JPS6334452B2 - - Google Patents

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JPS6334452B2
JPS6334452B2 JP59190790A JP19079084A JPS6334452B2 JP S6334452 B2 JPS6334452 B2 JP S6334452B2 JP 59190790 A JP59190790 A JP 59190790A JP 19079084 A JP19079084 A JP 19079084A JP S6334452 B2 JPS6334452 B2 JP S6334452B2
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JP
Japan
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liquid crystal
phase
chiral
electrode
smc
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JP59190790A
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Japanese (ja)
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JPS6167828A (en
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Kazuharu Katagiri
Kazuo Yoshinaga
Shinjiro Okada
Junichiro Kanbe
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication of JPS6334452B2 publication Critical patent/JPS6334452B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、液晶表示素子や液晶−光シヤツタ等
で用いる液晶素子に関し、更に詳しくは液晶分子
の初期配向状態を改善することにより、表示なら
びに駆動特性を改善した液晶素子に関するもので
ある。 従来より、走査電極群と信号電極群をマトリク
ス状に構成し、その電極間に液晶化合物を充填し
多数の画素を形成して、画像或いは情報の表示を
行う液晶表示素子は、よく知られている。この表
示素子の駆動法としては、走査電極群に順次周期
的にアドレス信号を選択印加し、信号電極群には
所定の情報信号をアドレス信号と同期させて並列
的に選択印加する時分割駆動が採用されている
が、この表示素子及びその駆動法には以下に述べ
る如き致命的とも言える大きな欠点がある。 即ち、画素密度を高く、或いは画面を大きくす
るのが難しいことである。従来の液晶の中で応答
速度が比較的高く、しかも消費電力が小さいこと
から、表示素子として実用に供されているのは殆
んどが、例えば M.SchadtとW.Helfrich著“Applied Physics
Letters”Vo.18.No.4(1971.2.15)、P127〜128の
“Voltage−Dependent Optical Activity of a
Twisted Nematic Liquid Crystal”に示され
たTN(twisted nematic)型の液晶を用いたもの
であり、この型の液晶は、無電界状態で正の誘電
異方性をもつネマチツク液晶の分子が液晶層厚方
向で做れた構造(ヘリカル構造)を形成し、両電
極面でこの液晶の分子が平行に配列した構造を形
成している。一方、電界印加状態では、正の誘電
異方性をもつネマチツク液晶が電界方向に配列
し、この結果光学変調を起すことができる。この
型の液晶を用いてマトリクス電極構造によつて表
示素子を構成した場合、走査電極と信号電極が共
に選択される領域(選択点)には、液晶分子を電
極面に垂直に配列させるに要する閾値以上の電圧
が印加され、走査電極と信号電極が共に選択され
ない領域(非選択点)には電圧は印加されず、従
つて液晶分子は電極面に対して並行な安定配列を
保つている。このような液晶セルの上下に互いに
クロスニコル関係にある直線偏光子を配置するこ
とにより、選択点では光が透過せず、非選択点で
は光が透過するため、画像素子とすることが可能
となる。然し乍ら、マトリクス電極構造を構成し
た場合には、走査電極が選択され、信号電極が選
択されない領域、或いは走査電極が選択されず、
信号電極が選択される領域(所謂“半選択点”)
にも有限に電界がかかつてしまう。選択点にかか
る電圧と、半選択点にかかる電圧の差が充分に大
きく、液晶分子を電界に垂直に配列させるのに要
する電圧閾値がこの中間の電圧値に設定されるな
らば、表示素子は正常に動作するわけであるが、
走査線数Nを増やして行つた場合、画面全体(1
フレーム)を走査する間に一つの選択点に有効な
電界がかかつている時間(duty比)が1/Nの
割合で減少してしまう。このために、くり返し走
査を行つた場合の選択点と非選択点にかかる実効
値としての電圧差は、送査線数が増えれば増える
程小さくなり、結果的には画像コントラストの低
下やクロストークが避け難い欠点となつている。
このような現象は、双安定性を有さない液晶(電
極面に対し、液晶分子が水平に配向しているのが
安定状態であり、電界が有効に印加されている間
のみ垂直に配向する)を時間的蓄積効果を利用し
て駆動する(即ち、繰り返し走査する)ときに生
ずる本質的には避け難い問題点である。この点を
改良するために、電圧平均化法、2周波駆動法
や、多重マトリクス法等が既に提案されている
が、いずれの方法でも不充分であり、表示素子の
大画面化や高密度化は、走査線数が充分に増やせ
ないことによつて頭打ちになつているのが現状で
ある。 一方、プリンタ分野を眺めて見るに、電気信号
を入力としてハードコピーを得る手段として、画
素密度の点からもスピードの点からも電気画像信
号を光の形で電子写真感光体に与えるレーザービ
ームプリンタ(LBP)が現在最も優れている。
ところがLBPには、 1 プリンタとしての装置が大型になる: 2 ポリゴンスキヤナの様な高速の駆動部分があ
り騒音が発生し、また厳しい機械的精度が要求
される;など の欠点がある。この様な欠点を解消すべく電気信
号を光信号に変換する素子として、液晶シヤツタ
ーアレイが提案されている。ところが、液晶シヤ
ツタアレイを用いて画素信号を与える場合、たと
えば210mmの長さの中に画素信号を16dot/mmの割
合で書き込むためには、3000個以上の信号発生部
を有していなければならず、それぞれに独立した
信号を与えるためには、元来それぞれの信号発生
部全てに信号を送るリード線を配線しなければな
らず、製作上困難であつた。 そのため、ILINE(ライン)分の画素信号を数
行に分割された信号発生部により、時分割して与
える試みがなされている。この様にすれば、信号
を与える電極を、複数の信号発生部に対して共通
にすることができ、実質配線を大幅に軽減するこ
とができるからである。ところが、この場合通常
行われているように双安定性を有さない液晶を用
いて行数Nを増して行くと、信号ONの時間が実
質的に1/Nとなり感光体上で得られる光量が減
少してしまつてた、クロストークの問題が生ずる
という難点がある。 このよう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
ClarkおよびLagerwall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)。双安定性液晶としては、一般に、カイ
ラルスメクテイツクC相(SmC*)又は他のカイ
ラルスメクテイツク相、具体的にはカイラルスメ
クテイツクH相(SmH*)カイラルスメクテイツ
クF相(SmF*)、カイラルスメクテイツクI相
(SmI*)、およびカイラルスメクテイツクG相
(SmG*)を有する強誘電性液晶が用いられる。 この液晶は電界に対して第1の光学的安定常態
と第2の光学安定状態からなる双安定状態を有
し、従つて前述の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ルト
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を
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ことにより、
上述した従来のTN型素子の時題点の多くに対し
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液晶を
用いる光学変調素子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。たとえばSmC*
又は他のカイラルスメクテイツク相を有する強誘
電性液晶については、SmC*又は他のカイラルス
メクテイツク相を有する液晶分子層が基板面に対
して垂直で、したがつ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
を有する液晶を用いる光学変調素子においては、
このようなモノ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つたため
に、充分な特性が得られなかつたのが実情であ
る。 たとえば、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、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
ものではなかつた。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。 本発明の主要な目的は、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、あるいは高速度のシヤツタスピードを有する
光学シヤツタ等として潜在的な適性を有する双安
定性を有する液晶を使用する光学変調素子におい
て、従来問題であつ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れ、その特性を
充分に発揮させ得る液晶の配向制御法を提供する
ことにある。 本発明者らは、上述の目的で更に研究した結
果、特に液晶材料が別の相(例えば等方相等の高
温状態)より、スメクテイツク相の低温状態へ移
行する降温過程に於ける配向性に着目したとこ
ろ、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A相およびカイラルスメクテイツク
C相、カイラルスメクテイツクH相(SmH*)、
カイラルスメクテイツクF相(SmF*)、カイラ
ルスメクテイツクI相(SmI*)、カイラルスメク
テイツクJ相(SmJ*)、カイラルスメクテイツク
K相(SmK*)、カイラルスメクテイツクG相
(SmG*)、などのカイラルスメクテイツク相に相
転移を生じる液晶(以下、液晶Aという)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(以下、液晶Bという)少なくとも1
種とを含有する液晶組成物を用いた場合、液晶と
界面で接する基板の面に液晶の分子軸方向を優先
して一方向に配列させる効果を付与することによ
り、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、この結果液晶の双安定性に
基づく素子の作動特性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ととも
に、長期間に亘つた配向安定性を向上させること
ができることを見い出した。 さらに、本発明者らは、前述の液晶組成物中に
降温過程で等方相からスメクテイツクA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
(以下、液晶Cという)を加えた液晶組成物は、
前述の液晶組成物よりも一層長期間に亘つた配向
の安定性能が得られることを見い出した。 従つて、本発明は前述の液晶Aと液晶B、好ま
しくは液晶Cを含有させた液晶組成物を封入した
セル構造をなし、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液晶の分子軸
方向を優先して一方向に配向させる効果を有して
いることを特徴としている。 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。 本発明で用いる液晶組成物は、所定温度で強誘
電性を示す。前述の液晶A、液晶B及び液晶Cの
具体例をそれぞれ表1、表2及び表3に示す。
The present invention relates to a liquid crystal element used in a liquid crystal display element, a liquid crystal light shutter, etc., and more particularly to a liquid crystal element with improved display and driving characteristics by improving the initial alignment state of liquid crystal molecules. Conventionally, liquid crystal display elements are well known in which a scanning electrode group and a signal electrode group are configured in a matrix, and a liquid crystal compound is filled between the electrodes to form a large number of pixels to display images or information. There is. The driving method for this display element is time-division driving, in which an address signal is selectively and periodically applied to a group of scanning electrodes, and a predetermined information signal is selectively applied in parallel to a group of signal electrodes in synchronization with the address signal. However, this display element and its driving method have major and fatal drawbacks as described below. That is, it is difficult to increase the pixel density or enlarge the screen. Among conventional liquid crystals, most of them are actually used as display elements because they have a relatively high response speed and low power consumption.
“Voltage-Dependent Optical Activity of a
This type of liquid crystal uses a TN (twisted nematic) type liquid crystal shown in ``Twisted Nematic Liquid Crystal'', and this type of liquid crystal is made of nematic liquid crystal molecules that have positive dielectric anisotropy in the absence of an electric field. The molecules of this liquid crystal are aligned in parallel on both electrode surfaces.On the other hand, when an electric field is applied, a nematic structure with positive dielectric anisotropy is formed. The liquid crystals are aligned in the direction of the electric field, resulting in optical modulation. When this type of liquid crystal is used to construct a display element with a matrix electrode structure, the region where both the scanning electrode and the signal electrode are selected ( A voltage higher than the threshold required to align the liquid crystal molecules perpendicularly to the electrode surface is applied to the selected point (selected point), and no voltage is applied to the region where neither the scanning electrode nor the signal electrode is selected (non-selected point), Therefore, the liquid crystal molecules maintain a stable alignment parallel to the electrode plane. By placing linear polarizers in a cross-Nicol relationship above and below the liquid crystal cell, no light is transmitted at the selected point, and Since light passes through non-selected points, they can be used as image elements.However, if a matrix electrode structure is configured, scan electrodes are selected and signal electrodes are not selected in areas, or scan electrodes are selected. not,
Area where signal electrodes are selected (so-called “half-selected point”)
The electric field is also finitely strong. If the difference between the voltage applied to the selected point and the voltage applied to the half-selected point is sufficiently large, and the voltage threshold required to align the liquid crystal molecules perpendicular to the electric field is set to an intermediate voltage value, the display element will It works normally, but
