WO2007083784A1 - 液晶ディスプレイ - Google Patents

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WO2007083784A1
WO2007083784A1 PCT/JP2007/050865 JP2007050865W WO2007083784A1 WO 2007083784 A1 WO2007083784 A1 WO 2007083784A1 JP 2007050865 W JP2007050865 W JP 2007050865W WO 2007083784 A1 WO2007083784 A1 WO 2007083784A1
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electric field
crystal display
compound
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Inventor
Hideo Takezoe
Yoshio Shimbo
Original Assignee
Tokyo Institute Of Technology
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    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133742—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers for homeotropic alignment

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display, and more particularly to a liquid crystal display using a liquid crystal containing a compound having a bent structure.
  • Liquid crystals are in an intermediate state between liquid and crystals, and liquid crystals have a molecular document similar to crystals.
  • a nematic liquid crystal cell with a negative dielectric anisotropy that is vertically aligned in an electric field off state is used.
  • the liquid crystal molecules tilt to become perpendicular to the electric field and generate birefringence.
  • dark (when off) and light (when on) can be displayed.
  • IPS In-Plane Switching
  • VA and IPS the most common display modes
  • these modes have their merits and demerits as described above. Therefore, liquid crystal mode with improved response speed, high contrast ratio, wide viewing angle and continuous gradation is especially improved. Development of a new model is desired.
  • a liquid crystal layer of a nematic liquid crystal having banana-shaped molecules is provided, and at least one of a pair of substrates has a component substantially parallel to the substrate surface-
  • An electrode for generating a transverse electric field is formed, and liquid crystal molecules of the nematic liquid crystal are formed on each of the pair of substrates so that the liquid crystal layer of the nematic liquid crystal generates spontaneous polarization substantially parallel to the substrate surface.
  • a liquid crystal display device with alignment means for aligning the liquid crystal with a certain regularity in the direction of the permanent dipole moment.
  • this liquid crystal display device relates to a nematic liquid crystal layer, and further, the compound specifically disclosed in Japanese Patent No. 34600527 does not exhibit a nematic liquid crystal phase. It is hard to say that it can be implemented. Disclosure of the invention
  • the present invention has the advantages of the above-described liquid crystal display mode and overcomes the disadvantages, and in particular, a liquid crystal display that can realize a high speed response, a high contrast ratio, a wide viewing angle, and continuous gradation. It provides a spray.
  • the present invention provides the following inventions in order to solve the above problems.
  • a liquid crystal containing a compound having a bent structure and having a smectic phase is used, and the compound molecular long axis forms a structure perpendicular to the substrate, and an electric field is applied in parallel to the substrate.
  • Driving liquid crystal display (2) The liquid crystal display according to the above (1), wherein the smectic phase layer is parallel to the substrate;
  • the present invention provides a liquid crystal display that can realize particularly high-speed response, high contrast ratio, wide viewing angle and continuous gradation.
  • FIG. 1 shows the chemical formulas of the compounds used in the examples.
  • Fig. 2 is a schematic diagram of a substrate on which comb-like electrodes used in the example are installed
  • Fig. 3 is a schematic diagram of the cell structure used in Example 1
  • Fig. 4 is a cell used in Example 2. It is the schematic of a structure.
  • Figure 5 is a schematic diagram showing the orientation of liquid crystal molecules in the cell.
  • Fig. 6 is a graph showing the relationship between the detected light and the applied electric field when a rectangular AC electric field is applied as the in-plane electric field.
  • Fig. 7 is a graph showing the response speed measured by applying a pulsed electric field. It is.
  • FIG. 8 is an enlarged view (60 0 V) of the horizontal axis 1.4 to 4.4 ms of FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the liquid crystal display of the present invention uses a liquid crystal containing a compound having a bent structure, and the compound molecular long axis forms a structure perpendicular to the substrate. Do it.
  • a liquid crystal in the present invention exhibits a smectic phase or a nematic phase, but it is particularly preferable to exhibit a smectic phase.
  • the compound having a bent structure of the present invention has, for example, a meta-position of an aromatic group centered on the cyclic group in the bent start portion containing the cyclic group.
