JPS61205923A - Liquid crystal element - Google Patents

Liquid crystal element

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JPS61205923A
JPS61205923A JP60047786A JP4778685A JPS61205923A JP S61205923 A JPS61205923 A JP S61205923A JP 60047786 A JP60047786 A JP 60047786A JP 4778685 A JP4778685 A JP 4778685A JP S61205923 A JPS61205923 A JP S61205923A
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JP
Japan
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liquid crystal
phase
substrates
substrate
pair
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JP60047786A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuharu Katagiri
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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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent the generation of an orientation defect by using a specific liquid crystal element, forming the Sm phase of the liquid crystal by the phase transfer on the higher temp. side than the same and subjecting the surface of a substrate which contacts with the liquid crystal to an orientation treatment. CONSTITUTION:The liquid crystal compsn. contg. 2 kinds of the liquid crystal compd. expressed by the formula (R is an alkoxy or alkyl, R* is an optically active group having an asymmetric C atom) is sealed between a pair of the substrates 101a and 101b. The Sm phase of the liquid crystal compsn. is formed by the phase transfer from the higher temp. side than the Sm phase. The surface of at least one substrate 101a of a pair of the substrates 101a, 101b is subjected to the uniaxial orientation treatment. The mono-domain in which the liquid crystal molecules are arranged in one direction is formed in the case of forming, for example, the SmA phase by slow cooling from the phase on the higher temp. side than the Sm phase in the above-mentioned manner. 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 charac teristic of the liquid crystal layer are compatible is obtd. The Sm phase having no orientation defect is thus formed.

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−光シャッタ・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6 〔従来の技術〕 従来の液晶素子としては、例えばエム・シャットCM、
5chadt)とダブリュー拳へルフリツヒ(W、 H
e l f r i ch)著″アプライド・フィジッ
クス・レダーズ″(”Applied  Physic
sLetters“)第18@、第4号(1971年2
月r 5 EI発行)、第127頁〜12B頁の″ボル
テージーディペンダントーオプティカル・アクティビテ
ィ−・オブ・ア・ツィステッド・ネマチック・リキッド
・クリスタル“(”Voltage  Depende
ntOptical  Activity  of  
aTwisted   Nematic   Liqu
idCr y s t a l ” )に示されたツィ
ステッド噛ネマチック(twi 5eed  nema
t i c)液晶を用いたものが知られている。このT
N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。
[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. 6 Concerning Liquid Crystal Elements with Improved Display and Driving Characteristics [Prior Art] Conventional liquid crystal elements include, for example, M-Shut CM,
5chadt) and Double Fist Helfritz (W, H
``Applied Physics Leaders'' (author)
sLetters”) No. 18@, No. 4 (February 1971
``Voltage Dependant to Optical Activity - of a Twisted Nematic Liquid Crystal''
ntOptical Activity of
aTwisted Nematic Liquor
Twisted knematic shown in idCrystal”
tic) A device using liquid crystal is known. This T
N liquid crystals have a problem in that crosstalk occurs during time division driving using a matrix electrode structure with high pixel density, so the number of pixels has been 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)およびラガウエル(Lage rwa l l
)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
性を有する液晶とじては、一般に、カイラルスメクテイ
ツクC相(SmC”)又はH相(S mH”)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
ark) and Lagauer (Lage rwa l l
) (Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-107216, U.S. Pat. No. 4,367,924, etc.), liquid crystals having bistability are generally composed of chiral smectate C phase (SmC") or H A ferroelectric liquid crystal having a phase (S mH") is used.

この液晶は電界に対して第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。
This liquid crystal has a bistable state consisting of a first optically stable state and a second optically stable state with respect to an electric field. Therefore, unlike the optical modulation element used in the TN type liquid crystal described above, for example, one 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 placed between a pair of parallel substrates, regardless of the state of applied electric field.

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。
It is necessary that the molecules be in such a state that conversion between the above two stable states occurs effectively.

例えばSmC”又はSmH”相を有する強誘電性液晶に
ついては、3m0本又はSmH”相を有する液晶分子層
が基板面に対して垂直で、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、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。
For example, for a ferroelectric liquid crystal having an SmC" or SmH" phase, a region in which 3m0 or a layer of liquid crystal molecules having an SmH" phase is perpendicular to the substrate surface, and therefore the liquid crystal molecular axes are aligned approximately 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 was not necessarily formed satisfactorily. The reality is that sufficient characteristics could not be obtained.