When increasing the number of scanning lines N, the entire screen (1
The time during which an effective electric field is applied to one selected point (duty ratio) decreases at a rate of 1/N while scanning a frame. For this reason, when repeated scanning is performed, the effective voltage difference between selected points and non-selected points becomes smaller as the number of scanning lines increases, resulting in reduced image contrast and crosstalk. has become an unavoidable drawback.
This phenomenon is caused by liquid crystals that do not have bistability (the stable state is when the liquid crystal molecules are aligned horizontally with respect to the electrode surface, and they are aligned vertically only while an electric field is effectively applied). ) is essentially an unavoidable problem that arises when driving using the temporal accumulation effect (that is, repeatedly scanning). In order to improve this point, voltage averaging method, dual-frequency driving method, multiple matrix method, etc. have already been proposed, but all of these methods are insufficient, and it is necessary to increase the screen size and density of display elements. Currently, the number of scanning lines has reached a plateau due to the inability to increase the number of scanning lines sufficiently. On the other hand, looking at the field of printers, laser beam printers provide electrical image signals in the form of light to electrophotographic photoreceptors in terms of both pixel density and speed, as a means of obtaining hard copies using electrical signals as input. (LBP) is currently the best.
However, LBP has the following disadvantages: 1. The printer is large; 2. It has high-speed moving parts like a polygon scanner, which generates noise, and requires strict mechanical precision. In order to overcome these drawbacks, a liquid crystal shutter array has been proposed as an element that converts electrical signals into optical signals. However, when providing pixel signals using a liquid crystal shutter array, for example, in order to write pixel signals at a rate of 16 dots/mm within a length of 210 mm, it is necessary to have more than 3000 signal generating sections. In order to provide independent signals to each, it was originally necessary to wire lead wires to send signals to all of the signal generating parts, which was difficult to manufacture. Therefore, an attempt has been made to provide pixel signals for ILINE (line) in a time-division manner using a signal generating section divided into several lines. This is because the electrode for applying a signal can be shared by a plurality of signal generating sections, and the amount of wiring can be substantially reduced. However, in this case, if the number of lines N is increased using a liquid crystal that does not have bistability, as is usually done, the signal ON time becomes 1/N, and the amount of light obtained on the photoreceptor decreases. However, there is a problem of crosstalk, which has been reduced. The use of bistable liquid crystal elements is one way to improve these drawbacks of conventional liquid crystal elements.
Clark and Lagerwall (Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-107216, US Pat. No. 4,367,924). Bistable liquid crystals generally include chiral smectate C phase (SmC * ) or other chiral smectate phases, specifically chiral smectate H phase (SmH * ), chiral smectate F phase (SmF * ), a chiral smectoid I phase (SmI * ), and a chiral smectoid G phase (SmG * ). This liquid crystal has a bistable state consisting of a first optically stable normal state and a second optically stable state with respect to an electric field, and is therefore different from the optical modulation element used in the above-mentioned TN type liquid crystal, for example. The liquid crystal is aligned in a first optically stable state with respect to one electric field vector,
The liquid crystal is oriented in a second optically stable state relative to the other electric field vector. In addition, this type of liquid crystal very quickly takes one of the two stable states in response to an applied electric field, and maintains that state when no electric field is applied.
Significant substantial improvements are obtained over many of the problems of conventional TN type devices mentioned above. This point is
The present invention will be described in more detail below. However, in order for an optical modulation element using this bistable liquid crystal to exhibit predetermined driving characteristics, the liquid crystal placed between a pair of parallel substrates must be It is necessary that the molecules be in such a state that conversion between stable states can occur effectively. For example SmC *
For ferroelectric liquid crystals with or other chiral smectic phases, the liquid crystal molecular layer with SmC * or other chiral smectic phases is perpendicular to the substrate plane, so that the liquid crystal molecular axes are aligned with the substrate plane. It is necessary to form regions (monodomains) arranged almost parallel to each other. However, in conventional optical modulators using bistable liquid crystals,
The actual situation is that the alignment state of liquid crystals having such a monodomain structure is not necessarily formed satisfactorily, and therefore sufficient characteristics cannot be obtained. For example, methods of applying a magnetic field, methods of applying shear force, etc. have been proposed in order to provide such an orientation state. 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. In view of the above-mentioned circumstances, the main object of the present invention is to provide a bistable display device which 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. An object of the present invention is to provide a method for controlling the alignment of liquid crystal that can fully exhibit its properties by improving monodomain formation or initial alignment, which has been a problem in the past in optical modulation elements using liquid crystals having . As a result of further research for the above-mentioned purpose, the present inventors focused their attention on the orientation in the cooling process in which the liquid crystal material transitions from another phase (for example, a high-temperature state such as an isotropic phase) to a low-temperature state of a smectic phase. As a result, during the cooling process, the isotropic phase changes to the cholesteric phase, the smectic A phase, the chiral smectic C phase, the chiral smectic H phase (SmH * ),
Chiral smectite F phase (SmF * ), chiral smectite I phase (SmI * ), chiral smectite J phase (SmJ * ), chiral smectite K phase (SmK * ), chiral smectite G phase (SmG * ), which undergoes a phase transition from an isotropic phase to a cholesteric phase and a chiral smectic phase during the cooling process with at least one type of liquid crystal (hereinafter referred to as liquid crystal A) that causes a phase transition to a chiral smectic phase. At least 1 liquid crystal (hereinafter referred to as liquid crystal B)
When a liquid crystal composition containing seeds is used, the liquid crystal molecules are aligned in one direction by giving the surface of the substrate that contacts the liquid crystal at the interface an effect that prioritizes the direction of the molecular axis of the liquid crystal and aligns it in one direction. As a result, it is possible to obtain a liquid crystal element with a structure that allows both the operating characteristics of the element based on the bistability of the liquid crystal and the monodomain property of the liquid crystal layer, and also to maintain alignment stability over a long period of time. We have discovered that it can improve your sexual performance. Furthermore, the present inventors have created a liquid crystal composition in which a liquid crystal that undergoes a phase transition from an isotropic phase to a smectic A phase and a chiral smectic phase (hereinafter referred to as liquid crystal C) is added to the aforementioned liquid crystal composition. teeth,
It has been found that alignment stability performance over a longer period of time can be obtained than the above-mentioned liquid crystal compositions. Therefore, the present invention has a cell structure in which a liquid crystal composition containing the above-mentioned liquid crystal A and liquid crystal B, preferably liquid crystal C, is sealed, and the surface of at least one of the pair of substrates is in contact with the interface. It is characterized by having the effect of preferentially aligning the molecular axis direction of liquid crystal in one direction. Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to the drawings as necessary. The liquid crystal composition used in the present invention exhibits ferroelectricity at a predetermined temperature. Specific examples of the aforementioned liquid crystal A, liquid crystal B, and liquid crystal C are shown in Table 1, Table 2, and Table 3, respectively.