  • the compound having a bent structure of the present invention has a structure in which the skeleton portion has a non-linear structure.
  • the compound has a bent structure at a refraction angle of about 120 degrees. It will be.
  • the central cyclic group examples include 6-membered rings and 5-membered rings, and may be condensed rings such as naphthalene rings. Further, it may contain a hetero atom.
  • a 5-membered ring it is preferable to bond to a spacer group at the 1,3_-position or 2,5_-position, and in the case of a naphthalene ring, the 3,6-position.
  • the above-mentioned refraction angle is selected from 60 to 1 65 degrees, preferably 90 to: L 50 degrees, and more preferably from about 1 10 to 1 30 degrees.
  • 'It is preferred that the shape is “wide” (V ”s hape), but there may be some straight parts in the bent part.
  • the compound having the bent structure of the present invention has a spacer group (S p on both sides of the central cyclic group as described above. ), Directly or not, usually has a core part (A and B) containing 2 to 4 cyclic compounds, the skeletal part is A—S p 1 —the central cyclic group S p 2 — B Will be. Then, flexible end portions (Y and Z) are joined to the other ends of the core portions indicated by A and B, respectively. Therefore, the compound having a bent structure of the present invention is represented by Y—A—S p 1 —central cyclic group S p 2 —B—Z. S p 1 and S p 2 , A and B, and Y and Z are commonly used in the liquid crystal field to form spacer groups, rigid core portions, or flexible end portions, respectively. Groups can be used. ,
  • Such groups include the following.
  • the central cyclic group for example, the following cyclic groups are preferably used.
  • spacer groups S p 1 and S p 2 for example, the following groups are preferably used. .
  • the following groups are suitably used as the core parts ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ and ⁇ .
  • the left-hand connector is connected to the spacer group, and the right-hand connector is connected to the terminal part.
  • terminal portions Y and Z for example, the following groups are preferably used.
  • At least one of these terminal portions Y and Z has a long chain having C, o, S i or S of about 5 to 30.
  • R represents an alkyl group.
  • FIG. 1 An example of a compound having the most preferable bent structure used in the present invention is shown in FIG. 1, and the substituents (NO 2 and C 1) in the core parts A and B are represented by, for example, NO 2 and I, NO 2 and ⁇ CH 3 , N O 2 and N_ ⁇ 2, NO 2 and F, NO 2 and typical of such compounds is also suitable to the B r is, D. Pociecha et al., P ys. Rev. Lett. Vol .91, No. 18 (2003) 185501. These compounds can be synthesized by the method described in, for example, J. Mieczkowski et al., J. Mater. Chem. 2003, 13, 2132-2137.
  • a compound having such a bent shape structure is used for the liquid crystal in the present invention, but different types of compounds can be mixed and used.
  • such a compound molecular major axis is used. It is further characterized in that it is configured to form a vertical structure with respect to the substrate.
  • the method for forming the vertical structure is not particularly limited, and for example, various vertical compounding agents are preferably used. For example, it can be obtained by forming a cell using two substrates of glass or the like, which have been subjected to orientation treatment by applying a silane coupling agent on the surface, and injecting the compound of the present invention. Alternatively, a polyimide film can be formed on the substrate surface instead of applying the silane coupling agent. Cell formation itself can be done by conventional methods.
  • liquid crystal display of the present invention a plurality of compound molecules (for example, several hundreds) having a dipole in the minor axis direction of a bent structure are gathered to form a group of banana tufts, and coordinated with an electric field parallel to the substrate It is suitable for obtaining high-speed response and low electric field driving.
  • Such a liquid crystal in the present invention exhibits a smectic phase or a nematic phase.
  • the liquid crystal exhibits a smectic phase
  • the layer of the smectic phase is preferably parallel to the substrate from the viewpoint of increasing the contrast.
  • the polarization direction is macroscopically random, but by applying an electric field in the substrate surface, the polarization is aligned with the electric field direction in the substrate surface. This causes the short axis of the compound to rotate in the substrate plane and generate anisotropy. In this way, since the anisotropy changes only in the substrate plane, it is possible to ensure the wide viewing angle required particularly for a large screen.