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。
For example, according to C1ark et al., methods of applying a magnetic field, methods of applying a shear force, and small spacing between substrates are used to provide such an orientation state.

で平行なリッジ(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、セル内に平行なりツ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
A method of arranging parallel ridges has been proposed. However, none of these methods necessarily gave satisfactory results. For example, the method of applying a magnetic field requires large-scale equipment and is incompatible with thin-layer cells with good operating characteristics. This method has the disadvantage that it is incompatible with the method of injecting liquid crystal. Further, the method of arranging parallel apertures within the cell cannot provide a stable alignment effect by itself.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明の目的は、前述した事情に鑑み、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シャッ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。
In view of the above-mentioned circumstances, an object of the present invention is to provide a ferroelectric liquid crystal element that has potential suitability as a display element having high-speed response, high-density pixels, and a large area, or an optical shutter having a high shutter speed. The object of the present invention is to provide a ferroelectric liquid crystal element that can fully exhibit its characteristics by improving the monodomain formation property 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、特定
の液晶又はその液晶を含む組成物を一軸性配向処理効果
が付与された基板に挟持し、スメクテイツク相より高温
側の相、例えばコレス゛テリツク相(カイラルネマチッ
ク相)。
As a result of research in line with the above-mentioned purpose, the present inventors have discovered that a specific liquid crystal or a composition containing the liquid crystal is sandwiched between substrates to which a uniaxial alignment treatment effect has been imparted, and a phase on the higher temperature side than the smectic phase, e.g. Cholesteric phase (chiral nematic phase).

ネマチック相、等吉相からの徐冷による相転移を生じさ
せた場合1例えばSmAの形成時に液晶分子が一方向に
配列した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。
When a phase transition is caused by slow cooling from a nematic phase or a tomoyoshi phase, for example, during the formation of SmA, a monodomain in which liquid crystal molecules are aligned in one direction can be formed, resulting in the bistability of the ferroelectric liquid crystal. It has been found that a liquid crystal element can be obtained with a structure that allows both the operation of the element based on the above 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、一対の基板間に、下記一般式(1)で表
わされる液晶化合物の2種以上を含有する液晶組成物を
封入したセル構造をなし、前記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
移により形成するとともに、前記一対の基板のうち少な
くとも一方の基板の面が界面モ接する分子軸方向を優先
して一方向に配列させる効果を有している点に特徴を有
している。
The liquid crystal element of the present invention is based on the above-mentioned findings,
More specifically, a cell structure is formed in which a liquid crystal composition containing two or more types of liquid crystal compounds represented by the following general formula (1) is sealed between a pair of substrates, and the smectate phase of the liquid crystal composition is It is formed by phase transition from the phase on the higher temperature side, and has the effect of arranging in one direction with priority given to the direction of the molecular axis where the surface of at least one of the pair of substrates is in contact with the interface. It has characteristics.

一般式(1) 式中のRはアルコキシ基又はアルキル基であり、直鎖、
分岐、シクロ環であってもよい、特に直鎖のアルコキシ
基(Cnl(2n+10−)が好ましく、炭素数nが1
−18のものが適している。また、式中のR*は不斉炭
素原子を有する光学活性基であり、特に下記式(2)ま
た(3)の残基が好ましい。
General formula (1) In the formula, R is an alkoxy group or an alkyl group, and a straight chain,
It may be a branched or cyclocyclic alkoxy group, particularly a straight chain alkoxy group (Cnl(2n+10-) is preferable, and the number of carbon atoms n is 1
-18 is suitable. Further, R* in the formula is an optically active group having an asymmetric carbon atom, and particularly preferred is a residue of the following formula (2) or (3).

式(2) %式% 式(3) CH3 ■ −CH−C6H13 木 前述の一般式(1)で示される化合物は1例えば特開4
s9−9aosx号公報に開示された合成法によって得
ることができる。
Formula (2) %Formula% Formula (3) CH3 ■ -CH-C6H13 Tree The compound represented by the above-mentioned general formula (1) is 1, for example, JP-A-4
It can be obtained by the synthesis method disclosed in s9-9aosx publication.

