
の面がラビング等による一軸性配向処理効果と一対の基
板間に配置したストライプ状の側壁を有する構造部材の
配列による効果を併用するとともに、降温過程でコレス
テリック相からカイラルスメクテイツク相に相転移を生
じる液晶の少なくとも1種と降温過程で等方相からコレ
ステリック相及び結晶相に又は降温過程で等方相からコ
レステリック相、スメクテイツク相及び結晶相に相転移
を生じる液晶の少なくとも1種とを含有した液晶組成物
のスメクテイツク相、例えばSmA(スメクテイツクA
相)、カイラルスメクテイツク相等を該スメクテイツク
相より高温側の相、例えばコレステリック相(カイラル
ネマチック相)、ネマチック相、等方相からの徐冷によ
る相転移を用いた場合、スメクテイック相のモノドメイ
ンを形成することができ、この結果強誘電性液晶の双安
定性に基づく素子の作動と液晶層のモノドメイン性を両
立し得る構造の液晶素子が得られることを見い出した。
As a result of research in line with the above-mentioned objective, the present inventors have found that the surface of at least one of a pair of parallel substrates sandwiching a liquid crystal has a uniaxial alignment treatment effect by rubbing etc. In addition to utilizing the effect of the arrangement of structural members having shaped side walls, at least one type of liquid crystal that undergoes a phase transition from a cholesteric phase to a chiral smectic phase during the cooling process, and from an isotropic phase to a cholesteric phase and a crystalline phase during the cooling process. The smectic phase of a liquid crystal composition containing at least one type of liquid crystal that undergoes a phase transition from an isotropic phase to a cholesteric phase, a smectic phase, and a crystalline phase during the temperature cooling process, such as SmA (smectic A).
phase), chiral smectic phase, etc., from a phase on the higher temperature side than the smectic phase, such as a cholesteric phase (chiral nematic phase), a nematic phase, or an isotropic phase. It has been found that as a result, a liquid crystal device can be obtained with a structure that allows both the operation of the device based on the bistability of the ferroelectric liquid crystal and the monodomain property of the liquid crystal layer.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の液晶素子は、前述の知見に基づくものであり、
より詳しくは、一対の平行基板間に液晶を挟持させてな
る液晶素子において、該一対の平行基板のうちの第1の
基板の液晶と接触する側の面には、それぞれ側壁を有す
る複数の構造部材がストライプ状に配置され、第2の基
板の液晶と接する側の面には、前記第1の基板上の複数
の構造部材の延長方向とほぼ平行もしくは垂直な方向の
一軸性配向処理が施されているとともに、降温過程でコ
レステリック相からカイラルスメクテイツク相に相転移
を生じる液晶の少なくとも1種と降温過程で等方相から
コレステリック相及び液晶相に又は降温過程で等方相か
らコレステリック相、スメクテイツク相及び結晶相に相
転移を生じる液晶の少なくとも1種とを含有した液晶組
成物のスメクテイツク相を該スメクテイツク相より高温
側の相からの徐冷による相転移により形成した点に特徴
を有している。
The liquid crystal element of the present invention is based on the above-mentioned findings,
More specifically, in a liquid crystal element in which a liquid crystal is sandwiched between a pair of parallel substrates, a first substrate of the pair of parallel substrates has a plurality of structures each having a side wall on the side that contacts the liquid crystal. The members are arranged in a stripe pattern, and the surface of the second substrate in contact with the liquid crystal is subjected to uniaxial alignment treatment in a direction substantially parallel or perpendicular to the extending direction of the plurality of structural members on the first substrate. and at least one kind of liquid crystal that undergoes a phase transition from a cholesteric phase to a chiral smectic phase during the cooling process, and from an isotropic phase to a cholesteric phase and a liquid crystal phase during a cooling process, or from an isotropic phase to a cholesteric phase during a cooling process. is characterized in that the smectic phase of a liquid crystal composition containing a smectic phase and at least one type of liquid crystal that undergoes a phase transition to the crystalline phase is formed by a phase transition caused by slow cooling from a phase on the higher temperature side than the smectic phase. are doing.

〔実施例〕〔Example〕

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を更に詳
細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to the drawings as necessary.

本発明で用いる液晶は1強誘電性を有するものであって
、具体的にはカイラルスメクテイツクC相(SmC木)
、H相(SmH)k)、I相(SmI*)、J相(Sm
J)k)、に相(SmK*)、G相(SmG*)又はF
相(SmF’)k)を有する液晶を用いることができる
The liquid crystal used in the present invention has a ferroelectric property, and specifically has a chiral smectate C phase (SmC tree).
, H phase (SmH)k), I phase (SmI*), J phase (Sm
J) k), phase (SmK*), phase G (SmG*) or F
A liquid crystal having a phase (SmF')k) can be used.