【表】 ――→ ――→ ――→
――→
結晶 SmC SmA コレステ
リツク相 等方相
←―― ←―― ←――
←――
[Table] --→ --→ --→
--→
Crystal SmC * SmA Cholesteric phase Isotropic phase
←―― ←―― ←――
←――

【表】 ――→ ――→
――→
結晶 SmC コレステリツク相
等方相
←―― ←――
←――
[Table] --→ --→
--→
Crystal SmC * Cholesteric phase
Isotropic phase ←―― ←――
←――

【表】 ――→ ――→
――→
結晶 SmC コレステリツク相
等方相
←―― ←――
←――
[Table] --→ --→
--→
Crystal SmC * Cholesteric phase
Isotropic phase ←―― ←――
←――

【表】【table】

【表】 ――→ ――→ ――→

結晶 SmC SmA 等方相
←―― ←―― ←――

これら前述の液晶A、液晶B及び液晶Cは、そ
れぞれ2種以上組合せて使用することができる。 本発明で用いる液晶組成物での液晶Aと液晶B
の割合は、使用する液晶の種類によつて相違する
が、一般的に1重量部の液晶Bに対して液晶Aが
0.05〜20重量部、好ましくは0.5〜2重量部であ
る。又、液晶Cの配合割合は、液晶組成物中に
0.1〜40重量%、好ましくは5〜20重量%である。 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*、SmH*、SmF*、SmI*
SmG*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鋼ブロツ
ク等により支持することができる。 第1図は、強誘電性液晶の動作説明の為に、セ
ルの列を模式的に描いたものである。11と、1
1′は、In2O3、SnO2あるいはITO(Indium−Tin
Oxide)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1
2がガラス面に垂直になるよう配向したSmC*
SmH*、SmF*、SmI*、SmG*などのカイラルス
メクテイツク相の液晶が封入されている。太線で
示した線13が液晶分子を表わしており、この液
晶分子13はその分子に直交した方向に双極子モ
ーメント(P⊥)14を有している。基板11と
11′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13のらせん構造がほどけ、双
極子モーメント(P⊥)14がすべて電界方向に
向くよう、液晶分子13は配向方向を変えること
ができる。液晶分子13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、従つ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、電圧印加極性によつ
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。 本発明の光学変調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10μ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、非らせん構造となり、その双極子モーメ
ントPまたはP′は上向き24又は下向き24′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E
又はE′を電圧印加手段21と21′により付与す
ると、双極子モーメントは、電界E又はE′の電界
ベクトルに対応して上向き24又は下向き24′
と向きを変え、それに応じて液晶分子は、第1の
安定状態23かあるいは第2の安定状態23′の
何れか一方に配向する。 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。 その第1は、応答速度が極めて速いことであ
る。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図によつて更
に説明すると、電界Eを印加すると液晶分子は第
1の安定状態23に配向するが、この状態は電界
を切つても安定である。又、逆向きの電界E′を印
加すると、液晶分子は第2の安定状態23′に配
向してその分子の向きを変えるが、やはり電界を
切つてもこの状態に留つている。又、与える電界
E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。 この様な強誘電性を有する液晶で素子を形成す
るに当たつて最も問題となるのは、先にも述べた
ように、SmC*、SmH*、SmF*、SmI*、SmG*
などのカイラルスメクテイツク相を有する層が基
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。 第3図AとB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、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。 第3図で示すセル構造体100は、ガラス板又
はプラスチツク板などからなる一対の基板101
と101′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で接着したセルを有しており、さらに
基板101の上には複数の透明電極102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10
1′の上には前述の透明電極102と交差させた
複数の透明電極102′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。 この様な透明電極102′を設けた基板10
1′には、例えば、一酸化硅素、二酸化硅素、酸
化アルミニウム、ジルコニア、フツ化マグネシウ
ム、酸化セリウム、フツ化セリウム、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、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。 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)することによつて得られる。 本発明の別の好ましい具体例ではSiOやSiO2
どの無機絶縁物質を基板101′の上に斜め蒸着
法によつて被膜形成することによつて、配向制御
膜105を得ることができる。 第5図に示された装置に於いてベルジヤー50
1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)真空ポンプによりベルジヤー501が真
空にされる。タングステン製又はモリブデン製の
るつぼ507はベルジヤー501の内部及び底部
に配置され、るつぼ507には数グラムのSiO、
SiO2、MgF2などの結晶508が載置される。る
つぼ507は下方の2つのアーム507a,50
7bを有し、前記アームは夫々導線509,51
0に接続される。電源506及びスイツチ504
がベルジヤー501の外部導線509,510間
に直列に接続される。基板502はベルジヤー5
01の内部でるつぼ507の真上にベルジヤー5
01の垂直軸に対しθの角度を成して配置され
る。 スイツチ504が開放されると、ベルジヤー5
01はまず約10-5mmHg圧の真空状態にされ、次
にスイツチ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100amps
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5
02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“斜め蒸着方向”である。この被膜の膜厚は基
板502をベルジヤー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ヤリブレーシ
ヨ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
ツチ504を開放してベルジヤー501とその内
部を冷却する。次に圧力を大気圧まで上げ基板5
02をベルジヤー501から取り外す。 また、別の具体例ではガラス又はプラスチツク
からなる基板101′の表面あるいは基板10
1′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。 前述の配向制御膜105は、同時に絶縁膜とし
ても機能されることが好ましく、このためにこの
配向制御膜105の膜厚は一般に100Å〜1μ、好
ましくは500Å〜5000Å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、従つて動作を繰り
返し行なつても液晶化合物を劣化させることがな
い。 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。 第3図に示すセル構造体100の中の液晶層1
03は、SmC*、SmH*、SmF*、SmI*、SmG*
などのカイラルスメクテイツク相とすることがで
きる。このカイラルスメクテイツク液晶層103
は前述の液晶Aと液晶Bが、さらに好ましくは液
晶Cが含有されている。 本発明で重要な点は、前述の液晶Aと液晶Bを
含有する液晶組成物を用いて、高温相からスメク
テイツク相又はカイラルスメクテイツク相に相転
移させる際、この液晶分子軸が配向制御膜105
に付与された配向制御方向に沿つて配列し、この
結果均一なモノドメインが形成され、しかも長期
間に亘る保存中でも配向の乱れを全く生じない点
にある。 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101と101′の間に複数のスペーサ部材2
01が配置されている。このスペーサ部材201
は、例えば配向制御膜105が設けられていない
基板101′の上にSiO、SiO2、Al2O3、TiO2
どの無機化合物ある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、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ユリヤ樹
脂アクリル樹脂やフオ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、所定の位置に
スペーサ部材201が配置される様にエツチング
することによつて得ることができる。 この様なセル構造体100は、基板101と1
01′の両側にはクロスニコル状態又はパラレル
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102と102′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。 次、本発明の液晶素子の作成法について、液晶
層103の配向制御法について第3図を用いて具
体的に説明する。 まず、液晶組成物が封入されているセル構造体
100は、セル100全体が均一に加熱される様
な加熱ケース(図示せず)にセツトされる。 次にセル100中の液晶組成物が等方相となる
温度まで加熱する。しかる後に、加熱ケースの温
度を降温させて、セル100中の等方相となつて
いる液晶組成物を降温過程に移す。 第6図は、中間に強誘性液晶化合物が挾まれた
マトリクス電極構造を有するセル41の模式図で
ある。42は走査電極群であり、43は信号電極
群である。第7図aとbは、それぞれ選択された
走査電極42(s)に与えられる電気信号とそれ
以外の走査電極(選択されない走査電極)42
(n)に与えられる電気信号を示し、第6図cと
dはそれぞれ選択された信号電極43(s)に与
えられる電気信号と選択されない信号電極43
(n)に与えられる電気信号を表わす。第7図a
〜dにおいては、それぞれ横軸が時間を、縦軸が
電圧を表わす。例えば、動画を表示するような場
合には、走査電極群42は逐次、周期的に選択さ
れる。今、双安定性を有する液晶セルの第1の安
定状態を与えるための閾値電圧をVth1とし、第
2の安定状態を与えるための閾値電圧を−Vth2
とすると、選択された走査電極42(s)に与え
られる電気信号は、第7図aに示される如く、位
相(時間)t1ではVを、位相(時間)t2では−V
となるような交番する電圧である。又、それ以外
の走査電極42(n)は、第7図bに示す如くア
ース状態となつており、電気信号Oである。一
方、選択された信号電極43(s)に与えられる
電気信号は第7図cに示される如くVであり、又
選択されない信号電極43(n)に与えられる電
気信号は第7図dに示される如く−Vである。以
上に於て、電圧Vは V<Vth1<2Vと−V>−Vth2>−2V を満足する所望の値に設定される。このような電
気信号が与えられたときの各画素に印加される電
圧波形を第8図に示す。第8図a〜dは、それぞ
れ第6図中の画素A,B,CおよびDと対応して
いる。すなわち第8図より明らかな如く、選択さ
れた走査線上にある画素Aでは、位相t2に於て閾
値Vth1を越える電圧2Vが印加される。又同一走
査線上に存在する画素Bでは位相t1で閾値−Vth2
を越える電圧−2Vが印加される。従つて、選択
された走査電極線上に於て信号電極が選択された
か否かに応じて、選択された場合には液晶分子は
第1の安定状態に配向を揃え、選択されない場合
には第2の安定状態に配向を揃える。いずれにし
ても各画素の前歴には関係することはない。 一方、画素CとDに示される如く、選択されな
い走査線上では、すべての画素CとDに印加され
る電圧は+V又は−Vであつて、いずれも閾値電
圧を越えない。従つて各画素CとDにおける液晶
分子は、配向状態を変えることなく前回走査され
たときの信号状態に対応した配向を、そのまま保
持している。即ち、走査電極が選択されたときに
その一ライン分の信号の書き込みが行われ、一フ
レームが終了して次回選択されるまでの間は、そ
の信号状態を保持し得るわけである。従つて、走
査電極数が増えても、実質的なデユーテイ比はか
わらず、コントラストの低下とクロストーク等は
全く生じない。この際、電圧値Vの値及び位相
(t1+t2)=Tの値としては、用いられる液晶材料
やセルの厚さにも依存するが、通常3ボルト〜70
ボルトで0.1μsec〜2msecの範囲が用いられる。
従つて、この場合では選択された走査電極に与え
られる電気信号が第1の安定状態(光信号に変換
されたとき「明」状態であるとする)から第2の
安定状態(光信号に変換されたとき「暗」状態で
あるとする)へ、又はその逆のいずれかの変化を
も起すことができる。前述したSmC*、SmH*
SmF*、SmI*、SmG*などのカイラルスメクテイ
ツク相示す液晶を単独で用いる場合に較らべ本発
明で用いる液晶組成物を用いると、配向性が良好
でしかも配向欠陥が少ない配向状態が得られる。 特に、セル厚が薄い場合、或いは双安定性(メ
モリ性)をもつSmC*、SmH*、SmF*、SmI*
SmG*などのカイラルスメクテイツク相の場合に
は、スイツチング特性(応答速度)の点で基板表
面の液晶分子に対する拘束力(基板の配向処理に
よる効果)は、弱い方が好ましく、従つて一方の
基板表面のみを配向処理する場合の方が、両側等
の基板表面を配向処理する場合に較べ速い応答速
度が得られる。この際、セル厚が2μmのセルに
おいては、片側の基板のみを配向処理した場合の
方が両側の基板を配向処理した場合の応答速度に
較べ約2倍もの速い応答速度が得られる。 以下、本発明を実施例に従つて説明する。 実施例 1a及び1b ピツチ100μmで幅62.5μmのストライプ状の
ITO膜を電極として設けた正方形ガラス基板を用
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
ツトし、次いでモリブデン製るつぼ内にSiO2
結晶をセツトした。しかる後に蒸着装置内を
10-5Torr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SiO2を斜め蒸着し、800Åの
斜め蒸着膜を形成した(A電極板)。 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「PIQ」;不揮発分濃度14.5wt%)を
スピナー塗装機で塗布し、120℃で30分間、200℃
で60分間そして350℃で30分間加熱を行なつて800
Åの被膜を形成した(B電極板)。 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
法によつて塗布した後に、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枚の電極板の間隔が2μとなるようポリイ
ミドスペーサで保守し、セルとした。 次に4−(2′−メチルブチル)フエニル−4′−
オクチルオキシビフエニル−4−カルボキシレー
ト100重量部に対して、4−ヘキシルオキシフエ
ニル−4−(2″−メチルブチル)ビフエニル−
4′−カルボキシレートを75重量部加えて液晶組成
物を調整した。 この液晶組成物を加熱して等方相とし、上記で
作製してセル内に注入口から注入し、その注入口
を封口した。このセルを徐冷によつて降温させた
後、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、モノドメインの非らせ
ん構造のSmC*が形成されている事が確認できた
(実施例1a)。 さらに、このSmC*状態の液晶素子を700時間
維持した後に、再び同様の顕微鏡観察を行なつた
ところ、依然としてモノドメインの非らせん構造
のSmC*であることが確認できた。 比較例として、前述の実施例1aにおけるセル
で用いた液晶組成物に代えて、4−(2′−メチル
ブチル)フエニル−4′−オクチルオキシビフエニ
ル−4−カルボキシレートを単独使用したほか
は、実施例1aと同様の方法でセルを作成(比較
例1)し、さらに4−ヘキシルオキシフエニル−
4−(2″−メチルブチル)ビフエニル−4′−カル
ボキシレートを単独使用したほかは、実施例1a
と同様の方法でセルを作成(比較例2)した。 又、前述の実施例1aで使用した液晶組成物100
重量部に対して20重量部のDOBAMBCを加えた
液晶組成物を調製し、この組成物を用いて前述と
同様の方法でセルを作成してから、顕微鏡観察を
行なつたところ、初期段階でもモノドメインの非
らせん構造のSmC*が形成されており、さらに耐
久試験を前述の実施例の場合より1000時間延長し
て行つた後であつてもモノドメインのSmC*が形
成されていた(実施例1b)。 次に、実施例1a及び1b、並びに比較例1及び
2で作成したSmC*状態下のセルにおける双安定
性の度合いを測定した。 倍率100倍の偏光顕微鏡(商品名;BH−2;
オリンパス光学工業(株)製)に、SmC*状態下のセ
ルをセツトし、セル内のA電極板の電極をグラン
ドに接続し、B電極板の電極に正極性パルス(電
圧値=10ボルト;パルス巾=1msec)又は負極
性パルス(電圧値=−10ボルト;パルス巾=1m
sec)を印加した後の透過光量をフオトマルチプ
レター(浜松ホトニクス(株)社製;商品名フオトマ
ル・チユーブR761)によつて測定し、負極性パ
ルス印加時の出力電圧B2(mV)に対する正極性
パルス印加時の出力電圧B1(mV)の比B1/B2
B0を求めた。さらに、前述の負極性パルス印加
後のフオトマルチプレター出力電圧A2(mV)に
対する正極性パルス印加後のフオトマルチプレタ
ー出力電圧A1(mV)の比A1/A2=A0を求め、
パルス印加時の比B0に対するパルス印加後の比
A0の比A0/B0を求めることによつて双安定性の
度合いを測定した。この結果を表1に示す。この
比A0/B0が大きいもの程、双安定性の度合いが
良好であることを示している。この際、負極性パ
ルスを印加した時に最暗状態を生じる様に、上述
した偏光顕微鏡のクロスニコルを設定した。
[Table] --→ --→ --→

