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JPS62235927A - Ferroelectric liquid crystal element - Google Patents

Ferroelectric liquid crystal element

Info

Publication number
JPS62235927A
JPS62235927A JP7828586A JP7828586A JPS62235927A JP S62235927 A JPS62235927 A JP S62235927A JP 7828586 A JP7828586 A JP 7828586A JP 7828586 A JP7828586 A JP 7828586A JP S62235927 A JPS62235927 A JP S62235927A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
layer
ferroelectric liquid
alignment
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7828586A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Tsuboyama
明 坪山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP7828586A priority Critical patent/JPS62235927A/en
Priority to US07/033,787 priority patent/US4796979A/en
Publication of JPS62235927A publication Critical patent/JPS62235927A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

PURPOSE:To increase a tilt angle in a bistable state and to increase a contrast ratio by combining oriented films having the nature to orient the polarization direction of liquid crystal molecules near the boundary face to an orientation control layer side or liquid crystal layer side to form the orientation control layers. CONSTITUTION:This liquid crystal element consists of transparent substrates 1, 1' disposed in parallel, transparent electrode layers 2, 2' wired to the inside surfaces thereof, the orientation control layers 6, 6' formed on the inside surfaces of the layers 2, 2', and a ferroelectric liquid crystal layer 5 disposed therebetween. One of the layers 6, 6' is formed of single or double layers of either of the following oriented films A, B and the other is formed of the double layers of the films A, B. The film A is the film (e.g.; silane coupling agent) having the nature to orient the polarization direction of the molecules near the boundary in the layer 5 to the layer 6 or 6' side and the film B is the film (e.g.: polyimide polymer) having the property to orient the same conversely to the layer 5 side. The tilt angle is thereby increased and the element having excellent display contrast is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野]  ゛ 本発明は、液晶表示素子や液晶−光シヤツタアレイ等に
適用する強誘電性液晶素子に関し、詳し・くは少なくと
も2つの安定状態をもつ強誘電性液晶素子のチルト角を
増大させることによって、表示コントラストを向上させ
る液晶素子に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a ferroelectric liquid crystal element applied to liquid crystal display elements, liquid crystal optical shutter arrays, etc. The present invention relates to a liquid crystal element that improves display contrast by increasing the tilt angle of the dielectric liquid crystal element.

[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(M、
 5chadt)とダブリュー・ヘルフリッヒ(W、 
He1frich)著“アプライド・フィジックス・レ
ターズ” (“Applied Physics Le
tters”)第18巻、第4号(1971年2月15
日発行)。
[Prior Art] As a conventional liquid crystal element, for example, M-Shut (M,
5chadt) and W. Helfrich (W,
“Applied Physics Letters” by He1frich
tters”) Volume 18, No. 4 (February 15, 1971
(Published on the day).

第+27頁〜128真の“ボルテージ・ディベンダント
・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(” Vo
ltage Dependent 0ptical A
ctivityof a Twisted Nemat
ic Liquid Crystal”)に示されたツ
ィステッド・ネマチック(twistednemaLi
c)液晶を用いたものか知られている。このTN液晶は
、画素密度を高くしたマトリクス電極構造を用いた時分
割駆動の時、クロストークを発生する問題点かあるため
、画素数か制限されていた。
+27 pages ~ 128 True “Voltage Devendant Optical Activity of a Twisted Nematic Liquid Crystal (” Vo
ltage Dependent 0ptical A
activity of a Twisted Nemat
ic Liquid Crystal”)
c) It is known whether it uses liquid crystal. This TN liquid crystal has a problem in that crosstalk occurs during time-division driving using a matrix electrode structure with high pixel density, so the number of pixels is limited.

また、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
子か知られているか、基板上に薄膜トランジスタを形成
する工程か極めて煩雑な上、大面積の表示素子を作成す
ることか難しい問題点かある。
Also, is there any known display element that connects a switching element using a thin film transistor to each pixel and switches each pixel individually?The process of forming a thin film transistor on a substrate is extremely complicated and creates a display element with a large area. There are some difficult issues to be solved.