前述の降温過程で等方相からコレステリック相、および
カイラルスメクテイツク相に相転移を生じる液晶(すな
わち、カイラルスメクテイツク相を示す液晶)の具体例
を表1に示す、一方、降温過程で等方相からコレステリ
ック相および結晶相に又は等方相からコレステリック相
、SmAおよび結晶相に相転移を生じる液晶(すなわち
、コレステリック相を示す液晶)の表    1 カイライルスメクテイツク相を示す液晶の具体例(化合
物名、構造式及び相転移点) ビフェニル−4′−カルボキシレート ビフェニル−4′−力ルポキシレート −2−クロロ−1,4−フ二二レンジアミン表   2 コレステリック相を示す液晶の具体例 (化合物名、構造式及び相転移点) (A)   コレステリルプロピオネート107℃  
       117℃ 結晶 ;= コレステリック相 ;= 等方相(B) 
  コレステリルンナネート (C)   コレステリルパルミテート(D)    
コレステリルベナゾネート結晶 ;= コレステリック
相 ;= 等方相4−(2”−メチルブチル)−4’−
シアノビフェニルSmA  4+++++  1L=X
テリク相 ′−30℃へ      −54℃ 4−(2”−メチルブチルオキシ)−4′−シアノビフ
ェニル結晶 ;= コレステリック相 ;= 等方相4
−シアノベンジリデン−4’−(2−メチルブチル)ア
ニリン4−(2−メチルブチル)−4′−へキシルオキ
シアゾベンゼン結晶 ;= コレステリック相 ;= 
等方相4− (2−メチルブチル)フェニル−4′−デ
シロキシベンゾエート4−へ午シルオキシ−4’−(2
−メチルブチル)ベンゾエートこれら前述のカイラルス
メクテイツク相を示す液晶又は前述のコレステリック相
を示す液晶は、それぞれ2種以上組合せて使用すること
もできる。
Table 1 shows specific examples of liquid crystals that undergo a phase transition from an isotropic phase to a cholesteric phase to a chiral smectate phase (i.e., a liquid crystal that exhibits a chiral smectate phase) during the temperature cooling process. Table of liquid crystals that undergo a phase transition from an isotropic phase to a cholesteric phase and a crystalline phase or from an isotropic phase to a cholesteric phase, SmA, and a crystalline phase (i.e., a liquid crystal that exhibits a cholesteric phase) 1 Specifications of a liquid crystal that exhibits a cholesteric phase Examples (compound name, structural formula and phase transition point) biphenyl-4'-carboxylate biphenyl-4'-lupoxylate-2-chloro-1,4-phenyl diamine Table 2 Specific examples of liquid crystals exhibiting cholesteric phase (Compound name, structural formula and phase transition point) (A) Cholesteryl propionate 107°C
117℃ Crystal ;= Cholesteric phase ;= Isotropic phase (B)
Cholesteryl annanate (C) Cholesteryl palmitate (D)
Cholesteryl benazonate crystal ;= cholesteric phase ;= isotropic phase 4-(2''-methylbutyl)-4'-
Cyanobiphenyl SmA 4++++++ 1L=X
Telic phase '-30℃ -54℃ 4-(2''-methylbutyloxy)-4'-cyanobiphenyl crystal ;= cholesteric phase ;= isotropic phase 4
-Cyanobenzylidene-4'-(2-methylbutyl)aniline 4-(2-methylbutyl)-4'-hexyloxyazobenzene crystal ;= cholesteric phase ;=
Isotropic phase 4-(2-methylbutyl)phenyl-4'-desyloxybenzoate 4-hemosiloxy-4'-(2
-Methylbutyl)benzoate Two or more of these liquid crystals exhibiting a chiral smectate phase or liquid crystals exhibiting a cholesteric phase may be used in combination.

本発明で用いる液晶組成物での前述のカイラルスメクテ
イツク相を示す液晶と前述のコレステリック相を示す液
晶の割合は、使用する液晶の種類によって相違するが、
一般的に前述のカイラルスメクテイツク相を示す液晶1
00重量部に対して前述のコレステリック相を示す液晶
0、1〜50重量部、好ましくは1〜20重量部である
In the liquid crystal composition used in the present invention, the ratio of the liquid crystal exhibiting the above-mentioned chiral smectic phase to the liquid crystal exhibiting the above-mentioned cholesteric phase varies depending on the type of liquid crystal used;
Liquid crystal 1 that generally exhibits the above-mentioned chiral smectic phase
The amount of the liquid crystal exhibiting the cholesteric phase is 0.1 to 50 parts by weight, preferably 1 to 20 parts by weight, per 0.00 parts by weight.

これらの材料を用いて素子を構成する場合。When constructing an element using these materials.

液晶化合物がSmC*相又はSmH木相となるような温
度状態に保持する為、必要に応じて素子をヒーターが埋
め込まれた銅ブロック等により支持することができる。
In order to maintain the temperature state such that the liquid crystal compound becomes an SmC* phase or an SmH wood phase, the element can be supported by a copper block or the like in which a heater is embedded, if necessary.

第1図は、強誘電性液晶の動作説明の為に、セルの例を
模式的に描いたものである。21aと21bは、In2
O3,5n02あるいはITO(Indium−Tin
   0xide)等の薄膜からなる透明電極で被覆さ
れた基板(ガラス板)であり、その間に液晶分子層22
がガラス面に垂直になるよう配向したSmC*相又はS
mH*相の液晶が封入されている。太線で示した線23
が液晶分子を表わしており。
FIG. 1 schematically depicts an example of a cell for explaining the operation of a ferroelectric liquid crystal. 21a and 21b are In2
O3, 5n02 or ITO (Indium-Tin
It is a substrate (glass plate) coated with a transparent electrode made of a thin film such as
SmC* phase or S which is oriented perpendicular to the glass surface
mH* phase liquid crystal is sealed. Thick line 23
represents liquid crystal molecules.

この液晶分子23はその分子に直交した方向に゛  双
極子モーメントCP上)24を有している。
This liquid crystal molecule 23 has a ``dipole moment CP'' 24 in a direction perpendicular to the molecule.

基板21aと21b上の電極間に一定の閾値以上の電圧
を印加すると、液晶分子23のらせん構造がほどけ、双
極子モーメン) (P上)24がすべて電界方向に向く
よう、液晶分子23は配向方向を変えることができる。
When a voltage equal to or higher than a certain threshold is applied between the electrodes on the substrates 21a and 21b, the helical structure of the liquid crystal molecules 23 is unraveled, and the liquid crystal molecules 23 are aligned so that the dipole moment (P) 24 is all oriented in the direction of the electric field. Can change direction.

液晶分子23は、細長い形状を有しており、その長軸方
向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従って例えばガラ
ス面の上下に互いにクロスニコルの偏光子を置けば、電
圧印加極性によって光学特性が変わる液晶光学変調素子
となることは、容易に理解される。
The liquid crystal molecules 23 have an elongated shape and exhibit refractive index anisotropy in the long axis direction and the short axis direction. Therefore, for example, if crossed Nicol polarizers are placed above and below the glass surface, the voltage application polarity can be changed. It is easily understood that the liquid crystal optical modulation element has optical characteristics that change depending on the amount of the liquid crystal.

本発明の液晶素子で好ましく用いられる液晶セルは、そ
の厚さを充分に薄く(例えハ101L以下)することが
できる、このように液晶層が薄くなることにしたがい、
第2図に示すように電界を印加していない状態でも液晶
分子のらせん構造がほどけ、非らせん構造を採り、その
双極子モーメン)Paまたはpbは上向き(34a)又
は下向き(34b)のどちらかの状態をとる。このよう
なセルに、第2図に示す如く一定の閾値以上の極性の異
る電界Ea又はEbを電圧印加手段31aと31bによ
り付与すると、双極子モーメントは、電界Ea又はEb
の電界ベクトルに対応して上向!t34a又は下向き3
4bと向きを変え、それに応じて液晶分子は、第1の安
定状態33aか或いは第2の安定状態33bの何れか一
方に配向する。
The liquid crystal cell preferably used in the liquid crystal element of the present invention can have a sufficiently thin thickness (for example, 101 L or less).
As shown in Figure 2, even when no electric field is applied, the helical structure of the liquid crystal molecules unwinds and assumes a non-helical structure, and its dipole moment (Pa or pb) is either upward (34a) or downward (34b). takes the state of When an electric field Ea or Eb of different polarity above a certain threshold value is applied to such a cell by the voltage applying means 31a and 31b as shown in FIG. 2, the dipole moment is
upward in response to the electric field vector of! t34a or downward 3
4b, and accordingly, the liquid crystal molecules are oriented to either the first stable state 33a or the second stable state 33b.