  • the induced anisotropy depends on the electric field, it is possible to continuously change the transmittance, which is suitable for continuous tone display.
  • the light transmittance has a threshold value with respect to electric field application, light leakage due to crosstalk can be prevented.
  • the compounds used have the structure of FIG.
  • This molecule is known to exhibit a smectic phase that is optically uniaxial and whose molecular long axis is perpendicular to the smectic layer.
  • the smectic phase develops at 127.7 ° C to 141.3 ° C and transitions to the isotropic phase at 141.3 ° C and above.
  • a smectic phase and a crystalline phase different from the smectic phase appear.
  • a cell with the structure shown in Fig. 3 was created by combining a substrate with comb-like electrodes (Fig. 2) and a substrate without electrodes.
  • (1) is an electrode
  • (2) is a substrate
  • (4) ' is a spacer.
  • the thickness of the spacer (4) was 5 DI and 30 mm.
  • an organic film (3) of a silane force bonding agent or a polyimide alignment agent is formed so that the compound molecular long axis in Fig. 1 is perpendicular to the substrate, and the alignment treatment is performed.
  • the silane coupling agent a solution in which 2 ml of “AY43-021” (Toray Dow Corning, manufactured by Silicone) and ion-exchanged water lOOiiil were mixed was used.
  • the substrate (2) was immersed in this solution for 1 minute, and then dried to form an organic film (3) on the substrate surface inside the cell.
  • Polyimide alignment film is "San Ever RN-1211” (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) on the substrate (2) at 3000rpm.
  • pre-baking was performed at 80 ° C for 30 minutes, followed by baking at 210 ° C for 90 minutes to form an organic film (3) on the substrate surface.
  • the compound of Fig. 1 was injected into the cell in the isotropic phase (155 ° C) and kept in the smectic phase (135 ° C).
  • the substrate (2) without electrodes was subjected to the same orientation treatment as in Example 1 to form an organic film (3), and the two were combined.
  • the distance between the substrates was 12 m using a conductive aluminum spacer.
  • a cell with an electrode gap cap of OO m at 15 / m and -30 2 m was created (Fig. 4).
  • the compound shown in FIG. 1 was injected into the cell in the isotropic phase (155 ° C) and kept in the smectic phase (135 ° C).
  • FIG. 5 shows the orientation of the liquid crystal molecules in the cells of Example 1 and Example 2. In Fig.
  • A shows no electric field applied
  • the long axis of the molecule is perpendicular to the substrate
  • the direction of the short axis of the molecule is random, and it is in the dark state.
  • the compound in Fig. 1 exhibits the smectic phase
  • the smectic phase layer is parallel to the substrate.
  • B indicates when an electric field is applied.
  • polarization could be aligned in the direction of the electric field in the substrate plane.
  • the short axis of the compound was rotated in the substrate plane, so that the direction of the “ ⁇ ” was aligned with the direction of electric field application and anisotropy was generated. In this way, since the anisotropy changes only within the substrate surface, it was confirmed that the condition for realizing the wide viewing angle required particularly for a large screen was satisfied.
  • the 12 m cell prepared in Example 2 was installed at 135 ° C so that the laser propagation direction and the smectic layer were perpendicular between the orthogonal polarizers, and the substrate was 45 ° to the incident polarization.
  • An in-plane electric field was applied to detect the transmitted light of the He-Ne laser, and the characteristics as a liquid crystal display were evaluated.
  • Figure 6 (A and B) shows the relationship between the output of the photomultiplier tube and the applied electric field detected when a rectangular AC electric field is applied as the in-plane electric field. Photomultiplier It can be seen that the output of the tube is proportional to the transmitted light intensity. It was confirmed that there was a threshold value in the low electric field region (1 50 V or less), that the transmittance changed continuously according to the electric field strength, and that the contrast ratio exceeded 3000: 1.
  • Figure 7 shows the response speed measured by applying a pulsed electric field using the same measurement system.
  • FIG. 8 shows an enlarged view (600 V) of the portion of horizontal axis 1.4 to 4.4 ms in FIG.
  • the response speed is 0% for the photomultiplier tube output-when no electric field is applied, and 100% after a sufficient time has elapsed after applying the electric field.