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かクラーク((:
Iark)及びラガウオール(Lage rwa I 
I )により提案されている(特開昭56−10721
6号公報、米国特許第4,367.924号明細−、L
:′:g)。双安定性を有する液晶素子としては、一般
に、カイラルスメタティックC相(SIIC”)又はH
相(Smll″)を有する強誘電性液晶か用いられる。
Clark ((:
Iark) and Lage rwa I
I) (Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-10721)
No. 6, U.S. Patent No. 4,367.924, L
:':g). Liquid crystal elements with bistability generally include chiral metallic C phase (SIIC) or H
A ferroelectric liquid crystal having a phase (Smll'') is used.

この液晶は電界に対して第一の光学的安定状態と第二の
光学的安定状態からなる双安定状7gを有し、従って前
述のTN型の液晶て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一の光学的安定
状態に液晶か配向し、他方の電界ベクトルに対しては第
二の光学的安定状態に液晶か配向される。又この型の液
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IEを維持する性質を有する。この様な
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Rか得られ
る。
This liquid crystal has a bistable state 7g consisting of a first optically stable state and a second optically stable state with respect to an electric field, and therefore, unlike the optical modulation element used in the above-mentioned TN type liquid crystal, For example, the liquid crystal is oriented in a first optically stable state with respect to one electric field vector, and the liquid crystal is oriented in a second optically stable state with respect to the other electric field vector. Furthermore, this type of liquid crystal has the property of very quickly taking one of the above two stable states in response to an applied electric field, and maintaining that state IE when no electric field is applied. By utilizing such properties, considerable substantial improvements can be made to many of the problems of the conventional TN type elements mentioned above.

[発明か解決しようとする問題点コ しかしなから、従来の双安定性を有する強、′A’+[
性液晶素子においては、液晶の均一な配向状態か必ずし
も満足に形成されなかった為に、充分な特性か得られな
かったのか実情である。この為、これまてにラビング処
理や斜方蒸着処理した面の存在下で双安定性を示す強誘
電性液晶を均一な配向状態に配向させようとする方法か
提案されている。本発明者は、既に上述のラビング処理
や斜方蒸着処理を施した基板を用いることによって、均
一な配向状態をもつ双安定性強誘電性液晶か得られるこ
とは判明していた。
[The problem that the invention is trying to solve is, however, the conventional strength having bistability, 'A' + [
In the case of liquid crystal devices, the actual situation is that sufficient characteristics cannot be obtained because the liquid crystal is not necessarily formed in a uniformly aligned state. For this reason, methods have been proposed for aligning ferroelectric liquid crystals exhibiting bistability into a uniform alignment state in the presence of surfaces subjected to rubbing treatment or oblique evaporation treatment. The inventor of the present invention has found that a bistable ferroelectric liquid crystal having a uniform alignment state can be obtained by using a substrate that has been subjected to the above-mentioned rubbing treatment or oblique evaporation treatment.

しかしなから、本発明者の実験によれば前述した双安定
状態か必ずしもクラークとラガーウォルによって発表さ
れた前掲の文献等て示された理想的な双安定状態を持た
ないことか判明した。
However, according to the inventor's experiments, it has been found that the above-mentioned bistable state does not necessarily have the ideal bistable state shown in the above-mentioned literature published by Clark and Lagerwal.

すなわち、クラークとラガーウォルによれば双安定性を
実現する非らせん構造のカイラルスメタティック相での
チルト角(後述の第3図に示す角度0)からせん構造を
もつカイラルスメタティック相てのチルト角(後述の第
2図に示す五角錐の頂角■)と同一の角度を6つはすで
あるが、実際には非らせん構造てのチルト角0の方か、
らせん構造てのチルト角■より小さくなっている。しか
も、この非らせん構造てのチルト角0からせん構造ての
チルト角0より小さくなる原因か非らせん構造での液晶
分子のねじれ配列に帰因していることが判明した。つま
り、非らせん構造をもつカイラルスメタティック相では
、液晶分子か基板の法線に対して上基板に隣接する液晶
分子の軸から下基板に隣接する液晶分子の軸へ連続的に
ねしれて配列しており、このことか非らせん構造てのチ
ルト角0がらせん構造でのチルト角0より小さくなる原
因となっている。
In other words, according to Clark and Lagerwal, the tilt angle of a chiral metalic phase with a non-helical structure that achieves bistability (angle 0 as shown in Figure 3 below) is compared with that of a chiral metalic phase with a helical structure. There are six angles that are the same as the tilt angle (apex angle ■ of the pentagonal pyramid shown in Figure 2 below), but in reality, the tilt angle of the non-helical structure is 0, or
The tilt angle is smaller than that of a spiral structure. Furthermore, it has been found that the reason why the tilt angle of the non-helical structure becomes smaller than 0 of the helical structure is due to the twisted arrangement of the liquid crystal molecules in the non-helical structure. In other words, in a chiral metatic phase with a non-helical structure, liquid crystal molecules twist continuously from the axis of liquid crystal molecules adjacent to the upper substrate to the axis of liquid crystal molecules adjacent to the lower substrate with respect to the normal to the substrate. This may be the reason why the tilt angle 0 of the non-helical structure is smaller than the tilt angle 0 of the helical structure.