Crystal SmC * SmA Isotropic phase
←―― ←―― ←――

Two or more of these liquid crystals A, B, and C may be used in combination. Liquid crystal A and liquid crystal B in the liquid crystal composition used in the present invention
The ratio of liquid crystal A to 1 part by weight of liquid crystal B varies depending on the type of liquid crystal used.
The amount is 0.05 to 20 parts by weight, preferably 0.5 to 2 parts by weight. In addition, the blending ratio of liquid crystal C in the liquid crystal composition is
0.1 to 40% by weight, preferably 5 to 20% by weight. When constructing an element using these materials, the liquid crystal composition may be SmC * , SmH * , SmF * , SmI * ,
In order to maintain the temperature at SmG * , the element can be supported by a steel block or the like with a heater embedded in it, if necessary. FIG. 1 schematically depicts a row of cells to explain the operation of a ferroelectric liquid crystal. 11 and 1
1′ is In 2 O 3 , SnO 2 or ITO (Indium−Tin
It is a substrate (glass plate) coated with a transparent electrode made of a thin film such as
SmC * oriented so that 2 is perpendicular to the glass surface,
Chiral smectate phase liquid crystals such as SmH * , SmF * , SmI * , and SmG * are sealed. A thick line 13 represents a liquid crystal molecule, and this liquid crystal molecule 13 has a dipole moment (P⊥) 14 in a direction perpendicular to the molecule. When a voltage higher than a certain threshold is applied between the electrodes on the substrates 11 and 11', the helical structure of the liquid crystal molecules 13 is unraveled, and the liquid crystal molecules 13 are oriented so that all the dipole moments (P⊥) 14 are oriented in the direction of the electric field. Can change direction. The liquid crystal molecules 13 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, voltage can be applied. It is easily understood that this results in a liquid crystal optical modulation element whose optical properties change depending on the polarity. The liquid crystal cell preferably used in the optical modulation element of the present invention can have a sufficiently thin thickness (for example, 10 μm or less). As the liquid crystal layer becomes thinner, the helical structure of the liquid crystal molecules unwinds and becomes a non-helical structure even when no electric field is applied, as shown in Figure 2, and its dipole moment P or P' is directed upward. 24 or downward 24'. In such a cell, the second
As shown in the figure, electric fields E with different polarities above a certain threshold value
or E' is applied by the voltage applying means 21 and 21', the dipole moment is directed upward 24 or downward 24', corresponding to the electric field vector of the electric field E or E'.
Accordingly, the liquid crystal molecules are oriented to either the first stable state 23 or the second stable state 23'. As mentioned earlier, there are two advantages to using such ferroelectricity as an optical modulation element. The first is that the response speed is extremely fast. 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, when the electric field E is applied, the liquid crystal molecules are oriented in a first stable state 23, and this state remains stable even when the electric field is turned off. When an electric field E' in the opposite direction is applied, the liquid crystal molecules are oriented to a second stable state 23' 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 E 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. As mentioned earlier, the biggest problems in forming devices using liquid crystals with such ferroelectricity are SmC * , SmH * , SmF * , SmI * , and SmG *.
It is difficult to form a highly monodomain cell in which a layer having a chiral smectoid phase is aligned perpendicular to the substrate surface and liquid crystal molecules are aligned approximately parallel to the substrate surface. It is the main objective of the present invention to provide a solution to this point. FIGS. 3A and 3B show an embodiment of the liquid crystal element of the present invention. FIG. 3A is a plan view of the liquid crystal element of the present invention, and FIG. 3B is a sectional view taken along line A-A'. The cell structure 100 shown in FIG. 3 includes a pair of substrates 101 made of glass plates, plastic plates, etc.
and 101' are held at a predetermined distance by a spacer 104, and has a cell bonded with an adhesive 106 to seal the pair of substrates, and further includes a plurality of transparent electrodes 102 on the substrate 101. An electrode group (for example, an electrode group for applying a scanning voltage in a matrix electrode structure) is formed in a predetermined pattern such as a strip pattern. Substrate 10
1', there is an electrode group (for example,
Of the matrix electrode structure, a signal voltage application electrode group) is formed. A substrate 10 provided with such a transparent electrode 102'
1' includes, for example, inorganic insulating materials such as silicon monoxide, silicon dioxide, aluminum oxide, zirconia, magnesium fluoride, cerium oxide, cerium fluoride, silicon nitride, silicon carbide, and boron nitride, polyvinyl alcohol, and polyimide. ,
Orientation control film formed using organic insulating materials such as polyamideimide, polyesterimide, polyparaxylerin, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyamide, polystyrene, cellulose resin, melamine resin, urea resin, and acrylic resin. membrane 105
can be provided. This 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 in one direction with velvet, cloth, or paper. In another preferred embodiment of the present invention, the alignment control film 105 can be obtained by forming a film of an inorganic insulating material such as SiO or SiO 2 on the substrate 101' by an oblique vapor deposition method. In the apparatus shown in FIG.
1 is placed on an insulating substrate 503 having a suction port 505, and the bell gear 501 is evacuated by a vacuum pump (not shown) extending from the suction port 505. A crucible 507 made of tungsten or molybdenum is placed inside and at the bottom of the bell jar 501, and the crucible 507 contains several grams of SiO,
A crystal 508 of SiO 2 , MgF 2 or the like is placed. The crucible 507 has two lower arms 507a, 50
7b, and the arms have conductive wires 509, 51, respectively.
Connected to 0. Power supply 506 and switch 504
are connected in series between the external conductors 509 and 510 of the bell jar 501. The board 502 is Bergier 5
Belgear 5 is located directly above crucible 507 inside 01.
01 at an angle θ with respect to the vertical axis. When the switch 504 is opened, the bell gear 5
01 is first evacuated to a pressure of about 10 -5 mmHg, and then the switch 504 is closed and power is supplied by adjusting the power source 506 until the crucible 507 becomes incandescent at a suitable temperature and the crystal 508 is evaporated. . The current required for the appropriate temperature range (700-1000℃) is approximately 100amps
It is. The crystal 508 is then evaporated to form an upward molecular stream indicated by S in the figure, and the fluid S is directed toward the substrate 5.
02 onto the substrate 502, resulting in coating of the substrate 502. 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 of this coating is determined by a time-based thickness calibration of the apparatus prior to inserting the substrate 502 into the bell gear 501. When a coating of appropriate thickness is formed, the power from power source 506 is reduced and switch 504 is opened to cool bell jar 501 and its interior. Next, the pressure is increased to atmospheric pressure and the substrate 5
02 from the bell jar 501. In another specific example, the surface of the substrate 101' made of glass or plastic, or the surface of the substrate 101' made of glass or plastic.
By forming a film of the above-mentioned inorganic insulating material or organic insulating material on 1', and then etching the surface of the film by an oblique etching method, an orientation control effect can be imparted to the surface. The above-mentioned orientation control film 105 preferably functions as an insulating film at the same time, and for this reason, the film thickness of this orientation control film 105 can be generally set in the range of 100 Å to 1 μ, preferably 500 Å to 5000 Å. . 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, and therefore does not deteriorate the liquid crystal compound even if the operation is repeated. do not have. 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. Liquid crystal layer 1 in cell structure 100 shown in FIG.
03 is SmC * , SmH * , SmF * , SmI * , SmG *
It can be a chiral smectic phase such as. This chiral smect liquid crystal layer 103
contains liquid crystal A and liquid crystal B, more preferably liquid crystal C. An important point in the present invention is that when a liquid crystal composition containing the liquid crystal A and liquid crystal B described above is used to cause a phase transition from a high temperature phase to a smectate phase or a chiral smectate phase, the liquid crystal molecular axis is 105
As a result, uniform monodomains are formed, and no disturbance in orientation occurs even during long-term storage. FIG. 4 shows another specific example of the liquid crystal element of the present invention. The liquid crystal element shown in FIG. 4 includes a plurality of spacer members 2 between a pair of substrates 101 and 101'.
01 is placed. This spacer member 201
For example, an inorganic compound such as SiO, SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 or polyvinyl alcohol,
Polyimide, polyamideimide, polyesterimide, polyparaxylylene, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyamide, polystyrene, cellulose resin, melamine resin, urea resin, acrylic resin, photoresist resin, and other resins This can be obtained by forming a film using an appropriate method and then etching it so that the spacer member 201 is placed at a predetermined position. Such a cell structure 100 has a substrate 101 and a