  • the time required for the change from 10% to 90% in the process of change of ⁇ rise time '' is the time required for the change from 90% to 10% in the process of change from the bright state to the dark state. It was defined as “fall time”.
  • Table 1 shows the measured rise and fall times for electric fields between 400 and 10:00 V.
  • liquid crystal display that can realize particularly high-speed response, high contrast ratio, wide viewing angle and continuous gradation.

Abstract

本発明は、特に高速応答性、高コントラスト比、広視野角および連続的階調性を併せて実現しうる液晶ディスプレイを提供する。　本発明の液晶ディスプレイは、屈曲形構造を有する化合物を含み、スメクチック相を呈する液晶を用い、かつ該化合物分子長軸が基板に対して垂直構造を形成してなり、基板に平行に電場を印加して駆動する。上記の屈曲形構造は「く」の字形であるのが好ましい。

Description

液晶ディ スプレイ
技術分野
本発明は液晶ディスプレイ に関し、 さ らに詳しく は屈曲形構造を 有する化合物を含む液晶を用いた液晶ディ スプレイ に関する。
明
背景技術
田
液晶は液体と結晶の中間状態であり、 液晶には結晶と同様な分子 書
配列秩序性があるため、 光学的、 電気的物性等に異方性を有する。 さ らに、 液体と同様な流動性があるため電場等によ り容易に分子配 列を変化させることができる。 これらの性質を表示装置に利用 した 液晶ディ スプレイは近年急速に発展してきており、 種々のモー ドが 使用されているが、 それらは長所を有するとともに、 以下に述べる よう に残されている課題も多い。
( i ) V A (vertical alignment; 室直酉己向)
電場オフ状態で垂直配向をした誘電異方性が負のネマチック液晶 セルを用いる。 セル基板間に.電場を印加すると液晶分子は電場と垂 直になろう として傾き、 複屈折を発生する。 クロスニコル間に液晶 セルを挟むことにより、 暗 （オフ時） と明 （オン時） を表示するこ とができる。 しかしながら、 ネマチックゆえの高速応答性について の難点、 同じ方向に傾いた時の視野角に課題がある。 視野角につい ては種々の方法で改良されているが、 高速応答性にはなお課題が残 されている。
( ii ) I P S (In-Plane Switching; 面内スイ ッチング） 基板面内に電場を印加し、 面内で分子の方向を変化させ、 ク ロス ニコル間で明暗を表示する。 広い視野角を実現しう るが、 ネマチッ クゆえの高速応答性についての難点に加え、 基板配向処理 （ラビン グ） の必要性、 コン トラス トが不十分という課題がなお残されてい る。
( iii) F L C (Ferroelectric Liquid Crystal ； 強誘電性液晶） 、 A F L C (Anti-ferroelectric Liquid Crys t a 1 ； 反強誘電性液晶 ) および V S S (V- Shaped Swi tching; Vシエイプスイ ッチング） 平均的な分子の方向である配向べク トルが層法線から傾いたスメ クチック相を用いる。 傾き面に垂直な分極に対して層に平行な基板 間の電場を印加し、 分極をスイ ッチングさせる。 配向ベク トルの方 向は分極と連動して変化するので異方性の軸が変化する。 これをク ロスニコル間に配置することにより明喑を表示する。 ここで、 F L Cでは偏光子は配向べク トルと平行に、 そして A F L Cおよび V S Sでは偏光子は層法線と平行に配置される。 これらは高速応答は可 能であるが、 層が基板に垂直なスメクチック相においては 、 いずれ も層の乱れが存在するため、 高 ン 卜ラス 卜が実現できない難点が ある。 加えて、 F L Cおよび A F L Cは & 的には 2値表示である ため階調表示には適していない また、 V S Sはデバイスの透過率 が正負の電場の印加によつて. V字形に変化するためにこの名称があ り、 階調表示が可能である。 しかしながら、 透過率変化に全く閾値 を持たないため、 電場を印加したくないピクセルにわずかな電場が 印加され （ク ロス ト ク） 、 光漏れが起 Ό、 コン 卜ラス 卜の低下を 招く難点を有することになる。