ところで、液晶の複屈折を利用した液晶素子の場合、直
交ニコル下での透過率は、 1/lo = 5in24θs i n 2−π入 で表わされる。前述の非らせん構造におけるチルトθは
第一と第二の配向状態でのねしれ配列した液晶分子の平
均分子軸方向の角度として現われることになる。上式に
よれば、かかるチルトθが22.5°の角度の時最大の
透過率となるが、双安定性を実現する非らせん構造での
チルト角Oは大きくて10°程度の角度てあり、従って
表示装置としての適用を考慮した時にはその透過率は3
〜5%程度で十分なものとはならない問題かある。
By the way, in the case of a liquid crystal element that utilizes the birefringence of liquid crystal, the transmittance under crossed Nicols is expressed as 1/lo = 5in24θs in 2-πin. The tilt θ in the above-mentioned non-helical structure appears as an angle between the average molecular axes of the liquid crystal molecules twisted in the first and second alignment states. According to the above formula, the maximum transmittance occurs when the tilt θ is 22.5°, but the tilt angle O in a non-helical structure that achieves bistability is at most about 10°. Therefore, when considering its application as a display device, its transmittance is 3.
There are some problems where around 5% is not enough.

従って、本発明の目的は、前述の問題点を解決すること
、すなわち少なくとも2つの安定状態を実現する非らせ
ん構造のカイラルスメクチック相でのチルト角を増大し
、これによって画素シャッタ開口時の透過率を向上させ
た液晶素子を提供することにある。
Therefore, it is an object of the present invention to solve the aforementioned problems, namely to increase the tilt angle in the chiral smectic phase of a non-helical structure that realizes at least two stable states, thereby increasing the transmittance when the pixel shutter opens. An object of the present invention is to provide a liquid crystal element with improved properties.

[問題点を解決するための手段]及び[作 用]すなわ
ち、本発明は基板/透明電極層/配向制御層/強誘電性
液晶層/配向制御層/透明電極層/基板の層構造を有す
る強誘電性液晶を利用した液晶素子において、一方の配
向制御層か下記の配向膜A、Bのいずれか一方からなる
単層又は両者の二重層から形成され、他方の配向制御層
か配向膜AおよびBからなる二重層から形成されてなる
ことを特徴とする強誘電性液晶素子である。
[Means for solving the problem] and [Operation] That is, the present invention has a layer structure of substrate/transparent electrode layer/alignment control layer/ferroelectric liquid crystal layer/alignment control layer/transparent electrode layer/substrate. In a liquid crystal element using ferroelectric liquid crystal, one alignment control layer is formed of a single layer consisting of either one of the following alignment films A and B, or a double layer of both, and the other alignment control layer or alignment film A A ferroelectric liquid crystal element is characterized in that it is formed from a double layer consisting of B and B.

(A)強誘電性液晶の界面付近の分子の分極方向を配向
制御層側に配向させる性質を有する配向膜A。
(A) An alignment film A having a property of aligning the polarization direction of molecules near the interface of a ferroelectric liquid crystal toward the alignment control layer side.

(B)強誘電性液晶の界面付近の分子の分極方向を強誘
電性液晶層側に配向させる性質を有する配向膜B。
(B) An alignment film B having a property of aligning the polarization direction of molecules near the interface of the ferroelectric liquid crystal toward the ferroelectric liquid crystal layer.