Polarizers 107 and 108 in a crossed Nicol state or a parallel Nicol state are arranged on both sides of electrode 01', respectively, and optical modulation occurs when a voltage is applied between electrodes 102 and 102'. Next, regarding the method for manufacturing the liquid crystal element of the present invention, a method for controlling the orientation of the liquid crystal layer 103 will be specifically explained using FIG. First, the cell structure 100 in which the liquid crystal composition is sealed is set in a heating case (not shown) that uniformly heats the entire cell 100. Next, the liquid crystal composition in the cell 100 is heated to a temperature at which it becomes an isotropic phase. Thereafter, the temperature of the heating case is lowered, and the liquid crystal composition in the isotropic phase in the cell 100 is transferred to the temperature lowering process. FIG. 6 is a schematic diagram of a cell 41 having a matrix electrode structure in which a ferroelectric liquid crystal compound is sandwiched in the middle. 42 is a scanning electrode group, and 43 is a signal electrode group. FIGS. 7a and 7b show the electrical signals applied to the selected scan electrode 42(s) and the other scan electrodes (unselected scan electrodes) 42, respectively.
(n), and FIGS. 6c and 6d show the electrical signals applied to the selected signal electrode 43(s) and the unselected signal electrode 43, respectively.
(n) represents an electrical signal given to Figure 7a
-d, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage. For example, when displaying a moving image, the scanning electrode groups 42 are sequentially and periodically selected. Now, let Vth 1 be the threshold voltage for providing the first stable state of a liquid crystal cell having bistability, and −Vth 2 be the threshold voltage for providing the second stable state.
Then, the electrical signal applied to the selected scanning electrode 42(s) is V at phase (time) t 1 and −V at phase (time) t 2 , as shown in FIG. 7a.
It is an alternating voltage such that Further, the other scanning electrodes 42(n) are in a grounded state as shown in FIG. 7b, and have an electric signal O. On the other hand, the electric signal applied to the selected signal electrode 43(s) is V as shown in FIG. 7c, and the electric signal applied to the unselected signal electrode 43(n) is shown in FIG. 7d. It is -V as shown. In the above, the voltage V is set to a desired value that satisfies V<Vth 1 <2V and -V>-Vth 2 >-2V. FIG. 8 shows the voltage waveform applied to each pixel when such an electric signal is applied. 8a to 8d correspond to pixels A, B, C, and D in FIG. 6, respectively. That is, as is clear from FIG. 8, a voltage of 2V exceeding the threshold value Vth1 is applied to the pixel A on the selected scanning line at phase t2 . In addition, for pixel B existing on the same scanning line, the threshold value -Vth 2 at phase t 1
A voltage exceeding -2V is applied. Therefore, depending on whether a signal electrode is selected on the selected scanning electrode line, if the signal electrode is selected, the liquid crystal molecules are aligned in the first stable state, and if not selected, the liquid crystal molecules are aligned in the second stable state. Align the orientation to a stable state. In any case, it has nothing to do with the previous history of each pixel. On the other hand, as shown in pixels C and D, on unselected scanning lines, the voltages applied to all pixels C and D are +V or -V, neither of which exceeds the threshold voltage. Therefore, the liquid crystal molecules in each pixel C and D maintain the orientation corresponding to the signal state when scanned last time without changing the orientation state. That is, when a scanning electrode is selected, a signal for one line is written, and that signal state can be maintained until the next selection after one frame ends. Therefore, even if the number of scanning electrodes increases, the actual duty ratio does not change, and contrast reduction and crosstalk do not occur at all. At this time, the value of the voltage value V and the value of the phase (t 1 + t 2 )=T depend on the liquid crystal material used and the thickness of the cell, but are usually 3 volts to 70 volts.
A range of 0.1 μsec to 2 msec in volts is used.
Therefore, in this case, the electrical signal applied to the selected scanning electrode changes from the first stable state (assumed to be in the "bright" state when converted to an optical signal) to the second stable state (assumed to be a "bright" state when converted to an optical signal). A change can also occur either to the "dark" state when The aforementioned SmC * , SmH * ,
Compared to the case where a liquid crystal exhibiting a chiral smectate phase such as SmF * , SmI * , SmG * is used alone, the use of the liquid crystal composition used in the present invention provides an alignment state with good alignment and fewer alignment defects. can get. Especially when the cell thickness is thin, or when the cell is bistable (memory), SmC * , SmH * , SmF * , SmI * ,
In the case of a chiral smectate phase such as SmG * , in terms of switching characteristics (response speed), it is preferable that the restraining force (effect of substrate alignment treatment) on liquid crystal molecules on the substrate surface be weaker. When only the substrate surface is subjected to alignment treatment, a faster response speed can be obtained than when alignment treatment is performed on both sides of the substrate surface. At this time, in a cell with a cell thickness of 2 μm, a response speed that is approximately twice as fast can be obtained when only one substrate is subjected to an orientation treatment as compared to a response speed when both substrates are subjected to an orientation treatment. Hereinafter, the present invention will be explained according to examples. Examples 1a and 1b Stripes with a pitch of 100 μm and a width of 62.5 μm
A square glass substrate provided with an ITO film as an electrode was prepared and set in the oblique evaporation apparatus shown in Fig. 5 with the side on which the ITO film serving as the electrode was provided facing downward, and then SiO2 was placed in a molybdenum crucible. 2 crystals were set. After that, inside the vapor deposition equipment
After creating a vacuum state of about 10 -5 Torr, SiO 2 was obliquely vapor-deposited on the glass substrate by a predetermined method to form an obliquely-deposited film of 800 Å (electrode plate A). On the other hand, a polyimide forming solution ("PIQ" manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.; non-volatile content concentration 14.5 wt%) was applied using a spinner coater onto a glass substrate on which a similar striped ITO film was formed, and the temperature was increased to 120°C. for 30 minutes at 200℃
800℃ for 60 minutes and 30 minutes at 350℃.
A film with a thickness of 1.5 Å was formed (B electrode plate). Next, a thermosetting epoxy adhesive was applied to the periphery of the A electrode plate except for the area that would 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 were arranged so that they were perpendicular to each other. The two electrode plates were stacked together and maintained with polyimide spacers so that the distance between the two electrode plates was 2μ to form a cell. Next, 4-(2'-methylbutyl)phenyl-4'-
For 100 parts by weight of octyloxybiphenyl-4-carboxylate, 4-hexyloxyphenyl-4-(2″-methylbutyl)biphenyl-
A liquid crystal composition was prepared by adding 75 parts by weight of 4'-carboxylate. This liquid crystal composition was heated to have an isotropic phase, prepared as described above, and injected into the cell through the injection port, and the injection port was sealed. After lowering the temperature of this cell by slow cooling, a pair of polarizers were placed in a crossed nicol state, and microscopic observation confirmed that SmC * with a monodomain non-helical structure was formed ( Example 1a). Furthermore, after maintaining this liquid crystal element in the SmC * state for 700 hours, similar microscopic observation was performed again, and it was confirmed that it was still SmC * with a monodomain non-helical structure. As a comparative example, 4-(2'-methylbutyl)phenyl-4'-octyloxybiphenyl-4-carboxylate was used alone in place of the liquid crystal composition used in the cell in Example 1a. A cell was prepared in the same manner as in Example 1a (Comparative Example 1), and 4-hexyloxyphenyl-
Example 1a except that 4-(2″-methylbutyl)biphenyl-4′-carboxylate was used alone.
A cell was created in the same manner as (Comparative Example 2). In addition, the liquid crystal composition 100 used in Example 1a above
A liquid crystal composition was prepared by adding 20 parts by weight of DOBAMBC to the parts by weight, and a cell was created using this composition in the same manner as described above. When microscopic observation was performed, it was found that even in the initial stage, SmC * with a monodomain non-helical structure was formed, and monodomain SmC * was also formed even after the durability test was extended by 1000 hours compared to the case of the above-mentioned example. Example 1b). Next, the degree of bistability in the cells under the SmC * state prepared in Examples 1a and 1b and Comparative Examples 1 and 2 was measured. Polarizing microscope with 100x magnification (product name: BH-2;
A cell under the SmC * state was set in a cell (manufactured by Olympus Optical Industry Co., Ltd.), the electrode of the A electrode plate in the cell was connected to the ground, and a positive polarity pulse was applied to the electrode of the B electrode plate (voltage value = 10 volts; Pulse width = 1 msec) or negative polarity pulse (voltage value = -10 volts; pulse width = 1 m
The amount of transmitted light after applying sec) was measured using a photomultiplier (manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.; trade name: Photomultitube R761), and the output voltage B 2 (mV) when negative polarity pulses were applied was measured. Ratio of the output voltage B 1 (mV) when applying a negative pulse B 1 /B 2 =
I found B 0 . Furthermore, the ratio A 1 /A 2 =A 0 of the photomultiplier output voltage A 1 (mV) after applying the positive polarity pulse to the photomultiplier output voltage A 2 (mV) after applying the negative polarity pulse described above is determined,
Ratio during pulse application B Ratio after pulse application to 0
The degree of bistability was determined by determining the ratio of A 0 , A 0 /B 0 . The results are shown in Table 1. The larger the ratio A 0 /B 0 is, the better the degree of bistability is. At this time, the above-mentioned crossed nicols of the polarizing microscope were set so that the darkest state was produced when a negative polarity pulse was applied.