〔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、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本)
、H相(SmH業)、1相(SmI”)、J相(SmJ
”)、に相(SmK”)、G相(S m G ” )又
はF相(SmF末)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 ferroelectricity, and specifically has a chiral smect C phase (Smc type).
, H phase (SmH industry), 1 phase (SmI”), J phase (SmJ
A liquid crystal having a phase (SmK''), a G phase (S m G ''), or an F phase (SmF phase) can be used.

前記一般式(1)で示される化合物の具体例は、下記の
とおりである。
Specific examples of the compound represented by the general formula (1) are as follows.

(n = 4. 5. 6. 7. 8.9. 10.
 11゜12、 14. 16. 18) (n=4.8) これらの液晶組成物は他の強誘電性液晶、例えばDOB
AMBC、デシロキシベンジリデン−P’−アミノ−2
−メチルブチルシンナメート、HOBACPC、ヘキシ
ルオキシベンジリデン−P’−7ミノー2−クロロプロ
ピルシンナメートなどと組合せて用いることができる。
(n = 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
11゜12, 14. 16. 18) (n=4.8) These liquid crystal compositions are similar to other ferroelectric liquid crystals, such as DOB.
AMBC, decyloxybenzylidene-P'-amino-2
It can be used in combination with -methylbutylcinnamate, HOBACPC, hexyloxybenzylidene-P'-7 minnow-2-chloropropylcinnamate, and the like.

これらの材料を用いて素子を構成する場合、液晶組成物
がSmC*相又はSmH)k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。
When constructing an element using these materials, in order to maintain the temperature state such that the liquid crystal composition becomes the SmC* phase or SmH)k phase, the element may be placed in a copper block with a heater embedded, etc., as necessary. can be supported.

」ど〜 第1図は、強誘電性液晶の動作説明の為に。"degree~ Figure 1 is for explaining the operation of ferroelectric liquid crystal.

セルの例を模式的に描いたものである。21aと21b
は、I n203.5n02あるいはITO(Indi
um−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
)k相又はSmH*相の液晶が封入されている。
This is a schematic drawing of an example of a cell. 21a and 21b
I n203.5n02 or ITO (Indi
A substrate (glass plate) coated with a transparent electrode made of a thin film such as um-Tin oxide), between which a liquid crystal molecular layer 22 is oriented perpendicular to the glass surface.
) K phase or SmH* phase liquid crystal is sealed.

太線で示した線23が液晶分子を表わしており。A 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(P土)24を有している。
This liquid crystal molecule 23 has a dipole moment (P) 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. You can change direction.

液晶分子23は細長い形状を有しており、その長袖方向
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ゎ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 optical polarity changes depending on the voltage applied polarity. It is easily understood that the liquid crystal optical modulation element has variable characteristics.

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(例えば10g以下)することがで
きる、このように液晶層が薄くなるにしたがい、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
モーメント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き34a又は下向き34bと向
きを変え、それに応じて液晶分子は、第1の安定状態3
3aかあるいは第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 be made sufficiently thin (for example, 10 g or less).As the liquid crystal layer becomes thinner, the electric field can be reduced as shown in FIG. Even when no voltage is applied, the helical structure of the liquid crystal molecules unwinds and assumes a non-helical structure, and the dipole moment Pa or Pb is either upward (34a) or downward (34b). 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 corresponds to the electric field vector of the electric field Ea or Eb. The liquid crystal molecules change direction upward 34a or downward 34b, and accordingly the liquid crystal molecules enter the first stable state 3.
3a 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、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33 a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
Ea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, for example with reference to FIG. 2, 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. Further, as long as the applied electric field Ea does not exceed a certain threshold value, each orientation state is maintained. In order to effectively realize such fast response speed and 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、Sm
C*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、この点に解決を与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 Sm
A layer having a C* phase or SmH)k phase is aligned perpendicularly to the substrate surface, and liquid crystal molecules are aligned approximately parallel to the substrate surface.
It is difficult to form cells with high monodomain properties, and the main purpose of the present invention is to provide a solution to this problem.