このような強誘電性を光学変調素子として用いることの
利点は、先にも述べたが2つある。
As mentioned earlier, there are two advantages to using such ferroelectricity as an optical modulation element.

その第1は、応答速度が極めて速いことであり、第2は
液晶分子の配向が双安定性を有することである。第2の
点を1例えば第2図によって更に説明すると、電界Ea
を印加すると液晶分子は第1の安定状態33aに配向す
るが、この状態は電界を切っても安定である。又、逆向
きの電界Ebを印加すると、液晶分子は第2の安定状態
33bに配向してその分子の向きを変えるが、やはり電
界を切ってもこの状態に留っている。又、与える電界E
aが一定の閾値を越えない限り、それぞれの配向状態に
やはり維持されている。このような応答速度の速さと、
双安定性が有効に実現されるにはセルとしては出来るだ
け薄い方が好ましい。
The first is that the response speed is extremely fast, and the second is that the alignment of liquid crystal molecules has bistability. To further explain the second point with reference to FIG. 2, for example, the electric field Ea
When the voltage is applied, the liquid crystal molecules are aligned in a first stable state 33a, and this state remains stable even when the electric field is turned off. When an electric field Eb in the opposite direction is applied, the liquid crystal molecules are oriented to a second stable state 33b and change their orientation, but they remain in this state even after the electric field is turned off. Also, the electric field E
As long as a does not exceed a certain threshold, each orientation state is maintained. Such fast response speed and
In order to effectively realize bistability, it is preferable that the cell be as thin as possible.

この様な強誘電性を有する液晶で素子を形成するに当た
って最も問題となるのは、先にも述べたように、SmC
*相又はSmH)k相を有する層が基板面に対して垂直
に配列し且つ液晶分子が基板面に略平行に配向した、モ
ノドメイン性の高いセルを形成することが困難なことで
あり、この点に解決を午えることが本発明の主要な目的
である。
The biggest problem in forming devices using liquid crystals with such ferroelectricity is, as mentioned earlier, that SmC
*phase or SmH) It is difficult to form a highly monodomain cell in which a layer having a k phase is aligned perpendicularly to the substrate surface and liquid crystal molecules are aligned approximately parallel to the substrate surface, The main purpose of the present invention is to solve this problem.

第3図(A)−(C)は、本発明の液晶素子の一実施例
を示している。第3図(A)は同実施例の斜視図であり
、第3図(B)はその側面の断面図、第3図(C)はそ
の正面の断面図である。但し第3図(A)においては、
液晶ならびに偏光子の図示は省略しである。。
FIGS. 3(A) to 3(C) show an embodiment of the liquid crystal element of the present invention. FIG. 3(A) is a perspective view of the same embodiment, FIG. 3(B) is a side sectional view thereof, and FIG. 3(C) is a front sectional view thereof. However, in Figure 3 (A),
Illustrations of liquid crystal and polarizer are omitted. .

m3ffl (A)−(C)において、ガラス板または
プラスチック板などからなる基板lotの上に、複数の
電極102からなる電極群(例えば走査電極群を構成)
が、所定のパターンにエツチング等により形成されてい
る。更に。
In m3ffl (A) to (C), an electrode group (for example, forming a scanning electrode group) consisting of a plurality of electrodes 102 is placed on a substrate lot made of a glass plate or a plastic plate.
is formed in a predetermined pattern by etching or the like. Furthermore.

これら電極102と交互に且つ並列する位置関係で、ス
トライプ形状で複数配置された側壁106および107
を有するスペーサ部材104が形成されている。
A plurality of side walls 106 and 107 are arranged in a stripe shape in a positional relationship that is alternately and parallel to these electrodes 102.
A spacer member 104 is formed.

さらに基板101上のスペーサ部材104形成部を除き
電極102を覆って絶縁膜103が形成されている。
Furthermore, an insulating film 103 is formed to cover the electrode 102 except for the area where the spacer member 104 is formed on the substrate 101.

スペーサ部材104は、例えばポリビニルアルコール、
ポリイミド、ポリアミドイミド。
The spacer member 104 is made of polyvinyl alcohol, for example.
Polyimide, polyamideimide.

ポリエステルイミド、ポリパラキシリレン、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリ塩
化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリスチレン
、セルロース樹脂。
Polyesterimide, polyparaxylylene, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyamide, polystyrene, cellulose resin.

メラミン樹脂、ユリャ樹脂、アクリル樹脂などの樹脂類
、或いは感光性ポリイミド、感光性ポリアミド、環化ゴ
ム系フォトレジスト、フェノールノボラック系フォトレ
ジスト或いは電子線フォトレジスト (ポリメチルメタ
クリレート、エポキシ化−1,4−ポリブタジェンなど
)などから選択して形成することが好ましい。
Resins such as melamine resin, urea resin, acrylic resin, photosensitive polyimide, photosensitive polyamide, cyclized rubber photoresist, phenol novolak photoresist, or electron beam photoresist (polymethyl methacrylate, epoxidized-1, 4) -polybutadiene, etc.).