たとえば大型テレビジョ ンについては、 凇 ディ スプレイモー ド は V Aおよび I P Sが一般的であるが、 これらのモ ― ドには上述の よう に一長一短がある 。 したがつて、 特に高応答速度、 高コ ン トラ ス 卜比、 広視野角および連続的階調性がさ らに改良された液晶モー ドの開発が望まれている。
このような中で、 屈曲型構造を有する分子、 いわゆるバナナ型構 造を有する分子をゲス ト分子と して含む液晶が検討されており、 さ らにこの液晶を基板に挟み、 基板に垂直な電場を印加した液晶ディ スプレイが提案されている （特開 2 0 0 2 — 1 6 1 2 7 7号公報） 。 また、 特許第 3 4 6 0 5 2 7号公報は、 バナナ形分子を有するネ マチック液晶の液晶層が設けられ、 一対の基板の少なく とも一方の 基板に基板表面に概ね平行な成分を有する-横電界を発生させるため の電極が形成され、 かつ、 該一対の基板の各々に、 該ネマチック液 晶の液晶層が基板表面に概ね平行な自発分極を発生するように、 該 ネマチック液晶の液晶分子を永久双極子モーメン トの向きに一定の 規則性をもって配向させるための配向手段が施されている液晶表示 装置を提案する。 しかしながら、 この液晶表示装置はネマチック液 晶の液晶層に関するものであり、 さ らには特許第 3 4 6 0 5 2 7号 公報に具体的に示された化合物はネマチック液晶相を発現しないこ とから実施可能とはいい難い。 発明の開示
本発明は、 上記の液晶ディスプレイモー ドの長所を持ち、 かつ難 点を克服し、 特に高速応答性、 高コン トラス ト比、 広視野角および 連続的階調性を併せて実現しうる液晶ディ スプレイ を提供するもの である。
本発明は、 上記の課題を解決するために以下の発明を提供する。
( 1 ) 屈曲形構造を有する化合物を含み、 スメクチック相を呈す る液晶を用い、 かつ該化合物分子長軸が基板に対して垂直構造を形 成してなり、 基板に平行に電場を印加して駆動する液晶ディスプレ ィ ； ( 2 ) スメクチック相の層が基板と平行である上記 （ 1 ) 記載の 液晶ディ スプレイ ；
( 3 ) 屈曲形構造が 「く」 の字形である上記 （ 1 ) も しく は ( 2 ) 記載の液晶ディ スプレイ ；
( 4 ) 屈曲形構造の短軸方向に双極子を持つ複数の化合物分子が 、 基板に平行な電場に協調的に応答する上記 （ 1 ) 〜 （ 3 ) のいず れか記載の液晶ディ スプレイ ； ならびに
05 ) 電場印加時に液晶を構成する化合物の短軸が基板面内で回 転する上記 （ 1 ) 〜 （ 4 ) のいずれか記載の液晶ディスプレイ、 である。
本発明は、 特に高速応答性、 高コン トラス ト比、 広視野角および 連続的階調性を併せて実現しうる液晶ディスプレイ を提供する。 図面の簡単な説明
図 1 は実施例において用いた化合物の化学式を示す。 図 2 は実施 例において用いた櫛歯状の電極を設置した基板の概略図であり、 図 3 は実施例 1 において用いたセル構造の概略図、 図 4は実施例 2 に おいて用いたセル構造の概略図である。 図 5 はセル内での液晶分子 の配向の様子を示す概略図である。 図 6 は基板面内電場と して矩形 交流電場を印加した時の検出光と印加電場の関係を示すグラフであ り、 図 7 はパルス電場を印加し応答速度を測定した結果を示すグラ フである。 そして、 図 8 は図 7の横軸 1 . 4〜 4. 4 m s の部分を 拡大 （ 6 0 0 V) した図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の液晶ディ スプレイ は、 屈曲形構造を有する化合物を含む 液晶を用い、 かつ該化合物分子長軸が基板に対して垂直構造を形成 してなる。 本発明におけるこのような液晶はスメクチック相もしく はネマチック相を呈するが、 特にスメクチック相を呈するのが好適 である。