第3図(A)と(B)は1本発明の液晶素子の一実施例
を示している。第3図(A)は。
FIGS. 3A and 3B show an embodiment of a liquid crystal element according to the present invention. Figure 3(A) is.

本発明の液晶素子の平面図で、第3図(B)はそのA−
A′断面図である。
FIG. 3(B) is a plan view of the liquid crystal element of the present invention.
It is an A' sectional view.

第3図で示すセル構造体looは、ガラス板又はプラス
チック板などからなる一対の基板101aと101bを
スペーサ104で所定の間隔に保持され、この一対の基
板をシーリングするために接着剤106で接着したセル
構造を有しており、さらに基板101の上には複数の透
明電極102aからなる電極群(例えば、マトリクス電
極構造のうちの走査電圧印加用電極群)が例えば帯状パ
ターンなどの所定パター、ンで形成されている。基板1
01bの上には前述の透明電極102aと交差させた複
数の透明電極102bからなる電極群(例えば、マトリ
クス電極構造のうちの信号電圧印加用電極群)が形成さ
れている。
In the cell structure loo shown in FIG. 3, a pair of substrates 101a and 101b made of glass plates or plastic plates are held at a predetermined distance by a spacer 104, and are bonded with an adhesive 106 to seal the pair of substrates. Further, on the substrate 101, an electrode group (for example, a scanning voltage application electrode group of a matrix electrode structure) consisting of a plurality of transparent electrodes 102a is arranged in a predetermined pattern such as a strip pattern, It is formed by Board 1
An electrode group (for example, a signal voltage application electrode group in a matrix electrode structure) is formed on the transparent electrode 102a and the plurality of transparent electrodes 102b intersecting with the transparent electrode 102a.

このような透明電極102bを設けた基板101bには
、例えば−酸化硅素、二酸化硅素。
The substrate 101b provided with such a transparent electrode 102b is made of silicon oxide or silicon dioxide, for example.

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無機絶縁物質やポリビ
ニルアルコール。
aluminum oxide, zirconia, magnesium fluoride,
Inorganic insulating materials such as cerium oxide, cerium fluoride, silicon nitride, silicon carbide, boron nitride, and polyvinyl alcohol.

ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、
ポリパラキシレリン、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、ポリアミド
、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリ
ア樹脂やアクリル樹脂などの有機絶縁物質を用いて被膜
形成した配向制御膜105を設けることができる。
Polyimide, polyamideimide, polyesterimide,
The alignment control film 105 may be formed using an organic insulating material such as polyparaxylerin, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyamide, polystyrene, cellulose resin, melamine resin, urea resin, or acrylic resin. can.

この配向制御膜105は、前述の如き無機絶縁物質又は
有機絶縁物質を被膜形成した後に、その表面をビロード
、布や紙で一方向に摺擦(ラビング)することによって
得られる。
The orientation control film 105 is obtained by forming a film of an inorganic insulating material or an organic insulating material as described above, and then rubbing the surface of the film in one direction with velvet, cloth, or paper.

本発明の別の好ましい具体例では、SiOや5i02な
どの無機絶縁物質を基板101bのLに斜め蒸着法によ
って被膜形成することによって、配向制御膜105を得
ることができる。
In another preferred embodiment of the present invention, the alignment control film 105 can be obtained by coating L of the substrate 101b with an inorganic insulating material such as SiO or 5i02 by an oblique vapor deposition method.

第5図に示された装置に於いてペルジャー501は吸出
口505を有する絶縁基板503上に載置され、前記吸
出口505から伸びる(図示されていない)真空ポンプ
によりペルジャー501が真空にされる。タングステン
製またはモリブデン製のるつぼ507はペルジャー50
1の内部および底部に配置され。
In the apparatus shown in FIG. 5, a Pel jar 501 is placed on an insulating substrate 503 having a suction port 505, and a vacuum pump (not shown) extending from the suction port 505 evacuates the Pel jar 501. . Crucible 507 made of tungsten or molybdenum is Pelger 50
placed inside and at the bottom of 1.