絶縁膜103は、電極102から液晶層への電荷の注入
を防止する機能を有し、例えば−酸化ケイ素、二酸化ケ
イ素、酸化アルミニウム、ジルコニア、フッ化マグネシ
ウム、酸化セリウム、フッ化セリウム、シリコン窒化物
シリコン炭化物、ホウ素窒化物、などの化合物を用いて
例えば蒸着により被膜形成して得ることができる。また
それ以外にも、例えばポリビニルアルコール、ポリイミ
ド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリパラ
キシリレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビ
ニルアセタール、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポ
リアミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹
脂、ユリャ樹脂やアクリル樹脂などの樹脂類の塗膜とし
て形成することもできる。絶縁膜103の膜厚は、材料
のもつ電荷注入防止能力と、液晶層の厚さにも依存する
が1通常50人〜5蒔、好適には、500人〜5000
人の範囲で設定される。一方、液晶層の層厚は、液晶材
料に特有の配向のし易さと素子として要求される応答速
度に依存するが、スペーサ部材104の高さによって決
定され、通常0.2μ〜200p、好適には、0−5p
L−10終の範囲で設定される。又、スペーサ部材10
4の幅は、通常0.5ルー50色、好適にはIJL〜2
0ILの範囲で設定される。スペーサ部材104のピッ
チ(間隔)は、あまり大きすぎると液晶分子の均一な配
向性を阻害し、一方、あまり小さ過ぎると液晶光学素子
としての有効面積の減少を招く、この為1通常10g〜
2mm、好適には、50〜700 Pの範囲でピッチが
設定される。
The insulating film 103 has a function of preventing charge injection from the electrode 102 to the liquid crystal layer, and is made of, for example, silicon oxide, silicon dioxide, aluminum oxide, zirconia, magnesium fluoride, cerium oxide, cerium fluoride, silicon nitride. It can be obtained by forming a film by vapor deposition using a compound such as silicon carbide or boron nitride. In addition, for example, polyvinyl alcohol, polyimide, polyamideimide, polyesterimide, polyparaxylylene, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyamide, polystyrene, cellulose resin, melamine resin, yurya resin. It can also be formed as a coating film of resin such as or acrylic resin. The thickness of the insulating film 103 depends on the charge injection prevention ability of the material and the thickness of the liquid crystal layer, but is usually 50 to 5, preferably 500 to 5,000.
Set within the range of people. On the other hand, the thickness of the liquid crystal layer depends on the ease of alignment peculiar to the liquid crystal material and the response speed required for the element, but is determined by the height of the spacer member 104, and is usually 0.2μ to 200p, preferably is 0-5p
It is set in the range ending in L-10. Moreover, the spacer member 10
The width of 4 is usually 0.5 ru 50 colors, preferably IJL ~ 2
It is set in the range of 0IL. If the pitch (distance) of the spacer members 104 is too large, it will inhibit the uniform alignment of liquid crystal molecules, while if it is too small, the effective area as a liquid crystal optical element will decrease.
The pitch is set at 2 mm, preferably in the range of 50 to 700 P.

これらスペーサ部材104は、例えばスクリーン印刷等
の各種印刷法、或いは、より好ましくはフォトリソグラ
フィー、電子線リソグラフィー等の技術により所定のパ
ターンならびに寸法に形成される。
These spacer members 104 are formed into predetermined patterns and dimensions by various printing methods such as screen printing, or more preferably by techniques such as photolithography and electron beam lithography.

本発明の液晶素子は、上記のようにして処理された基板
101と平行に重ね合されたもう一方の基板110を備
えており、この基板110の上には複数の電極(たとえ
ば信号電極)111からなる電極群と、更にその上に絶
縁膜112が形成されている。複数の(信号)電極11
1と、もう一方の複数の(走査)電極102は、マトリ
クス構造で配線されることができる。基板110上の絶
縁ll1112は、前述の絶縁膜103と同様に液晶層
105に流れる電流の発生を防止するものであり、前述
の絶縁膜103と同様の物質によって被膜形成される0
本発明に従い、この基板101の絶縁膜112のなす平
面113には一軸配向性処理を行ない、その配向方向を
、前記基板lot上のスペーサ部材104の延長方向と
ほぼ平行(すなわち、これら二方向のなす角度をθとし
て、好ましくはO°≦0く15°)または直交(好まし
くは、80@くθ<100’)させる、この際、これら
二方向のなす角度θを直交した場合の液晶セルは、角度
θを平行とした場合の液晶セルと比較して配向欠陥を生
じる傾向が大きく、特に一軸性配向処理として下達のラ
ビング処理を適用した場合では角度θを平行とした液晶
セルの方が角度θを直交とした液晶セルに較べ配向欠陥
のないモノドメインを形成することができる0本発明者
等の研究によれば、このような平行または直交関係が満
たされないと、スペーサのエツジ部分で液晶分子の配向
が乱れたり、記憶作用を有するセルにおいては、双安定
状態間でのスイッチングがうま〈行なわれない現象が生
じる。但し上記したθの範囲表現からもわかるように、
15°程度までのずれは実用上問題ない。このような一
軸配向性処理は、TN型液晶セルについてよく知られて
いるように、絶縁膜112をビロード、布または紙など
によりラビング処理するか、或いは絶縁膜112の斜め
蒸着法により達成することができる。
The liquid crystal element of the present invention includes the substrate 101 processed as described above and another substrate 110 stacked in parallel, and a plurality of electrodes (for example, signal electrodes) 111 are provided on this substrate 110. An insulating film 112 is further formed on the electrode group. Multiple (signal) electrodes 11
1 and the other plurality of (scanning) electrodes 102 can be wired in a matrix structure. The insulating film 1112 on the substrate 110 prevents the generation of current flowing through the liquid crystal layer 105, similar to the above-mentioned insulating film 103, and is made of a film formed of the same material as the above-mentioned insulating film 103.
According to the present invention, the plane 113 formed by the insulating film 112 of this substrate 101 is subjected to uniaxial orientation treatment, and the orientation direction is approximately parallel to the extending direction of the spacer member 104 on the substrate lot (i.e., between these two directions). The angle θ formed by these two directions is preferably O°≦15°) or orthogonal (preferably 80@θ<100'). In this case, when the angle θ formed by these two directions is orthogonal, the liquid crystal cell is , there is a greater tendency for alignment defects to occur compared to a liquid crystal cell when the angle θ is parallel, and especially when a lower rubbing process is applied as a uniaxial alignment treatment, the liquid crystal cell with the angle θ parallel has a greater tendency to cause alignment defects. Compared to a liquid crystal cell in which θ is orthogonal, monodomains with no alignment defects can be formed.According to the research of the present inventors, if such a parallel or orthogonal relationship is not satisfied, the liquid crystal will form at the edge of the spacer. In cells with disordered molecular orientation or memory function, switching between bistable states may not be performed properly. However, as can be seen from the range expression of θ above,
A deviation of up to about 15° poses no practical problem. Such uniaxial alignment treatment can be achieved by rubbing the insulating film 112 with velvet, cloth, paper, or the like, or by diagonally depositing the insulating film 112, as is well known for TN-type liquid crystal cells. I can do it.