【表】 表中、 A1は正極性パルス印加後の出力電圧(mV) A2は負極性パルス印加後の出力電圧(mV) A0はパルス印加後の双安定状態におけるコン
トラスト B1は正極性パルス印加時の出力電圧(mV) B2は負極性パルス印加時の出力電圧(mV) B0はパルス印加時の双安定状態におけるコン
トラスト であり、以下の実施例においても同様である。
又、上述の出力電圧(mV)は、フオトマルチプ
レターの出力電圧である。 実施例 2a及び2b ピツチ100μmで幅62.5μmのストライプ状の
ITO膜を電極として設けた正方形ガラス基板上に
ポリイミド形成溶液(日立化成工業(株)製の
「PIQ」;不揮発分濃度14.5wt%)をスピナー塗布
機で塗布し、120℃で30分間、200℃で60分間、そ
して350℃で30分間加熱を行なつて800Åの被膜を
形成した(A電極板)。 次に上記と同様にして得たポリイミド被膜電極
板を布によりラビング処理を行つた。(B電極板) 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
法によつて塗布した後に、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枚の電極板の間隔が2μとなるようポリイ
ミドスペーサで保持し、セルとした。 4−ヘプチルフエニル−4−(4″−メチルヘキ
シル)ビフエニル−4′−カルボキシレート100重
量部に対して、4−オクチルオキシフエニル−4
−(2″−メチルブチル)ビフエニル−4′−カルボ
キシレートを70重量部加えて液晶組成物を調整し
た。この液晶組成物を加熱して等方相としたセル
内に注入口から注入し、その注入口を封口した。
このセルを徐冷によつて降温させた後、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、モノドメインの非らせん構造の
SmC*が形成されていることが確認できた(実施
例2a)。 さらに、このSmC*状態の液晶素子を700時間
維持した後に、再び同様の顕微鏡観察を行なつた
ところ、依然としてモノドメインの非らせん構造
のSmC*であることが確認できた。 比較例として、前述の実施例2aにおけるセル
で用いた液晶組成物に代えて、4−ペンチルフエ
ニル−4−(4″−メチルヘキシル)ビフエニル−
4′−カルボキシレートを単独使用したほかは、実
施例2aと同様の方法でセルを作成(比較例3)
し、さらに4−オクチルオキシフエニル−4−
(2″−メチルブチル)ビフエニル−4′−カルボキ
シレートを単独使用したほかは、実施例2aと同
様の方法でセルを作成(比較例4)した。 又、前述の実施例2aで使用した液晶組成物100
重量部に対して20重量部のDOBAMBCを加えた
液晶組成物を調製し、この組成物を用いて前述と
同様の方法でセルを作成してから、顕微鏡観察を
行なつたところ、初期段階でもモノドメインの非
らせん構造のSmC*が形成されており、さらに耐
久試験を前述の実施例の場合より1000時間延長し
て行つた後であつてもモノドメインのSmC*が形
成されていた(実施例2b)。 次に、実施例2a及び2b並びに比較例3及び4
で作成したSmC*状態下にける双安定性の度合い
を、前述の実施例1と同様に比A0/B0を測定す
ることによつて評価した。この結果を表2に示
す。
[Table] In the table, A 1 is the output voltage after applying a positive polarity pulse (mV) A 2 is the output voltage after applying a negative polarity pulse (mV) A 0 is the contrast in the bistable state after applying the pulse B 1 is the positive polarity B 2 is the output voltage (mV) when a negative pulse is applied, B 0 is the contrast in a bistable state when a pulse is applied, and the same applies to the following examples.
Further, the above-mentioned output voltage (mV) is the output voltage of the photomultiplier. Examples 2a and 2b Stripes with a pitch of 100 μm and a width of 62.5 μm
A polyimide forming solution (“PIQ” manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.; non-volatile content concentration 14.5 wt%) was coated on a square glass substrate with an ITO film as an electrode using a spinner coater, and then heated at 120°C for 30 minutes for 200 min. Heating was performed at 350°C for 60 minutes and then at 350°C for 30 minutes to form a film of 800 Å (electrode plate A). Next, the polyimide coated electrode plate obtained in the same manner as above was subjected to a rubbing treatment with a cloth. (B electrode plate) Next, after applying a thermosetting epoxy adhesive to the periphery of the A electrode plate except for the area that will become the injection port by screen printing, the striped pattern electrodes of the A electrode plate and the B electrode plate are formed. The two electrode plates were stacked so that they were perpendicular to each other, and held with a polyimide spacer so that the distance between the two electrode plates was 2μ to form a cell. 4-octyloxyphenyl-4 per 100 parts by weight of 4-heptylphenyl-4-(4″-methylhexyl)biphenyl-4′-carboxylate.
A liquid crystal composition was prepared by adding 70 parts by weight of -(2″-methylbutyl)biphenyl-4′-carboxylate.This liquid crystal composition was heated to form an isotropic phase and injected from the injection port into the cell. The injection port was sealed.
After lowering the temperature of this cell by slow cooling, a pair of polarizers were placed in a crossed nicol state, and microscopic observation revealed that a monodomain non-helical structure was observed.
It was confirmed that SmC * was formed (Example 2a). Furthermore, after maintaining this liquid crystal element in the SmC * state for 700 hours, similar microscopic observation was performed again, and it was confirmed that it was still SmC * with a monodomain non-helical structure. As a comparative example, 4-pentylphenyl-4-(4″-methylhexyl)biphenyl-
A cell was prepared in the same manner as in Example 2a, except that 4′-carboxylate was used alone (Comparative Example 3)
and further 4-octyloxyphenyl-4-
A cell was prepared in the same manner as in Example 2a (Comparative Example 4) except that (2″-methylbutyl)biphenyl-4′-carboxylate was used alone. In addition, the liquid crystal composition used in Example 2a above was used. 100 things
A liquid crystal composition was prepared by adding 20 parts by weight of DOBAMBC to the parts by weight, and a cell was created using this composition in the same manner as described above. When microscopic observation was performed, it was found that even in the initial stage, SmC * with a monodomain non-helical structure was formed, and monodomain SmC * was also formed even after the durability test was extended by 1000 hours compared to the case of the above-mentioned example. Example 2b). Next, Examples 2a and 2b and Comparative Examples 3 and 4
The degree of bistability under the SmC * state prepared in Example 1 was evaluated by measuring the ratio A 0 /B 0 in the same manner as in Example 1 described above. The results are shown in Table 2.