−以下、本発明の詳細な説明する。- Hereinafter, the present invention will be explained in detail.

第1図は本発明の強誘電性液晶素子の一実施態様を示す
断面図である。同第1図において、本発明の強誘電性液
晶素子は一対の平行に配置したガラスまたは樹脂系の上
下の透IN1基板1.l’と、それぞれの基板に配線し
たインジウム−ティン−オキサイド(ITO)からなる
透明電極層2゜2′を備え、該透明電極層2.2′の上
に配向膜3.4および3 ’、4 ’からなる二重層に
より形成された配向制御層6.6′を設け、該配向制御
層6.6′の間に強誘電性液晶層5を配置してなるもの
である。配向II!23.3’ と4,4′はいずれか
一方か配向膜Aであり、他方が配向膜Bで任意に選定す
ることかできる。
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the ferroelectric liquid crystal element of the present invention. In FIG. 1, the ferroelectric liquid crystal element of the present invention includes a pair of glass or resin-based upper and lower transparent IN1 substrates 1. 1' and a transparent electrode layer 2.2' made of indium tin oxide (ITO) wired to each substrate, and on the transparent electrode layer 2.2', alignment films 3.4 and 3', An alignment control layer 6.6' formed of a double layer consisting of 4' is provided, and a ferroelectric liquid crystal layer 5 is disposed between the alignment control layer 6.6'. Orientation II! Either one of 23.3' and 4 and 4' is the alignment film A, and the other is the alignment film B, which can be arbitrarily selected.

本発明において上下の基板に設けられた各々の配向制御
層はいずれも配向膜Aと配向膜Bの二重層から形成され
るか、または一方の配向制御層を配向膜A或いはBのい
ずれか一つの単層で形成し、他の配向制御層を二重層で
形成した構成とすることかできる。
In the present invention, each of the alignment control layers provided on the upper and lower substrates is formed of a double layer of alignment film A and alignment film B, or one of the alignment control layers is formed of either alignment film A or B. Alternatively, the orientation control layer may be formed of one single layer and the other orientation control layer may be formed of a double layer.

配向膜Aは強誘電性液晶の界面付近の分子の分極方向な
配向制御層側に配向させる性質を有する材料から形成さ
れた被膜が用いられ、被膜形成材料としては、具体的に
はシランカップリング剤等が好ましい。
The alignment film A is a film formed from a material that has the property of aligning the molecules near the interface of the ferroelectric liquid crystal toward the orientation control layer in the polarization direction. Specifically, the film forming material is silane coupling. Agents etc. are preferred.

配向1I2Bは強誘電性液晶の界面付近の分子の分極方
向を強誘電性液晶側に配向させる性質を有する材料から
形成された被膜が用いられ、被膜形成材料としては、具
体的にはポリイミド系ポリマー(PI) 、ポリビニル
アルコール系ポリマー(PVA)等が好ましい。
For orientation 1I2B, a film formed from a material having a property of aligning the polarization direction of molecules near the interface of the ferroelectric liquid crystal toward the ferroelectric liquid crystal side is used, and the film forming material is specifically a polyimide polymer. (PI), polyvinyl alcohol polymer (PVA), etc. are preferred.

また、配向制御層か単層で構成される場合には比較的極
性の弱いシランカップリング剤等で形成された配向膜を
用いることか望ましい。
Further, when the alignment control layer is composed of a single layer, it is preferable to use an alignment film made of a relatively weak polar silane coupling agent or the like.

配向膜A、Bの厚さは通常20〜3000A 、好まし
くは50A〜2000Aが望ましい。
The thickness of the alignment films A and B is usually 20 to 3000 Å, preferably 50 to 2000 Å.

次に、本発明において用いられる強誘電性液晶について
説明する。
Next, the ferroelectric liquid crystal used in the present invention will be explained.