なお上記したような一軸配向性処理は、基本的には基板
101については行なう必要はないが、基板101につ
いても行なうことができ、この際は、スペーサ部材10
4の延長方向とほぼ平行または直交する一軸配向性処理
後に。
Note that the above-described uniaxial alignment treatment basically does not need to be performed on the substrate 101, but it can be performed on the substrate 101 as well.
After uniaxial orientation treatment approximately parallel or orthogonal to the extension direction of 4.

絶縁膜103を基若により形成するか、或いは絶縁膜1
03の形成後に一軸配向性処理を行ない、その後に絶縁
膜103のなす面10Bの配向処理効果を選択的に除く
ことにより、スペーサ部材104の側壁106および1
07に選択的に配向処理効果を付与することが、得られ
る液晶素子の応答速度を速くする為に望ましい。
The insulating film 103 is formed by a base layer, or the insulating film 1
By performing a uniaxial orientation treatment after forming the spacer member 103 and then selectively removing the orientation treatment effect on the surface 10B formed by the insulating film 103, the side walls 106 and 1 of the spacer member 104 are
It is desirable to selectively impart an alignment treatment effect to 07 in order to increase the response speed of the obtained liquid crystal element.

本発明の液晶素子には、一対の平行基板101と110
の両側、すなわち基板lO1と110を挟む一対の偏光
手段(偏光子114と検光子115)を用いることがで
きる。偏光子114と検光子115としては、通常の偏
光板、偏光膜や偏光ビームスプリッタ−を用いることが
でき、この際、この偏光手段をクロスニコル状態又はパ
ラレルニコル状態で、配置することが可能である。
The liquid crystal element of the present invention includes a pair of parallel substrates 101 and 110.
A pair of polarizing means (polarizer 114 and analyzer 115) sandwiching the substrates 101 and 110 can be used. As the polarizer 114 and the analyzer 115, ordinary polarizing plates, polarizing films, or polarizing beam splitters can be used. In this case, the polarizing means can be arranged in a crossed Nicols state or a parallel Nicols state. be.

本発明の液晶素子は、一対の平行基板を上記したスペー
サ部材の延長方向と一軸性配向処理方向の相互関係を満
たすように固定し、それらの周辺をエポキシ系接着剤や
低融点ガラスで封止した後、強誘電性液晶を封入し等方
(isotropic)相にまで加熱した状態より、精
密に温度コントロールし乍ら徐冷することによって、得
ることができる。
In the liquid crystal element of the present invention, a pair of parallel substrates are fixed so as to satisfy the mutual relationship between the extension direction of the spacer member and the uniaxial alignment treatment direction, and their periphery is sealed with an epoxy adhesive or low melting point glass. After that, a ferroelectric liquid crystal is sealed and heated to an isotropic phase, and then slowly cooled while precisely controlling the temperature.

上記においては、本発明の液晶素子を、その好ましい一
実施例に基づいて説明した。しかしながら本発明の範囲
内で、上記実施例を種々変形することができることは、
容易に理解できよう。たとえば、上記例においてスペー
サ部材104として説明した部材は、液晶に対して必要
な壁効果を及ぼすための側壁を有するならば、一対の平
行基板の両方に接触してスペーサ部材としても機能する
ものでなくてもよい。
In the above, the liquid crystal element of the present invention has been explained based on one preferred embodiment thereof. However, it is possible to make various modifications to the above embodiments within the scope of the present invention.
It's easy to understand. For example, the member described as the spacer member 104 in the above example can also function as a spacer member by contacting both of the pair of parallel substrates, if it has a side wall to exert the necessary wall effect on the liquid crystal. You don't have to.

但し上述の例からも分る通り、スペーサ部材は好ましい
構造部材の例であり、又、スペーサ部材104が直線に
沿って、ドツト状に配置した変形ストライプ状スペーサ
とすることも可能である。また、電極は上記した単純ス
トライプ状のマトリクス電極に限らず、他の形状、例え
ば7セグメント構造の電極配線で形成されていてもよい
However, as can be seen from the above example, the spacer member is an example of a preferable structural member, and it is also possible to use a modified stripe-shaped spacer in which the spacer member 104 is arranged in a dot shape along a straight line. Further, the electrodes are not limited to the above-described simple striped matrix electrodes, but may be formed in other shapes, for example, electrode wiring having a 7-segment structure.

以下1本発明の光学変調素子の具体的な製造例を説明す
る。
A specific manufacturing example of the optical modulation element of the present invention will be described below.

実施例1 一対(7)I To (I nd i un−Ti n
 −0xide)からなるストライプ状のパターン電極
が形成された基板の一方に、ポリイミド膜を1500人
程度0膜厚で形成し、一方向にラビング処理した。また
他方の基板にはポリイミド膜を2pmの膜厚で形成し、
フォトエツチングにより、200gmピッチで巾20.
Bmのストライプ状スペーサを形成した。
Example 1 Pair (7) I To (I nd i un-Tin
A polyimide film having a thickness of about 1,500 layers was formed on one side of the substrate on which a striped pattern electrode made of (Oxide) was formed, and rubbed in one direction. In addition, a polyimide film with a film thickness of 2 pm was formed on the other substrate.
By photo-etching, the width is 20mm with a pitch of 200gm.
A striped spacer of Bm was formed.

ポリイミドとしては、東し社製5P−510を用い、そ
のN−メチルピロリドン溶液をディッピングもしくはス
ピナーコーティングにより塗布してポリイミド膜を形成
した。
As the polyimide, 5P-510 manufactured by Toshisha Co., Ltd. was used, and its N-methylpyrrolidone solution was applied by dipping or spinner coating to form a polyimide film.

エツチングは、ヒドラジン: Na0H= l :lの
混合液をエツチング液として、これを30℃に昇温し、
ポリイミド膜を形成した基板を3分間浸漬してエツチン
グを行なった。
Etching was performed using a mixture of hydrazine: Na0H=l:l as an etching solution, and heating it to 30°C.
The substrate on which the polyimide film was formed was immersed for 3 minutes to perform etching.

以上の工程で作成した一対の電極基板を、ストライプ状
のスペーサの方向とラビング方向をほぼ平行に一致させ
て液晶セル(セル厚;2pm)を構成した。
A liquid crystal cell (cell thickness: 2 pm) was constructed by aligning the direction of the striped spacer and the rubbing direction of the pair of electrode substrates produced in the above steps substantially parallel to each other.