ルツぼ507には数グ;yムのsio、5i02゜M 
g F 2等の結晶508が載置される。るつぼ507
は下方の2つのアーム507a 、507・bを有し、
前記アームはそれぞれ導線509゜510に接続される
。電源506及びスイッチ504がペルジャー501の
外部導線509゜510間に直列に接続される。基板5
02はペルジャー501の内部でるつぼ507の真上に
ペルジャー501の垂直軸に対しθの角度を成して配置
される。
Crucible 507 has several grams; ym sio, 5i02゜M
A crystal 508 such as g F 2 is placed. Crucible 507
has two lower arms 507a, 507b,
The arms are connected to conductive wires 509 and 510, respectively. A power supply 506 and a switch 504 are connected in series between external conductors 509 and 510 of Pelger 501. Board 5
02 is placed inside the Pel jar 501 directly above the crucible 507 at an angle of θ with respect to the vertical axis of the Pel jar 501.

スイッチ504が開放されると、ペルジャー501はま
ず約10−5mmHg圧の真空状態にされ、次にスイッ
チ504が閉じられて、るつぼ507が適温で白熱して
結晶508が蒸発されるまで電源506を調節して電力
が供給される。適温範囲(700−1000℃)に対し
て必要な電流は約100100aである。結晶508は
次に蒸発され図中Sで示された上向きの分子流を形成し
、流体Sは、基板502に対してθの角度を成して基板
502上に入射され、この結果基板502が被膜される
。角度θは上記の“入射角°゛であり、流体Sの方向は
上記の″斜め蒸着方向”である、この被膜の膜厚は基板
502をペルジャー501に挿入する前に行なわれる装
置の時間に対する厚みのキャリブレーションにより決定
される。適宜な厚みの被膜が形成されると電源506か
らの電力を減少゛させ、スイッチ504を開放してペル
ジャー501とその内部を冷却する0次に圧力を大気圧
まで上げ基板502をペルジャー501から取り外す。
When the switch 504 is opened, the Pel jar 501 is first evacuated to approximately 10-5 mmHg pressure, and then the switch 504 is closed and the power supply 506 is turned on until the crucible 507 becomes incandescent at a suitable temperature and the crystal 508 is evaporated. Power is supplied in a regulated manner. The required current for a suitable temperature range (700-1000°C) is about 100100A. The crystal 508 is then evaporated to form an upward molecular stream indicated by S in the figure, and the fluid S is incident on the substrate 502 at an angle θ with respect to the substrate 502, so that the substrate 502 coated. The angle θ is the above-mentioned "incident angle °", and the direction of the fluid S is the above-mentioned "oblique deposition direction". The thickness is determined by calibration. When a coating of appropriate thickness is formed, the power from the power source 506 is reduced, and the switch 504 is opened to cool the Pel jar 501 and its inside. The pressure is reduced to atmospheric pressure. Remove the board 502 from the Pelger 501.

また、別の具体例ではガラス又はプラスチックからなる
基板101bの表面あるいは基板totbの上に前述し
た無機絶縁物質や有機絶縁物質を被膜形成した後に、該
被膜の表面を斜方エツチング法によりエツチングするこ
とにより、その表面に配向制御効果を付与することがで
きる。
In another specific example, after forming a film of the above-mentioned inorganic insulating material or organic insulating material on the surface of the substrate 101b made of glass or plastic or on the substrate totb, the surface of the film is etched by an oblique etching method. Accordingly, an orientation control effect can be imparted to the surface.

前述の配向制御膜105は、同時に絶縁膜としても機能
させることが好ましく、このためにこの配向制御膜10
5の膜厚は一般に100人〜1ト、好ましくは500人
〜5000人の範囲に設定することができる。この絶縁
膜は、液晶層103に微量に含有される不純物等のため
に生ずる電流の発生を防止できる利点をも有しており、
従って動作を繰り返し行なっても液晶化合物を劣化させ
ることがない。
It is preferable that the above-mentioned alignment control film 105 also functions as an insulating film at the same time.
The film thickness of No. 5 can be generally set in the range of 100 to 1, preferably 500 to 5,000. This insulating film also has the advantage of being able to prevent the generation of current caused by trace amounts of impurities contained in the liquid crystal layer 103.
Therefore, even if the operation is repeated, the liquid crystal compound will not deteriorate.

また、本発明の液晶素子では前述の配向制御膜105と
同様のものをもう一方の基板101に設けることができ
る。
Further, in the liquid crystal element of the present invention, a film similar to the above-described alignment control film 105 can be provided on the other substrate 101.