第2図は、らせん構造を用いた強誘電性液晶セルの例を
模式的に描いたものである。21aと21bは、1n2
02 、5n02やITO(Indium Tin 0
xide)等の透明電極がコートされた基板(ガラス板
)であり、その間に複数の液晶分子層22がガラス面に
垂直になる様に配向したS■C8(カイラルスメクチッ
クC相)の液晶は封入されている。太線で示した線23
が液晶分子を表わしており、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よ)24を
有している。この時の三角銀の頂角の1/2をなす角度
がかかるらせん構造のカイラルスメクチック相でのチル
ト角0を表わしている。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、双極子モーメント(P↓)24は
すべて電界方向に向くよう、液晶分子23の配向方向を
変えることかてきる。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
、従って例えばカラス面の上下に互いにクロスニコルの
位置関係に配近した偏光子を置けば、電圧印加極性によ
って光学特性か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。更に液晶セルの厚さを充分に薄くした
場合(例えばIg)には、第3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はほどけ、
非らせん構造となり、その双極子モーメントPa又はp
bは上向き(34a)又は下向き(:14b)のどちら
かの状態をとり、双安定状態か形成される。このような
セルに第3図に示す如く一定の闇値以上の極性の異なる
゛上界EaまたはEbを付与すると、双極子モーメント
電界Ea又はEbは電界ベクトルに対応して上向き34
a又は、下向き34bと向きを変え、それに応じて液晶
分子は第一の安定状79333かあるいは第二の安定状
態33 bの何れか一方に配向する。この時の第1と第
2の安定状態のなす角度の1/2かチルト角0に相当し
ている。
FIG. 2 schematically depicts an example of a ferroelectric liquid crystal cell using a helical structure. 21a and 21b are 1n2
02, 5n02 and ITO (Indium Tin 0
It is a substrate (glass plate) coated with a transparent electrode such as (Xide), between which a plurality of liquid crystal molecular layers 22 are oriented perpendicularly to the glass surface, and S C8 (chiral smectic C phase) liquid crystal is sealed. has been done. Thick line 23
represents a liquid crystal molecule, and this liquid crystal molecule 23 has a dipole moment (P) 24 in a direction perpendicular to the molecule. At this time, the angle forming 1/2 of the apex angle of the triangular silver represents the tilt angle of 0 in the chiral smectic phase of the helical structure. 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 alignment direction of the liquid crystal molecules 23 is changed so that all dipole moments (P↓) 24 are oriented in the direction of the electric field. You can change it. 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 polarizers are placed above and below the glass surface in a crossed nicol positional relationship, It is easily understood that the liquid crystal optical modulation element is a liquid crystal optical modulation element whose optical characteristics change depending on the polarity of applied voltage. Furthermore, when the thickness of the liquid crystal cell is made sufficiently thin (for example, Ig), the helical structure of the liquid crystal molecules unwinds even when no electric field is applied, as shown in Figure 3.
It becomes a non-helical structure, and its dipole moment Pa or p
b takes either an upward (34a) or downward (:14b) state, and a bistable state is formed. When an upper field Ea or Eb of different polarity above a certain dark value is applied to such a cell as shown in FIG.
a or downward 34b, and accordingly the liquid crystal molecules are oriented in either the first stable state 79333 or the second stable state 33b. At this time, the tilt angle corresponds to 1/2 of the angle formed by the first and second stable states or 0.

このような強誘電性液晶を光学変調素子として用いるこ
との利点は2つある。第1に、応答速度か極めて速いこ
と、第2に液晶分子の配向か双安定性を有することであ
る。第2の点を、例えば第3図によって説明すると、電
界Eaを印加すると液晶分子は第一の安定状7!133
aに配向するか、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、液晶分子は第二
の安定状75:l:lbに配向して、その分子の向きを
変えるか、やはり電界を切ってもこの状態に留っている
There are two advantages to using such a ferroelectric liquid crystal as an optical modulation element. Firstly, the response speed is extremely fast, and secondly, the orientation of the liquid crystal molecules has bistability. To explain the second point, for example, with reference to FIG.
This state is stable even when the electric field is turned off. Furthermore, when an electric field Eb in the opposite direction is applied, the liquid crystal molecules are oriented in a second stable state 75:l:lb, and either change the orientation of the molecules or remain in this state even after the electric field is cut off. .