この液晶セルに等方相の下記組成物Aを注入した後に、
セルの温度を5℃/時間の割合で徐冷し、SmC*の液
晶セルを作成した。このSmC*の液晶セルを偏光顕微
鏡で観察したところ、配向欠陥を生じていない非らせん
構造のモノドメインが形成されていることが判明した。
After injecting the following composition A in an isotropic phase into this liquid crystal cell,
The temperature of the cell was slowly cooled at a rate of 5° C./hour to create an SmC* liquid crystal cell. When this SmC* liquid crystal cell was observed with a polarizing microscope, it was found that monodomains with a non-helical structure were formed without any alignment defects.

綴Jし直L 4−へキシルオキシフェニル−4−(2”−メチルブチ
ル)ビフェニル−4′−力ルポキシレート      
     100重量部コレステリルノナネート   
  5重量部実施例2〜7 前記実施例1で用いた組成物Aに代えて、下記組成物B
(実施例2)、C(実施例3)、D(実施例4)、E(
実施例5)、F(実施例6)及びG(実施例7)を用い
たほかは、実施例1と全く同様の方法で液晶セルを作成
し、それぞれのS m C*の液晶セルを偏光顕微鏡で
観察したところ、何れの場合でも配向欠陥を生じていな
い非らせん構造のモノドメインの形式が確認できた。
4-hexyloxyphenyl-4-(2''-methylbutyl)biphenyl-4'-rupoxylate
100 parts by weight cholesteryl nonanate
5 parts by weight Examples 2 to 7 In place of composition A used in Example 1, the following composition B was used.
(Example 2), C (Example 3), D (Example 4), E (
Example 5), F (Example 6), and G (Example 7) were used, but liquid crystal cells were created in exactly the same manner as in Example 1, and each S m C * liquid crystal cell was polarized. When observed under a microscope, a non-helical monodomain format with no orientation defects was confirmed in all cases.

1處1」 4−オクチルオキシフェニル−4−(2”−メチルブチ
ル)ビフェニル−4′−力ルポキシレート      
     ioo重量部4−(2−メチルブチル)フェ
ニル−4′−デシロキシベンゾニー)     10重
Ji部糺巌1匹 4−才クチルオキシフェニル−4−(2”−メチルブチ
ル)ビフェニル−4′−カルボキシレート      
     100重量部4−(2″−メチルブチル)−
4′−シアノビフェニル           10重
量部糺底上J 4−オクチルオキシフェニル−4−(2”−メチルブチ
ル)ビフェニル−4′−力ルポキシレート      
     100重量部コレステリルベンゾネート  
 10重量部組Jし厩J 4−オクチルオキシフェニル−4−(2”−メチルブチ
ル)ビフェニル−4′−力ルポキシレート      
     100重量部4〜(2′′−メチルブチルオ
キシ)−4’−シア/ビフェニル       io重
量部糺巌11 4−へキシルオキシフェニル−4−(2”−メチルブチ
ル)ビフェニル−4′−カルボキシレート      
     100重量部4−(2−メチルブチル)−r
−へキシルオシアゾベンゼン         4重量
部此皮上j 4−オクチルオキシフェニル−4−(2”−メチルブチ
ル)ビフェニル−4′−力ルポキシレート      
     100重量部4−シアノベンジリデン−4’
−(2−メチルブチル)アニリン        4重
量部実施例8 一対のITOからなるストライプ状のパターン電極が形
成された基板の一方に、ポリイミド膜を1500人程度
0膜厚で形成し、一方向にラビング処理した。また他方
の基板にはポリイミド膜を2JLmの膜厚で形成し、フ
ォトエツチングにより、200 gmピッチで巾20.
pmのストライプ状スペーサを形成し、ストライプ状の
スペーサの方向と平行にラビング処理した。
1 place 1"4-octyloxyphenyl-4-(2"-methylbutyl)biphenyl-4'-rupoxylate
ioo parts by weight 4-(2-methylbutyl)phenyl-4'-desyloxybenzony) 10 parts by weight 1 animal 4-year-old cutyloxyphenyl-4-(2''-methylbutyl)biphenyl-4'-carboxylate
100 parts by weight 4-(2″-methylbutyl)-
4'-cyanobiphenyl 10 parts by weight 4-octyloxyphenyl-4-(2''-methylbutyl)biphenyl-4'-cyanoboxylate
100 parts by weight cholesteryl benzonate
10 parts by weight 4-octyloxyphenyl-4-(2''-methylbutyl)biphenyl-4'-rupoxylate
100 parts by weight 4-(2''-methylbutyloxy)-4'-cya/biphenyl io parts by weight Tadayan 11 4-hexyloxyphenyl-4-(2''-methylbutyl)biphenyl-4'-carboxylate
100 parts by weight 4-(2-methylbutyl)-r
-Hexylocyazobenzene 4 parts by weight on the skin 4-octyloxyphenyl-4-(2''-methylbutyl)biphenyl-4'-rupoxylate
100 parts by weight 4-cyanobenzylidene-4'
-(2-Methylbutyl)aniline 4 parts by weight Example 8 A polyimide film with a thickness of about 1500 was formed on one of the substrates on which a pair of striped pattern electrodes made of ITO was formed, and rubbed in one direction. did. A polyimide film with a thickness of 2JLm was formed on the other substrate, and photoetched to a width of 20.2JLm at a pitch of 200gm.
pm striped spacers were formed and rubbed in parallel to the direction of the striped spacers.

ポリイミドとしては、東し社製5P−510を用い、そ
のN−メチルピロリドン溶液をディッピングもしくはス
ピナーコーティングにより塗布してポリイミド膜を形成
した。
As the polyimide, 5P-510 manufactured by Toshisha Co., Ltd. was used, and its N-methylpyrrolidone solution was applied by dipping or spinner coating to form a polyimide film.

エツチングは、ヒドラジン: Na0H= l :1の
混合液をエツチング液として、これを30℃に昇温し、
ポリイミド膜を形成した基板を3分間浸漬してエツチン
グを行なった。
Etching was performed using a mixture of hydrazine and Na0H=l:1 as an etching solution, and heating it to 30°C.
The substrate on which the polyimide film was formed was immersed for 3 minutes to perform etching.

以上の工程で作成した一対の電極基板を。A pair of electrode substrates created using the above process.