【表】 実施例 3と4 実施例1で用いた4−(2′−メチルブチル)フ
エニル−4′−オクチルオキシビフエニル−4−カ
ルボキシレートに代えて、4−ペンチルフエニル
−4−(4″−メチルヘキシル)ビフエニル−4′−
カルボキシレート(実施例3)、p−n−オクチ
ルオキシ安息香酸−p′−(2−メチルブチルオキ
シ)フエニルエステル(実施例4)を用いたほか
は、実施例1と同様の方法で液晶素子を作成して
から、顕微鏡観察したところ、モノドメインの非
らせん構造のSmC*が形成されていた。さらに、
各実施例につき前述の実施例2と同様の700時間
の耐久試験を行なつたところ、モノドメインの
SmC*であることが確認できた。 さらに、実施例1で用いたDOBAMBCに代え
て、HOBACPCを用いたほかは、前述と同様の
方法で液晶素子を作成してから、同様のテストを
行なつたところ、実施例3と4の何れの場合の初
期段階及1700時間耐久後の段階で、モノドメイン
SmC*が確認できた。 実施例 5a及び5b 100μmのポリエチレンテレフタレートフイル
ムに酸化インジウムを主成分とする透明導電膜を
低温スパツタ装置でフイルム表面温度を120℃以
下に抑えて形成したプラスチツク基板に、以下の
組成の溶液(溶液組成(1))を塗布し、120℃で30
分乾燥して薄膜を形成した。 溶液組成(1) アセトメトキシアルミニウムジイソプロピレート
ポリエステル樹脂(東洋紡;バイロン30P)0.5g テトラヒドロフラン 100ml 次に、100g/cm2の押圧下で一方向にラビング
し、このラビングした一対のプラスチツク基板を
上下のラビング方向が平行となる様に重ね合せ、
注入口となる個所を除いた。その周辺をシーリン
グした。この時の一対のプラスチツク基板の間隔
は、1μであつた。 次に、4−(2′−メチルブチル)フエニル−
4′−オクチルオキシビフエニル−4−カルボキシ
レート100重量部に対して4−ヘキシルオキシフ
エニル−4−(2″−メチルブチル)ビフエニル−
4′−カルボキシレート80重量部加えて液晶組成物
を調整した。 この液晶組成物を加熱して等方相とし、上記で
作製してセル内に減圧下で注入口から注入し、そ
の注入口を封口した。このセルを徐冷によつて降
温させた後に、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、モノドメイ
ンの非らせん構造のSmC*が形成されている事が
確認できた(実施例5a)。 さらに、このSmC*状態の液晶素子を500時間
維持した後に、再び同様の顕微鏡観察を行なつた
ところ、依然としてモノドメインの非らせん構造
のSmC*であることが確認できた。 比較例として、前述の実施例5aにおけるセル
で用いた液晶組成物に代えて、4−(2′−メチル
ブチル)フエニル−4′−オクチルオキシビフエニ
ル−4−カルボキシレートを単独使用したほか
は、実施例5aと同様の方法でセルを作成(比較
例5)し、さらに4−ヘキシルオキシフエニル−
4−(2″−メチルブチル)ビフエニル−4′−カル
ボキシレートを単独使用したほかは、実施例5a
と同様の方法でセルを作成(比較例6)した。 又、前述の実施例5aで使用した液晶組成物100
重量部に対して20重量部のOOBAMBCCを加え
た液晶組成物を調製し、この組成物を用いて前述
と同様の方法でセルを作成してから、顕微鏡観察
を行なつたところ、初期段階でもモノドメインの
非らせん構造のSmC*が形成されており、さらに
耐久試験を前述の実施例の場合より800時間延長
して行つた後であつてもモノドメインのSmC*
形成されていた(実施例5b)。 次に、実施例5a及び5b並びに比較例5及び6
で作成したSmC*状態下における双安定性の度合
いを、前述の実施例1と同様に、比A0/B0を測
定することによつて評価した。この結果を表3に
示す。
[Table] Examples 3 and 4 Instead of 4-(2'-methylbutyl)phenyl-4'-octyloxybiphenyl-4-carboxylate used in Example 1, 4-pentylphenyl-4-(4 ″-methylhexyl)biphenyl-4′-
Liquid crystals were prepared in the same manner as in Example 1, except that carboxylate (Example 3) and p-n-octyloxybenzoic acid-p'-(2-methylbutyloxy)phenyl ester (Example 4) were used. When the device was observed under a microscope after it was created, it was found that SmC * had a monodomain non-helical structure. moreover,
When each example was subjected to a 700-hour durability test similar to Example 2, it was found that monodomain
It was confirmed that it was SmC * . Furthermore, when a liquid crystal element was made in the same manner as described above except that HOBACPC was used instead of DOBAMBC used in Example 1, and the same test was conducted, it was found that neither of Examples 3 and 4 In the initial stage and after 1700 hours of durability, monodomain
SmC * was confirmed. Examples 5a and 5b A solution with the following composition (solution composition (1)) and heated to 120℃ for 30 minutes.
A thin film was formed by drying for several minutes. Solution composition (1) Acetomethoxyaluminum diisopropylate polyester resin (Toyobo; Bylon 30P) 0.5 g Tetrahydrofuran 100 ml Next, the rubbed plastic substrates were rubbed in one direction under a pressure of 100 g/cm 2 , and the rubbed pair of plastic substrates was Overlap so that the rubbing directions are parallel,
The part that would serve as the injection port was removed. The area around it was sealed. At this time, the distance between the pair of plastic substrates was 1 μ. Next, 4-(2'-methylbutyl)phenyl-
4-hexyloxyphenyl-4-(2″-methylbutyl)biphenyl- per 100 parts by weight of 4′-octyloxybiphenyl-4-carboxylate
A liquid crystal composition was prepared by adding 80 parts by weight of 4'-carboxylate. This liquid crystal composition was heated to form an isotropic phase, prepared as described above, and injected into the cell through the injection port under reduced pressure, and the injection port was sealed. After lowering the temperature of this cell by slow cooling, a pair of polarizers were placed in a crossed nicol state, and microscopic observation confirmed that SmC * with a monodomain non-helical structure was formed ( Example 5a). Furthermore, after maintaining this liquid crystal element in the SmC * state for 500 hours, similar microscopic observation was performed again, and it was confirmed that it was still SmC * with a monodomain non-helical structure. As a comparative example, 4-(2'-methylbutyl)phenyl-4'-octyloxybiphenyl-4-carboxylate was used alone in place of the liquid crystal composition used in the cell in Example 5a. A cell was prepared in the same manner as in Example 5a (Comparative Example 5), and 4-hexyloxyphenyl-
Example 5a except that 4-(2″-methylbutyl)biphenyl-4′-carboxylate was used alone.
A cell was created in the same manner as (Comparative Example 6). Moreover, the liquid crystal composition 100 used in the above-mentioned Example 5a
A liquid crystal composition was prepared by adding 20 parts by weight of OOBAMBCC to the parts by weight, and a cell was made using this composition in the same manner as described above. When observed under a microscope, it was found that even in the initial stage, SmC * with a monodomain non-helical structure was formed, and monodomain SmC * was also formed even after the durability test was extended by 800 hours compared to the case of the above-mentioned example. Example 5b). Next, Examples 5a and 5b and Comparative Examples 5 and 6
The degree of bistability under the SmC * state prepared in Example 1 was evaluated by measuring the ratio A 0 /B 0 in the same manner as in Example 1 described above. The results are shown in Table 3.