又、ゲえる電界Eaか一定の閾値を越えない限り、それ
ぞれの配向状yEにやはり維持されている。このような
応答速度の速さと、双安定性か有効に実現されるには、
セルとしては出来るたけ薄い方が好ましく、一般的には
、0.5p〜20g、特にIg〜5ルが適している。こ
の種の強誘電性液晶を用いたマトリクス電極構造を有す
る液晶−電気光学装置は1例えばクラークとラガハルに
より、米国特許第4:157924号明細書で提案され
ている。
Further, as long as the electric field Ea does not exceed a certain threshold value, each orientation state yE is maintained. In order to effectively realize such fast response speed and bistability,
It is preferable that the cell be as thin as possible, and generally 0.5p to 20g, particularly Ig to 5g, is suitable. A liquid crystal-electro-optical device having a matrix electrode structure using ferroelectric liquid crystals of this type has been proposed, for example, by Clark and Lagarhar in US Pat. No. 4:157,924.

また、本発明ては@述した双安定性強誘電性液晶素子の
他に、それ以上の安定状態をもつ強誘電性液晶素rにも
適用することかできる。
Furthermore, the present invention can be applied not only to the above-mentioned bistable ferroelectric liquid crystal element but also to a ferroelectric liquid crystal element r having a more stable state.

本発明の液晶素子で用いることができる強誘電性液晶と
しては、例えばp−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(DOBAMBC
) 、  P−へキシロキシベンジリデン−p′−アミ
ノ−2−クロルプロピルシンナメート(I+ [] B
 A CP C)、p−デシロキシベンジリデン−p′
−アミノ−2−メチルブチル−α−シアノシンナメート
(DOBAMBCG)、p−テトラデシロキシベンジリ
チン−p′−アミノ−2−メチルフチルーα−シアノシ
ンナメート(TDOBAMBC:C) 、  p−オク
チルオキシベンジリチン−p′−アミノ−2−メチルブ
チル−α−クロロシンナメート(OOBAMBG(:)
、p−才クチルオキシベンジリデン−p′−アミノ−2
−メチルフチルーα−メチルシンナメート、4,4′−
アゾキシシンナミックアシットービス(2−メチルブチ
ル)エステル、4−o−(2−メチル)ノチルレソシリ
デンー4′−オクチルアニリン、4−(2’−メチルブ
チル)フェニル−4′−オクチルオキシビフェニル−4
−カルボキシレート、4−へキシルオキシフェニル−4
−(2ζメチルツチル)ビフェニル−4′−カルボキシ
レート、4−オクチルオキシフェニル−4−(2″−メ
チルブチル)ビフェニル−4′−カルボキシレート、4
−へブチルフェニル−4−(4″−メチルヘキシル)ビ
フェニル−4′−カルボキシレート、4−(2″−メチ
ルブチル)フェニル−4−(4’−メチルヘキシル)ビ
フェニル−4′−カルボキシレートなどを挙げることか
でき、これらは単独又は2種以上組合せて用いることが
てき、又強誘電性を示す範囲て他のコレステリック液晶
やスメクチック液晶を含有させることができる。
As the ferroelectric liquid crystal that can be used in the liquid crystal element of the present invention, for example, p-decyloxybenzylidene-p'-amino-2-methylbutylcinnamate (DOBAMBC
), P-hexyloxybenzylidene-p'-amino-2-chloropropyl cinnamate (I+ [] B
A CP C), p-decyloxybenzylidene-p'
-Amino-2-methylbutyl-α-cyanocinnamate (DOBAMBCG), p-tetradecyloxybenziritine-p'-amino-2-methylphthyl-α-cyanocinnamate (TDOBAMBC:C), p-octyloxybenziritine- p'-amino-2-methylbutyl-α-chlorocinnamate (OOBAMBG(:)
, p-cutyloxybenzylidene-p'-amino-2
-Methylphthyl-α-methylcinnamate, 4,4'-
Azoxycinnamic acitobis(2-methylbutyl) ester, 4-o-(2-methyl)notylresocylidene-4'-octylaniline, 4-(2'-methylbutyl)phenyl-4'-octyloxy biphenyl-4
-carboxylate, 4-hexyloxyphenyl-4
-(2ζmethyltutyl)biphenyl-4'-carboxylate, 4-octyloxyphenyl-4-(2''-methylbutyl)biphenyl-4'-carboxylate, 4
-hebutylphenyl-4-(4''-methylhexyl)biphenyl-4'-carboxylate, 4-(2''-methylbutyl)phenyl-4-(4'-methylhexyl)biphenyl-4'-carboxylate, etc. These can be used alone or in combination of two or more, and other cholesteric liquid crystals or smectic liquid crystals can be included as long as they exhibit ferroelectricity.