ストライプ状のスペーサの方向とラビング方向をほぼ平
行に一致させて液晶セル(セル厚;21Lm)を構成し
た。
A liquid crystal cell (cell thickness: 21 Lm) was constructed by making the direction of the striped spacer and the rubbing direction substantially parallel to each other.

この液晶セルに実施例1で用いた等方相の組成物Aを注
入した後に、セルの温度を5℃/時間の割合で徐冷し、
SmC)kの液晶セルを作成した。このSmC*の液晶
セルを偏光顕微鏡で観察した処、配向欠陥を生じていな
い非らせん構造のモノドメイが形成されていた。
After injecting the isotropic phase composition A used in Example 1 into this liquid crystal cell, the temperature of the cell was slowly cooled at a rate of 5° C./hour,
A liquid crystal cell of SmC)k was created. When this SmC* liquid crystal cell was observed with a polarizing microscope, it was found that a monodomain with a non-helical structure was formed without any alignment defects.

実施例9 実施例1において、一対の基板を、それらのラビング処
理方向とストライプ状スペーサの延長方向が直交するよ
うに組合わせ、それ以外は実施例1と同様にして液晶セ
ルを構成した。
Example 9 In Example 1, a liquid crystal cell was constructed in the same manner as in Example 1, except that a pair of substrates were combined so that the direction of their rubbing treatment was perpendicular to the extending direction of the striped spacer.

この液晶セルを偏光顕微鏡で観察した処。This liquid crystal cell was observed using a polarizing microscope.

ストライプ状スペーサのエッヂ部付近に若干の配向欠陥
が観察された。
Some alignment defects were observed near the edges of the striped spacers.

実施例1〇 一対のITOからなるストライプ状のパターン電極が形
成された基板の一方に、ポリイミド膜を1000人程度
0膜厚で形成し、一方向にうどング処理した。また他方
の基板にはポリイミド膜を2pmの膜厚で形成し、フォ
トエツチングに上唇1.900u、mピッ4−ra巾2
0Lmのストライプ状スペーサを形成した。
Example 1 A polyimide film having a thickness of about 1000 was formed on one of the substrates on which a pair of striped patterned electrodes made of ITO was formed, and a unidirectional rolling process was performed. A polyimide film with a thickness of 2 pm was formed on the other substrate, and a polyimide film with an upper lip of 1.900 μm and an m pitch of 4-ra width was formed by photo-etching.
A striped spacer of 0 Lm was formed.

ポリイミドとしては、東し社製5P−510を用い、そ
のN−メチルピロリドン溶液をディッピングもしくはス
ピナーコーティングに°より塗布してポリイミド膜を形
成した。
As the polyimide, 5P-510 manufactured by Toshisha Co., Ltd. was used, and a solution of its N-methylpyrrolidone was applied by dipping or spinner coating to form a polyimide film.

エツチングは、ヒドラジン:Na0H=1:1の混合液
をエツチング液として、これを30℃に昇温し、ポリイ
ミド膜を形成した基板を3分間浸漬してエツチングを行
なった0次いで。
Etching was carried out by using a mixed solution of hydrazine:NaOH=1:1 as an etching solution, raising the temperature to 30° C., and immersing the substrate on which the polyimide film was formed for 3 minutes.

このストライプ状スペーサが形成されている基板上に前
述と同様のポリイミド膜を全面に亘って形成した。但し
、この時のポリイミドの膜厚を1000人とした0次い
で、このポリイミド膜の表面にストライプ状スペーサの
延長方向と平行方向にラビング処理を施した。
A polyimide film similar to that described above was formed over the entire surface of the substrate on which the striped spacers were formed. However, the thickness of the polyimide film at this time was set to 1000.Next, the surface of this polyimide film was subjected to a rubbing treatment in a direction parallel to the extending direction of the striped spacer.

以上の工程で作成した一対の電極基板を。A pair of electrode substrates created using the above process.

それぞれのラビング方向が平行となる様にセル組(セル
厚; 2 h m )みし、このセル中に等方相下の組
成物Aを注入し、徐冷によって非らせん構造のSmC*
mC上ルを作成してから。
A cell set (cell thickness: 2 h m) was prepared so that the rubbing directions were parallel to each other, composition A in an isotropic phase was injected into the cell, and SmC* with a non-helical structure was slowly cooled.
After creating mC upper file.

実施例1と同様の方法で観察したところ、同様の結果が
得られた。
When observed in the same manner as in Example 1, similar results were obtained.

この液晶セルは、他の実施例で用いた液晶セルに比較し
て数日間放置後でもSmC)kには配向欠陥を生じない
安定したモノドメインを形成していることが判明した。
It was found that this liquid crystal cell formed stable monodomains that did not cause alignment defects in SmC)k even after being left for several days, compared to the liquid crystal cells used in other examples.

さらに、この液晶素子に20Vで1m5eのパルス信号
を印加して駆動させたところ、実施例1の場合と較べ、
明状態と暗状態のコントラストが大きくなることが判明
した。
Furthermore, when this liquid crystal element was driven by applying a pulse signal of 1 m5e at 20 V, compared to the case of Example 1,
It was found that the contrast between the bright and dark states increases.

比較例1 実施例1の液晶セルを作成した際のセル組み時に、一対
の電極基板を、ストライプ状スペーサの方向とラビング
方向とのなす角度θを25°に設定して1重ね合せた他
は、実施例1と同様の方法で非らせん構造のSmC*液
晶セルを作成した。
Comparative Example 1 When assembling the liquid crystal cell of Example 1, a pair of electrode substrates were stacked one on top of the other with the angle θ between the direction of the striped spacer and the rubbing direction set to 25°. A non-helical SmC* liquid crystal cell was prepared in the same manner as in Example 1.

このSmC*液晶セルを実施例1と同様の方法で観察し
たところ、ストライプ状スペーサのエッヂ付近に無数の
配向欠陥に帰因する黒すじ状態がrf!l察され、この
黒すじ体が電極形成部を覆っており、この一対の電極間
に互いに極性の異なる2種の電極信号を印加しても、こ
の黒すじ体が形成されている部分では双安定性を全く示
さないことが判明した。
When this SmC* liquid crystal cell was observed in the same manner as in Example 1, it was found that black streaks caused by countless alignment defects were observed near the edges of the striped spacers. This black stripe covers the electrode formation area, and even if two types of electrode signals with different polarities are applied between this pair of electrodes, no dual signals will be generated in the area where the black stripe is formed. It was found that it showed no stability.