第3図に示すセル構造体100の中の液晶層103は、
SmC* 、SmH*、SmI)k 。
The liquid crystal layer 103 in the cell structure 100 shown in FIG.
SmC*, SmH*, SmI)k.

SmJ* 、SmK* 、SmG* 、SmF)kとす
ることができる。このカイラルスメクテイック相の液晶
相103は、スメクティッ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、等吉相からの徐冷(1℃〜10℃/時間)による
降温過程でSmA(スメクテイツクA相)に相転移され
、さらに徐冷による降温過程でカイラルスメクテイツク
相に相転移されることによって形成される。
SmJ*, SmK*, SmG*, SmF)k. The liquid crystal phase 103 of the chiral smectic phase is formed by a temperature decreasing process by gradual cooling (1°C to 10°C/hour) from a phase higher than the smectic phase, such as a cholesteric phase (chiral nematic phase), a nematic phase, or an etiostatic phase. It is formed by undergoing a phase transition to SmA (smectic A phase), and then to a chiral smectic phase during the temperature decreasing process by slow cooling.

本発明で重要な点は、徐冷による降温過程で前述の液晶
を用いた時に、モノドメインめS m Aを形成するこ
とができ、このSmAのモノドメイン性に応じたモノド
メイのカイラルスメクテイツク相を形成することができ
る。
The important point of the present invention is that monodomain S m A can be formed when the above-mentioned liquid crystal is used in the temperature decreasing process by slow cooling, and the chiral smectation of monodomain according to the monodomain nature of this SmA can be achieved. phase can be formed.

本発明で用いる液晶組成物としては、降温過程において
等吉相−コレステリツク相二S m A−力イラルスメ
クテイツク相、等吉相−コレステリツク相−力イラルス
メクテイツク相あるいは等吉相−SmA−カイラルスメ
クテイツク相と相転移させる組成物とすることができる
In the liquid crystal composition used in the present invention, in the cooling process, a tooyoshitic phase-cholesteric phase 2 SmA-chiral smectic phase, a tokitoshitic phase-cholesteric phase-irradial smectic phase, or a tokitoshitic phase-SmA-chiral smectic phase are used. The composition may undergo a phase transition with the critical phase.

第4図は、本発明の液晶素子の別の具体例を表わしてい
る。第4図で示す液晶素子は、一対の基板101aと1
01bの間に複数のスペーサ部材203が配置されてい
る。このスペーサ部材203は、例えば配向制W膜10
5が設けられている基板101aの上にSt、、5t0
2、A交203.TiO2などの無機化合物或いはポリ
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。
FIG. 4 shows another specific example of the liquid crystal element of the present invention. The liquid crystal element shown in FIG. 4 consists of a pair of substrates 101a and 1
A plurality of spacer members 203 are arranged between 01b. This spacer member 203 is, for example, the orientation control W film 10.
St, , 5t0 on the substrate 101a on which 5 is provided.
2, A intersection 203. Inorganic compounds such as TiO2, or polyvinyl alcohol, polyimide, polyamideimide, polyesterimide, polyparaxylylene, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyamide, polystyrene.

セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリャ樹脂。Cellulose resin, melamine resin, yurya resin.

アクリル樹脂やフォトレジスト樹脂などの樹脂類を適当
な方法で被膜形成した後に、所定の位置にスペーサ部材
203が配置される様にエツチングすることによって得
ることができる。
It can be obtained by forming a film of resin such as acrylic resin or photoresist resin by an appropriate method, and then etching it so that the spacer member 203 is placed at a predetermined position.

この様なセル構造体100は、基板101aと101b
の両側にはクロスニコル状態またはパラレルニコル状態
とした偏光子107と108がそれぞれ配置されて、電
極102aと102bの間に電圧を印加した時に光学変
調を生じることになる。
Such a cell structure 100 includes substrates 101a and 101b.
Polarizers 107 and 108 in a crossed Nicol state or a parallel Nicol state are respectively arranged on both sides of the electrodes 102a and 102b, and optical modulation occurs when a voltage is applied between the electrodes 102a and 102b.

以下、本発明を実施例に従って説明する。Hereinafter, the present invention will be explained according to examples.