本発明の屈曲形構造を有する化合物は、 環状基を含む屈曲開始部 分において、 その環状基を中心として、 たとえば芳香族基のメタ位
( 1， 3 —位） でそれぞれ通常スぺーサ基を介して剛直なコア部分 に結合し、 中心の環状基.を含む屈曲開始部分とともに、 液晶性を示 すのに必要な骨格部分を形成する。 そして-、 このコア部分の両端に は、 柔軟な末端部分が配置され、 全体として本発明で用いる屈曲形 構造を有する化合物を構成する。 このように、 本発明の屈曲形構造 を有する化合物は、 上記骨格部分が非直線状構造をなすものであり 、 たとえば上記の場合には、 約 1 2 0度の屈折角度で屈曲形構造を 有する ことになる。
上記の中心環状基としては、 6員環、 5員環等が挙げられ、 ナフ 夕 レン環のような縮合環であってもよい。 また、 ヘテロ原子を含ん でいてもよい。 たとえば、 5員環の場合、 1 , 3 _位もしくは 2， 5 _位、 ナフタ レン環の場合、 3， 6 —位においてスぺ一サ基に結 合されるのが好適である。' 上記の屈折角度としては 6 0〜 1 6 5度 、 好ま しく は 9 0〜 ： L 5 0度.、 さらに好ましく は 1 1 0〜 1 3 0度 程度から選ばれ、 屈曲形構造は、 いわゆる' 「く」 の字形 （w i d e " V " s hape ) であるのが好適であるが、 屈曲部分に若干の直線状部位 があってもよい。
このような屈曲形構造を有する化合物について、 さ らに詳しく説 明すると、 本発明の屈曲形構造を有する化合物は、 上記のよう に中 心環状基の両隣にはスぺ一サ基 （ S p ) を介して、 もしく は介さな いで直接に、 通常 2〜 4個の環状化合物を含むコア部分 （Aおよび B ) があり、 骨格部分は、 A— S p 1 —中心環状基一 S p 2 — Bか らなることになる。 そして、 この Aおよび Bで示されるコア部分の 他端にはそれぞれ柔軟な末端部分 （Yおよび Z ) が結合される。 し たがって、 本発明の屈曲形構造を有する化合物は Y— A— S p 1 — 中心環状基一 S p 2 — B— Zで表される。 この S p 1 および S p 2 、 Aおよび Bならびに Yおよび Zは、 液晶分野において、 それぞれ スぺーサ基、 剛直なコア部分もしく は柔軟な末端部分を形成するた めに通常用いられている基を用いることができる。 ，
このような.基と しては、 例えば次のよう-なものが挙げられる。 まず、 中心環状基としては、 たとえば次のような環状基が好適に 用いられる。
Figure imgf000008_0001
また、 スぺーサ基 S p 1 および S p 2 としては、 たとえば次のよ うな基が好適に用いられる。 .
、<Λ γ。ヽ 、 、へ ヽ ^ なし これらの基は、 左側の結合子が中心環状基に、 そして右側の結合 子がコア部分に結合する。 「なし」 は単結合を意味する。
次に、 コア部分 Αおよび Β としては、 たとえば次のような基が好 適に用レ られる。
Figure imgf000009_0001
これらの基は、 左側の結合子がスぺーサ基に、 そして右側の結合 子が末端部分に結合する。
さ らに、 末端部分 Yおよび Z としては、 たとえば次のような基が 好適に用いられる。
Figure imgf000009_0002
これらの末端部分 Yおよび Zは、 少なく とも一方が C、 〇， S i または Sが 5〜 3 0程度の長鎖を有するのが好ましい。 式中、 Rは アルキル基を示す。