比較例2 実施例10の液晶セルを作成した際に用いたストライプ
状スペーサとポリイミド膜を設けた電極基板と同一のも
のを用意し、このポリイミド膜の表面にストライプ状ス
ペーサの延長方向に対して角度25°の方向にラビング
処理を施した。
Comparative Example 2 An electrode substrate identical to the one on which the striped spacer and polyimide film were provided was prepared when creating the liquid crystal cell of Example 10, and the surface of this polyimide film was coated in the direction of extension of the striped spacer. Rubbing treatment was performed at an angle of 25°.

次いで、実施例10で使用した片側の電極基板と同一の
ものを用意し、これに一方向にラビング処理を施した。
Next, the same electrode substrate on one side as used in Example 10 was prepared, and rubbed in one direction.

この2枚の電極基板をそれぞれのラビング方向が平行と
なる様に重ね合せてからセル組みし、以下、実施例1と
同様の手順で非らせん構造のSmC)k液晶セルを作成
してから、この液晶セルを実施例1と同様の方法で観察
したところ、やはり比較例1と同様にディスプレイデバ
イスとしては致命的な配向欠陥が観察された。
These two electrode substrates were stacked so that their rubbing directions were parallel to each other, and then the cell was assembled. After that, a non-helical structure SmC)k liquid crystal cell was created in the same manner as in Example 1. When this liquid crystal cell was observed in the same manner as in Example 1, as in Comparative Example 1, alignment defects fatal to a display device were observed.

又、前述と同様に一対の電極間に電気信号を印加したが
、双安定性は全く示していなかった。
Furthermore, although an electric signal was applied between the pair of electrodes in the same manner as described above, no bistability was observed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

前記したように、本発明によれば、一対の電極基板の一
方の電極基板にストライプ状の側壁を有する構造部材(
好ましくは兼スペーサ)を形成し、他方の基板に一軸性
配向処理(例えば、ラビング)を行ない、その処理方向
を上記構造部材とほぼ平行もしくは直交する方向に規制
するとともに、液晶として降温過程でコレステリック相
からカイラルスメクテイック相に相転移を生じる液晶の
少なくとも1種と降温過程で等方相からコレステリック
相及び結晶相に又は降温過程で等方相からコレステリッ
ク相、スメクテイック相及び結晶相に相転移を生じる液
晶の少なくとも1種とを含有した液晶組成物を用いるこ
とにより、特に欠陥の現われやすい記椿什瞭−ねいプム
ブベー什エツ・・多ヤめか脇ル絵〈ことができる。
As described above, according to the present invention, a structural member (
A uniaxial alignment treatment (e.g., rubbing) is performed on the other substrate, and the direction of the treatment is regulated to be approximately parallel or perpendicular to the above-mentioned structural members. At least one type of liquid crystal that undergoes a phase transition from a phase to a chiral smectic phase, and from an isotropic phase to a cholesteric phase and a crystalline phase during a cooling process, or from an isotropic phase to a cholesteric phase, a smectic phase, and a crystalline phase during a cooling process. By using a liquid crystal composition containing at least one type of liquid crystal that produces such a phenomenon, it is possible to obtain a liquid crystal composition that is particularly susceptible to defects, such as opacity, brightness, and shading.

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

第1図は、カイラルスメクテイツク液晶を用いた液晶素
子を模式的に示す斜視図である。第2図は、同液晶素子
の双安定性を模式的に示す斜視図である。第3図(A)
は、本発明の液晶素子の斜視図、第3図(B)はその側
断面図、第3図(C)はその正断面図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a liquid crystal element using chiral smectic liquid crystal. FIG. 2 is a perspective view schematically showing the bistability of the liquid crystal element. Figure 3 (A)
3 is a perspective view of a liquid crystal element of the present invention, FIG. 3(B) is a side sectional view thereof, and FIG. 3(C) is a front sectional view thereof.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一対の基板間に液晶を配置した液晶素子に於いて
、前記一対の基板のうち一方の基板がストライプ状に配
列した側壁を有する複数の構造部材を有し、前記一対の
基板のうち少なくとも一方の基板が前記複数の構造部材
の延長方向とほぼ平行又は垂直な方向に一軸性配向処理
が施されているとともに、降温過程でコレステリツク相
からカイラルスメクテイツク相に相転移を生じる液晶の
少なくとも1種と降温過程で等方相からコレステリツク
相及び液晶相に又は降温過程で等方相からコレステリツ
ク相、スメクテイツク相及び結晶相に相転移を生じる液
晶の少なくとも1種とを含有した液晶組成物のスメクテ
イツク相を該スメクテイツク相より高温側の相からの相
転移により形成したことを特徴とする液晶素子。
(1) In a liquid crystal element in which a liquid crystal is arranged between a pair of substrates, one of the pair of substrates has a plurality of structural members having sidewalls arranged in a stripe pattern, and At least one of the substrates is subjected to uniaxial alignment treatment in a direction substantially parallel or perpendicular to the extending direction of the plurality of structural members, and a liquid crystal that undergoes a phase transition from a cholesteric phase to a chiral smectic phase during a cooling process. A liquid crystal composition containing at least one type of liquid crystal and at least one type of liquid crystal that undergoes a phase transition from an isotropic phase to a cholesteric phase and a liquid crystal phase during a cooling process, or from an isotropic phase to a cholesteric phase, a smectic phase, and a crystalline phase during a cooling process. A liquid crystal element characterized in that a smectic phase is formed by phase transition from a phase on a higher temperature side than the smectic phase.
(2)前記側壁を有する複数の構造部材が、一対の基板
間のストライプ状スペーサー部材として機能し、かつ強
誘電性液晶に双安定性を付与するに適当な厚さを有する
特許請求の範囲第1項に記載の液晶素子。
(2) The plurality of structural members having the side walls function as stripe-like spacer members between the pair of substrates and have a thickness suitable for imparting bistability to the ferroelectric liquid crystal. The liquid crystal element according to item 1.
(3)前記側壁を有する複数の構造部材の延長方向と前
記一軸性配向処理方向のなす角度θが、0°≦θ<15
°または80°<θ< 100°の関係を満たす特許請求の範囲第1項に記載の
液晶素子。
(3) The angle θ formed between the extension direction of the plurality of structural members having the side walls and the uniaxial orientation processing direction is 0°≦θ<15
2. The liquid crystal element according to claim 1, which satisfies the relationship: 0.degree. or 80.degree.<.theta.<100.degree.
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