実施例1 ピッチ100#Lmで幅62.5ルmのストライプ状の
ITO膜を電極として設けた正方形状ガラス基板を用意
し、これの電極となるITO膜が設けられている側を下
向きにして第5図に示す斜め蒸着装置にセットし1次い
でモリブデン製るつぼ内に5i02の結晶をセットした
Example 1 A square glass substrate was prepared on which a striped ITO film with a pitch of 100 #Lm and a width of 62.5 m was provided as an electrode, and the side on which the ITO film serving as the electrode was provided faced downward. It was set in the oblique evaporation apparatus shown in FIG. 5, and then a crystal of 5i02 was set in a molybdenum crucible.

しかる後に蒸着装置内を1O−5Torr程度の真空状
態としてから、所定の方法でガラス基板上に5i02を
斜め蒸着し、800人の斜め蒸着膜を形成した(A電極
板)。
Thereafter, the inside of the vapor deposition apparatus was made into a vacuum state of about 10-5 Torr, and 5i02 was obliquely vapor-deposited on the glass substrate by a predetermined method to form an obliquely vapor-deposited film of 800 people (electrode plate A).

一方、同様のストライプ状のITO膜が形成されたガラ
ス基板上にポリイミド形成溶液(日立化成工業(株)製
のrPrQJ  ;不揮発分濃度14.5 w t%)
をスピナー塗布機で塗布し、800人の被膜を形成した
(B電極板)。
On the other hand, a polyimide forming solution (rPrQJ manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.; non-volatile content concentration 14.5 wt%) was placed on a glass substrate on which a similar striped ITO film was formed.
was applied using a spinner coater to form a film of 800 people (electrode plate B).

次いでA電極板の周辺部に注入口となる個所を除いて熱
硬化型エポキシ接着剤をスクリーン印刷法によって塗布
した後に、A電極板とB電極板のストライプ状パターン
電極が直交する様に重ね合せ、2枚の電極板の間隔をポ
リイミドスペーサで2ルmに保持した。
Next, a thermosetting epoxy adhesive is applied to the periphery of the A electrode plate except for the area that will become the injection port using a screen printing method, and then the striped pattern electrodes of the A electrode plate and the B electrode plate are overlapped so that they are perpendicular to each other. The distance between the two electrode plates was maintained at 2 m using a polyimide spacer.

こうして作成したセル内に等吉相となっている下記の液
晶組成物Aを注入口から注入し、その注入口を封口した
。このセルを徐冷によって降温させ、温度を室温で維持
させた状態で一対の偏光子をクロスニコル状態で設けて
から顕微鏡観察したところ、非らせん構造を採り、モノ
ドメインのSmC*が形成されている事が判明した。
A liquid crystal composition A shown below having a tokiyoshi phase was injected into the thus prepared cell through an injection port, and the injection port was sealed. When this cell was cooled slowly and then observed under a microscope with a pair of polarizers placed in a crossed nicol state while maintaining the temperature at room temperature, it was found that it had a non-helical structure and a monodomain SmC* was formed. It turned out that there was.

液JLi肛滅J灰に 30重量% 40重量% 30重量% 実施例2 ピッチ100 ILmで幅62.5ルmのストライブ状
のITO電極を設けである正方形状のガラス基板を2枚
用意し、それぞれの基板上にポリイミド形成溶液(実施
例1と同様のもの)をスピンナー塗布機で塗布し、aO
O人のポリイミド膜を形成した。
Example 2 Two square glass substrates were prepared with striped ITO electrodes with a pitch of 100 ILm and a width of 62.5 lm. , a polyimide forming solution (same as in Example 1) was applied onto each substrate using a spinner coater, and aO
O polyimide films were formed.

この2枚の基板とに形成したポリイミド膜に、それぞれ
重ねた時にラビング方向が平行となり、且つストライプ
状ITO電極が互いに直交する様にしてビロードによる
ラビング処理を施した。
The polyimide films formed on these two substrates were rubbed with velvet so that the rubbing directions were parallel when stacked on each other and the striped ITO electrodes were perpendicular to each other.