本発明において用いられる、 最も好適な屈曲形構造を有する化合 物の例は、 図 1 に示されるが、 コア部分 Aおよび Bにおける置換基 (N O 2 と C 1 ) を、 たとえば N O 2 と I 、 N O 2 と〇 C H 3 、 N O 2 と N〇 2 、 N O 2 と F、 N O 2 と B r とすることも好適である このような化合物の代表的なものは、 D. Pociecha et al. , P ys. Rev. Lett. Vol.91, No.18 (2003) 185501に記載されている。 また、 これらの化合物の合成は、 たとえば、 J. Mieczkowski et al. , J. Mat er. Chem.2003, 13, 2132-2137に記載されている方法によることがで さる。
本発明における液晶は、 このような屈曲 ·形構造を有する化合物が 用いられるが、 異なる種類の化合物を混合して用いることもできる そして、 本発明の液晶においては、 このような化合物分子長軸が 基板に対して垂直構造を形成してなるように構成される点にさ らに 特徴を有する。 垂直構造を形成するための方法は特に制限されず、 たとえば各種の垂直配合剤を用いるのが好適である。 たとえば、 表 面にシランカ ツプリ ング剤を塗布することにより配向処理した、 ガ ラス等の基板 2枚を用いて、 セルを形成し、 本発明の上記化合物を 注入することにより得られる。 または、 シランカ ップリ ング剤塗布 に代えて、 基板表面にポリイミ ド皮膜を形成することもできる。 セ ルの形成自体は常法によることができる。
本発明の液晶ディ スプレイは、 屈曲形構造の短軸方向に双極子を 持つ化合物分子が複数 （たとえば数百） 集まり、 バナナの房状にグ ループを構成し、 基板に平行な電場に協調的に応答することができ 、 高速応答性や低電場駆動を得るのに好適である。
本発明におけるこのような液晶は、 スメクチック相もしく はネマ チック相を呈する。 特に、 液晶がスメクチック相を呈し、 そのスメ クチック相の層が基板と平行であることが高コン トラス 卜化の点で 好適である。 このときに分極の方向は巨視的にはランダムであるが、 基板面内 に電場を印加する ことにより、 分極を基板面内で電場方向に揃える 。 これによ り、 化合物の短軸が基板面内で回転し、 異方性を発生さ せる。 このように、 異方性が基板面内のみで変化するので、 特に大 型画面に要求される広視野角性を確保しう る。 さ らに、 誘起される 異方性は電場に依存するので、 連続的な透過率変化が可能であり、 連続階調表示に適している。 また、 電場印加に対して、 光透過率は 閾値を有するので、 クロス トークによる光'漏れを防止できる。
以下、 実施例により本発明をさ らに詳細に説明する。
実施例中、 使用 した化合物は、 図 1の構造を有している。 本分子 は、 光学的に一軸で分子長軸がスメクチッ クの層に対し垂直になつ ているスメクチック相を発現することが知られている。 127.7°Cか ら 141.3°Cで当該スメクチック相を発現し、 141.3°C以上で等方相に 転移する。 127.7Cより低温では当該スメクチック相とは異なるス メクチック相と結晶相を発現する。
実施例 1
櫛歯状の電極を設置した基板（図 2)と電極を有さない基板を組み 合わせ図 3のような構造のセルを作成した。 図 3 において （ 1 ) は 電極、 （ 2 ) は基板、 （ 4 ) 'はスぺ一サを示す。 スぺーサ （ 4 ) の 厚みは 5 DI及び 30 ΠΙとした。 用いた基板の表面には、 図 1の化合物 分子長軸が基板に対し垂直になるようシラン力 ップリ ング剤、 また は、 ポリイ ミ ド配向剤の有機皮膜 （ 3 ) を形成し配向処理を行った 。 シランカ ップリ ング剤は、 「AY43- 021」 （東レ ' ダウコ一ニング ， シリ コーン社製） 2mlとイオン交換水 lOOiiilを混合した溶液を使用 した。 本溶液に基板 （ 2 ) を 1分間浸した後、 乾燥させセルの内側 となる基板表面に有機皮膜 （ 3 ) を形成した。 ポリイ ミ ド配向膜は 、 「サンエバー RN- 1211」 （日産化学社製）を基板 （ 2 ) に 3000rpmで ス ピンコー ト し、 80°Cで 30分間予備焼成を行った後、 210°Cで 90分 間焼成し、 基板表面に有機皮膜 （ 3 ) を形成した。 本セル中に図 1 の化合物を等方相 （155°C)で注入し、 当該スメクチック相 （135°C)に 保った。
実施例 2