【表】 実施例 6と7 実施例5で用いた4−(2′−メチルブチル)フ
エニル−4′−オクチルオキシビフエニル−4−カ
ルボキシレートに代えて、4−ペンチルフエニル
−4−(4″−メチルヘキシル)ビフエニル−4′−
カルボキシレート(実施例6)、p−n−オクチ
ルオキシ安息香酸−p′−(2−メチルブチルオキ
シ)フエニルエステル(実施例7)を用いたほか
は、実施例5と同様の方法で液晶素子を作成して
から、顕微鏡観察したところ、モノドメインの非
らせん構造のSmC*が形成されていた。さらに、
各実施例につき前述の実施例2と同様の700時間
の耐久試験を行なつたところ、モノドメインの
SmC*であることが確認できた。 さらに、実施例5で用いたOOBAMBCCに代
えて、DOBAMBCを用いたほかは、前述と同様
の方法で液晶素子を作成してから、同様のテスト
を行なつたところ、実施例5と7の何れの場合の
初期段階及2000時間耐久後の段階で、モノドメイ
ンのSmC*が確認できた。 実施例 8と9 実施例2で用いた4−ペンチルフエニル−4−
(4″−メチルヘキシル)ビフエニル−4′−カルボ
キシレートに代えて、4−(2′−メチルブチル)
フエニル−4′−オクチルオキシビフエニル−4−
カルボキシレート(実施例8)、p−n−オクチ
ルオキシ安息香酸−p′−(2−メチルブチルオキ
シ)フエニルエステル(実施例9)を用いたほか
は、実施例2と同様の方法で液晶素子を作成して
から、顕微鏡観察したところ、モノドメインの非
らせん構造のSmC*が形成されていた。さらに、
各実施例につき前述の実施例2と同様の700時間
の耐久試験を行なつたところ、モノドメインの
SmC*であることが確認できた。 さらに、実施例2で用いたDOBAMBCに代え
て、MBRA8を用いたほかは、前述と同様の方法
で液晶素子を作成してから、同様のテストを行な
つたところ、実施例3と4の何れの場合の初期段
階及1500時間耐久後の段階で、モノドメインの
SmC*が確認できた。
[Table] Examples 6 and 7 Instead of 4-(2'-methylbutyl)phenyl-4'-octyloxybiphenyl-4-carboxylate used in Example 5, 4-pentylphenyl-4-(4 ″-methylhexyl)biphenyl-4′-
Liquid crystals were prepared in the same manner as in Example 5, except that carboxylate (Example 6) and p-n-octyloxybenzoic acid-p'-(2-methylbutyloxy)phenyl ester (Example 7) were used. When the device was observed under a microscope after it was created, it was found that SmC * had a monodomain non-helical structure. moreover,
When each example was subjected to a 700-hour durability test similar to Example 2, it was found that monodomain
It was confirmed that it was SmC * . Furthermore, when a liquid crystal element was made in the same manner as described above, except that DOBAMBC was used instead of OOBAMBCC used in Example 5, and the same test was conducted, it was found that neither of Examples 5 and 7 Monodomain SmC * was confirmed at the initial stage and at the stage after 2000 hours of durability. Examples 8 and 9 4-pentylphenyl-4- used in Example 2
(4″-methylhexyl)biphenyl-4′-carboxylate instead of 4-(2′-methylbutyl)
Phenyl-4'-octyloxybiphenyl-4-
Liquid crystals were prepared in the same manner as in Example 2, except that carboxylate (Example 8) and p-n-octyloxybenzoic acid-p'-(2-methylbutyloxy)phenyl ester (Example 9) were used. When the device was observed under a microscope after it was created, it was found that SmC * had a monodomain non-helical structure. moreover,
When each example was subjected to a 700-hour durability test similar to Example 2, it was found that monodomain
It was confirmed that it was SmC * . Furthermore, when a liquid crystal element was made in the same manner as described above except that MBRA8 was used instead of DOBAMBC used in Example 2, and the same test was conducted, it was found that neither of Examples 3 and 4 In the initial stage and after 1500 hours of durability, monodomain
SmC * was confirmed.

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

第1図および第2図は、本発明で用いる液晶セ
ルを表わす斜視図である。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。第6図は、本
発明で用いる液晶素子の電極構造を模式的に示す
平面図である。第7図a〜dは、本発明で用いる
液晶素子を駆動するための信号を示す説明図であ
る。第8図a〜dは、各画素に印加される電圧波
形を示す説明図である。 100……セル構造体、101,101′……
基板、102,102′……電極、103……液
晶層、104,201……スペーサ部材、105
……配向制御膜、106……接着剤、107,1
08……偏向子、109……発熱体。
1 and 2 are perspective views showing a liquid crystal cell used in the present invention. FIG. 3A is a plan view showing the liquid crystal element of the present invention, and FIG. 3B is a plan view of the liquid crystal element of the present invention.
It is an A′ cross-sectional view. 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 the liquid crystal element of the present invention. FIG. 6 is a plan view schematically showing the electrode structure of the liquid crystal element used in the present invention. FIGS. 7a to 7d are explanatory diagrams showing signals for driving the liquid crystal element used in the present invention. FIGS. 8a to 8d are explanatory diagrams showing voltage waveforms applied to each pixel. 100... Cell structure, 101, 101'...
Substrate, 102, 102'... Electrode, 103... Liquid crystal layer, 104, 201... Spacer member, 105
...Orientation control film, 106...Adhesive, 107,1
08... Deflector, 109... Heating element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 少なくとも一方の基板に、液晶分子の軸が基
板の投影成分において一方向に配向する配向処理
を施した一対の基板と、コレステリツク相、スメ
クテイツクA相及びカイラルスメクテイツク相を
生じる第1の液晶の少なくとも1種とコレステリ
ツク相及びカイラルスメクテイツク相を生じ、ス
メクテイツクA相を生じない第2の液晶の少なく
とも1種とを、1重量部の第2の液晶に対して第
1の液晶を0.05〜20重量部の割合で含有したカイ
ラルスメクテイツク液晶であつて、カイラルスメ
クテイツク相でらせんの形成を抑制しうる間隔に
設定した前記一対の基板の間に配置させ、且つス
メクテイツク相より高温側の相から降温させるこ
とによりカイラルスメクテイツク相へ相転移させ
て、無電界時の2つの異なる安定配向状態のいず
れか1つの状態に配向させたカイラルスメクテイ
ツク液晶と、基板面に垂直で、前記2つの異なる
安定配向状態の1つの状態から他の1つの状態に
転移させるのに十分な強度の電界を印加する手段
と を有することを特徴とするカイラルスメクテイツ
ク液晶素子。
[Scope of Claims] 1. A pair of substrates in which at least one of the substrates is subjected to alignment treatment such that the axes of liquid crystal molecules are oriented in one direction in the projection component of the substrate, and a cholesteric phase, a smectate A phase, and a chiral smectate phase. and at least one kind of second liquid crystal that produces a cholesteric phase and a chiral smectic phase but does not produce a smectic A phase, based on 1 part by weight of the second liquid crystal. A chiral smectoid liquid crystal containing a first liquid crystal in a proportion of 0.05 to 20 parts by weight, which is disposed between the pair of substrates set at a spacing that can suppress the formation of a helix in the chiral smectic phase. , and a chiral smectate liquid crystal that is oriented in one of two different stable orientation states in the absence of an electric field by causing a phase transition to the chiral smectate phase by lowering the temperature from a phase on the higher temperature side than the smectate phase. and means for applying an electric field perpendicular to the substrate surface and strong enough to transition from one of the two different stable orientation states to the other. Tsuku liquid crystal element.
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