又、本発明では強誘電性液晶としてカイラルスメクチ・
ンク相を用いることかてき、具体的には、カイラルスメ
クチックC相(SmC”) 、 H相(S11”) 、
  I相(Sml’)を用いることかてきる。
In addition, in the present invention, chiral smecti is used as a ferroelectric liquid crystal.
Specifically, chiral smectic C phase (SmC"), H phase (S11"),
It is possible to use the I phase (Sml').

次に、本発明の強誘電性液晶素子における配向制御層を
用いた強誘電性液晶の配向状態について説明する。第4
図(a)〜(d)は配向膜を使用した強誘電性液晶分子
の配列状態を示す模式図である。
Next, the alignment state of the ferroelectric liquid crystal using the alignment control layer in the ferroelectric liquid crystal element of the present invention will be explained. Fourth
Figures (a) to (d) are schematic diagrams showing the alignment state of ferroelectric liquid crystal molecules using an alignment film.

この模式図は種々の配向膜を用いた液晶素子の光学的な
実験から得られたものである。
This schematic diagram was obtained from optical experiments of liquid crystal elements using various alignment films.

第4図(a)〜(d)は第3図におけるスメクチック相
に強誘電性液晶分子41の液晶分子長軸42および分極
方向43を投影したものであり、それぞれの配向膜Aお
よびBに8ける安定状態を示したものである。第4図(
a)は両面に配向膜Aを用いたもの、第4図(b)は両
面に配向WJBを用いたもの、第4図(c)は片面に配
向膜A、他の片面に配向1!2 Bを用いたものである
。それぞれの配向膜によりその界面付近の強誘電性液晶
分子の分極方向か規定されることがわかる。
4(a) to 4(d) are projections of the liquid crystal molecule long axis 42 and polarization direction 43 of the ferroelectric liquid crystal molecules 41 onto the smectic phase in FIG. This figure shows the stable state in which Figure 4 (
Figure 4(b) shows the one using alignment film A on both sides, the one using alignment film A on both sides, and the one in Figure 4(c) with alignment film A on one side and alignment 1!2 on the other side. B is used. It can be seen that each alignment film defines the polarization direction of the ferroelectric liquid crystal molecules near the interface.

一方1本発明における配向制御層は第4図(d)に示さ
れるものてあり、前述した配向膜A、Bの二重層により
構成され、界面付近の強誘電性液晶分子は配向制御層側
および強誘電性液晶層側に配向し、安定化された強誘電
性液晶素子の理想的な状態を示す。
On the other hand, the alignment control layer in the present invention is shown in FIG. 4(d), and is composed of a double layer of the above-mentioned alignment films A and B. This shows the ideal state of a ferroelectric liquid crystal element that is oriented toward the ferroelectric liquid crystal layer and stabilized.

以上説明した様に1本発明においては配向膜を二層にし
て、一層は前述の配向ll2A、もう一層は配向膜Bの
二層構造とすることにより、基板間に交流電界(5〜5
 K11z、 1〜:1O1lV)を印加することによ
って、より安定て理想的な双安定状態を実現することが
可悌となり、前述の液晶分子の基板法線方向のねじれに
よるチルト角の減少を防止することかできる。
As explained above, in the present invention, the alignment film is made of two layers, one layer having the above-mentioned alignment ll2A, and the other layer having the alignment film B, so that an alternating current electric field (5 to 5
By applying K11z, 1~:1O1lV), it becomes possible to realize a more stable and ideal bistable state, thereby preventing the tilt angle from decreasing due to the above-mentioned twisting of the liquid crystal molecules in the normal direction of the substrate. I can do it.