電極を有さない基板 （ 2 ) に実施例 1と同様の配向処理を行い有 機皮膜 （ 3 ) を形成し 2枚を組み合わせ、 導電性のアルミニウムス ぺーサを用い基板間距離が 12 m、 15 / m、 -30 2 mで、 電極間ギヤ ッ プカ OO mのセル（図 4)を作成した。 本セル中に図 1の化合物を等方 相 （155°C)で注入し、 当該スメクチック相 （135°C) に保った。 実施例 1、 実施例 2のセル内での液晶分子の配向の様子を図 5に示した。 図 5 において、 Aは電場無印加時を示しており、 分子長軸は基板に対 して垂直、 分子短軸の方向はランダムであり、 暗状態である。 135 °Cにおいて、 図 1の化合物は当該スメクチック相を呈しており、 ス メクチック相の層は基板と平行に存在している。 Bは電場印加時を 示す。 すなわち、 この状態で基板面内に電場を印加するこ とにより 、 分極を基板面内で電場方向に揃えることができた。 すなわち、 化 合物の短軸が基板面内で回転し、 これにより 「く」 の字の向きが電 場印加方向に揃い、 異方性を.発生させた。 このように、 異方性が基 板面内のみで変化するので、 特に大型画面に要求される広視野角性 を実現する条件を満たすことが確認された。
実施例 2で用意した 12 mのセルを 135°Cにて、 直交偏光子間にレ —ザ一の伝播方向とスメクチックの層が垂直をなすように設置し、 入射偏光に対し 45° の基板面内電場を印加し、 He- Neレーザーの透 過光を検出して液晶ディ スプレイとしての特性を評価した。 基板面 内電場として矩形交流電場を印加したときに検出された光電子倍増 管の出力と印加電場の関係を図 6 (Aおよび B ) に示す。 光電子倍 増管の出力は、 透過光強度に比例することがわかる。 低電場領域（1 50 V以下）で閾値を有すること、 電場強度に応じて連続的に透過率が 変化する こと、 コン トラス ト比が 3000 ： 1 を超えることが確認され た。
また、 同様の測定系にてパルス電場を印加し応答速度を測定した 結果を図 7に示す。 さ らに、 図 8 は図 7の横軸 1 . 4〜 4 . 4 m s の部分を拡大 （ 6 0 0 V ) した図を示す。 応答速度は、 図 S に示す ように電場無印加時の光電子倍増管の出力 -を 0 %、 電場印加後十分 に時間が経過した後の出力を 1 0 0 %とし、 暗状態から明状態への 変化過程で 1 0 %から 9 0 ?έまでの変化に要する時間を 「立上り時 間」 、 明状態から暗状態への変化過程で 9 0 %から 1 0 %までの変 化に要する時間を 「立下り時間」 と定義した。 表 1 は電場 4 0 0 〜 1 0 0 0 Vにおける立上り時間および立下り時間の測定値を示す。 電場印加後透過光が飽和するまでが約 1 50マイク ロ秒、 電場除去後 透過光が消滅するまでが約 4 0マイク ロ秒であり、 高速な応答速度 が確認された。 また、 応答速度が電場強度にほとんどよらないこ と が確認された。
表 1
Figure imgf000014_0001
産業上の利用可能性
本発明によれば、 特に高速応答性、 高コン トラス ト比、 広視野角 および連続的階調性を併せて実現しうる液晶ディ スプレイ を得るこ とができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 屈曲形構造を有する化合物を含み、 スメクチック相を呈する 液晶を用い、 かつ該化合物分子長軸が基板に対して垂直構造を形成 してなり、 基板に平行に電場を印加して駆動する液晶ディ スプレイ
2 . スメクチック相の層が基板と平行である請求項 1記載の液晶 ディスプレイ。 -
3 . 屈曲形構造が 「く」 の字形である請求項 1 もしく は 2記載の 液晶ディ スプレイ。
4 . 屈曲形構造の短軸方向に双極子を持つ複数の化合物分子が、 基板に平行な電場に協調的に応答する請求項 1 〜 3 のいずれか記載 の液晶ディ スプレイ。
5 . 電場印加時に液晶を構成する化合物の短軸が基板面内で回転 する請求項 1 〜 4のいずれか記載の液晶ディ スプレイ。
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