次いで、互いにラビング方向が平行となる様に2枚の基
板を重ね合せ、一方の基板の周辺部に注入口となる個所
を除いて熱硬化型エポキシ接着剤をスクリーン印刷法に
よって塗布した後に、2枚の基板を重ね合せ、2枚の基
板の間隔をポイリミドスペーサで21Lmに保持した。
Next, the two substrates were stacked so that the rubbing directions were parallel to each other, and a thermosetting epoxy adhesive was applied to the periphery of one substrate by screen printing except for the area that would become the injection port. The two substrates were stacked on top of each other, and the distance between the two substrates was maintained at 21 Lm using a polyimide spacer.

こうして作成したセル内に等吉相となっている前述の液
晶組成物Aを注入口から注入し、その注入口を封口した
。このセルを徐冷によって降温させ、温度を室温で維持
させた状態で、一対の偏光子をクロスニコル状態で設け
てから、顕微鏡観察したところ、非らせん構造を採り。
The above-mentioned liquid crystal composition A, which was in the isokyoshi phase, was injected into the cell thus prepared through the injection port, and the injection port was sealed. The temperature of this cell was lowered by slow cooling, and while the temperature was maintained at room temperature, a pair of polarizers was placed in a crossed Nicol state, and microscopic observation revealed that it had a non-helical structure.

モノドメインのSmC*が形成されていることが判明し
た。
It was found that monodomain SmC* was formed.

実施例3 前記実施例2の液晶素子を作成した際に用いた液晶組成
物Aに代えて、下達の液晶組成物Bを用いたほかは、実
施例2を全く同様の方法で強誘電性液晶素子を作成した
Example 3 A ferroelectric liquid crystal was produced in exactly the same manner as in Example 2, except that liquid crystal composition B was used in place of liquid crystal composition A used to create the liquid crystal element in Example 2. The element was created.

この強誘電性液晶素子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が確
認できた。
When observing this ferroelectric liquid crystal element with a polarizing microscope, we found that
A non-helical monodomain with no orientation defects was confirmed.

Lri@   B 木 50重量% 5重量% 〔発明の効果〕 前記したように、本発明によれば、前述した特定の液晶
を用いることによって、配向欠陥の生じていないスメク
ティック相を形成することができ、特に配向欠陥のない
非らせん構造の強誘電性液晶相を形成することができる
Lri@B Wood 50% by weight 5% by weight [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by using the above-mentioned specific liquid crystal, it is possible to form a smectic phase free from alignment defects. In particular, a ferroelectric liquid crystal phase with a non-helical structure free of alignment defects can be formed.

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

第1図は、カイラルスメクティッ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、本発明の液晶素子を表わす平面図で、第3図(B)
はそのA−A’断面図である。第4図は、本発明の液晶
素子の別の具体例を表わす断面図である。第5図は1本
発明の液晶素子を作成する際に用いる斜め蒸着装置を模
式的に表わす断面図である。 特許出願人  キャノン株式会社 第5図 、94
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)
is a plan view showing the liquid crystal element of the present invention, and FIG. 3(B)
is a sectional view taken along line AA'. FIG. 4 is a sectional view showing another specific example of the liquid crystal element of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an oblique evaporation apparatus used in producing a liquid crystal element according to the present invention. Patent applicant: Canon Co., Ltd. Figure 5, 94

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一対の基板間に、下記一般式(1)で表わされる
液晶化合物の2種以上を含有する液晶組成物を封入した
セル構造をなし、前記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
形成するとともに、前記一対の基板のうち少なくとも一
方の基板の面が界面で接する分子軸方向を優先して一方
向に配列させる効果を有していることを特徴とする液晶
素子。 一般式(1) ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Rはアルコキシ基又はアルキル基であり、R^
*は不斉炭素原子を有する光学活性基である。)
(1) A cell structure is formed in which a liquid crystal composition containing two or more types of liquid crystal compounds represented by the following general formula (1) is sealed between a pair of substrates, and the smectate phase of the liquid crystal composition is separated from the smectate phase. It is characterized by being formed by phase transition from a phase on the high temperature side, and having the effect of arranging in one direction preferentially the molecular axis direction where the surface of at least one of the pair of substrates contacts at the interface. A liquid crystal element. General formula (1) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (In the formula, R is an alkoxy group or an alkyl group, and R^
* is an optically active group having an asymmetric carbon atom. )
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