ねじれ配列を解消した液晶実子では直交ニコル下で最大
の透過率/if!光率コントラストが得られ、しかもね
じれ配列の双安定状態をもっている液晶素子では非直交
ニコル下で最大のコントラストが得られるが、この時観
察方向によってそのコントラストが相違してしまう視野
角依存性を有しているが、かかるねしれ配列の解消とと
もに、上述の視野角依存性をも解消することかできる。
The maximum transmittance/if! under crossed nicols for liquid crystals with twisted alignment eliminated! Liquid crystal devices that provide luminous index contrast and have a bistable state with twisted alignment can obtain maximum contrast under non-orthogonal Nicols, but at this time, the contrast has viewing angle dependence that differs depending on the viewing direction. However, in addition to eliminating the torsion arrangement, it is also possible to eliminate the viewing angle dependence described above.

[実施例] 以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

尚、実施例においては強誘電性液晶材料としては以下の
2つの液晶組成物を用いた。
In the examples, the following two liquid crystal compositions were used as ferroelectric liquid crystal materials.

液晶組成物A CS 1011 (チッソ■製) 液晶組成物B mB 実施例1 膜厚1000AのITOか形成されている厚さ0.7m
+*のガラス基板上にポリイミド被膜、1000 Aを
スピンナー塗布により形成した。ポリイミドは日立化成
工業■製の rPIQ、を用いた。このポリイミドを焼
成加熱した後、東しシリコーン■社製、ミランカップリ
ング’5I160204をスピンナー塗布後焼成加熱に
より数10Aの膜厚でポリイミド被膜上に形成した。
Liquid crystal composition A CS 1011 (manufactured by Chisso ■) Liquid crystal composition B mB Example 1 A 0.7 m thick film formed of ITO with a film thickness of 1000 A
A polyimide film of 1000 A was formed on a +* glass substrate by spinner coating. As the polyimide, rPIQ manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. was used. After baking and heating this polyimide, Milan Coupling '5I160204 manufactured by Toshi Silicone Company was coated with a spinner and then baking and heating to form a film thickness of several tens of amperes on the polyimide film.

’PI(b g ヨU  ’SI+5020J ハ+ 
レソJ’L l”E 向JFJ ヲm層にして液晶組J
&物AとBに対して配向状態を観察したが、それぞれr
PTQ」は前記配向膜Bてあり、 rs116020.
は前記配向膜Aであることが確認された。
'PI(b g yoU 'SI+5020J ha+
Leso J'L l”E Mukai JFJ Om layer and LCD group J
&The orientation state was observed for objects A and B, but each r
PTQ" is the alignment film B, rs116020.
was confirmed to be the alignment film A mentioned above.

’PIQi (7)被v100OA 上ニ’5I160
20J (7) 被膜数1OAの二層配向膜をテレン布
によりラビング処理した。このようにして作製された2
枚の基板をラビング軸か平行になるように貼り合せた。
'PIQi (7) V100OA upper '5I160
20J (7) A two-layer alignment film having a coating number of 1OA was subjected to a rubbing treatment using a terene cloth. 2 produced in this way
The two substrates were attached so that the rubbing axes were parallel to each other.

この際液晶層厚を一定に保つために基板上に粒径1.5
1Lの球状のスペーサーを散布した。
At this time, in order to keep the liquid crystal layer thickness constant, a particle size of 1.5
1 L of spherical spacers were sprinkled.

この基板間に前述の液晶組成物Aを封入し、等吉相まで
昇温した後、2℃/+1で徐冷して配向処理をした。こ
の液晶セルの基板間に5011 z 、±30Vの交流
電界を2秒間かけた後、倍*30倍の直交ニコル状態の
偏光m微鏡て配向状態をIBI察すると欠陥のないモノ
ドメインか得られ、次のような結果か得られた。
The above-mentioned liquid crystal composition A was sealed between the substrates, and the temperature was raised to the tomoyoshi phase, and then slowly cooled at 2° C./+1 to perform an alignment treatment. After applying an alternating current electric field of 5011 z and ±30 V for 2 seconds between the substrates of this liquid crystal cell, IBI observation of the alignment state using a polarized light m microscope in the orthogonal Nicol state of x30 times revealed that defect-free monodomains were obtained. , I got the following results.

双安定状態のチルト角0:21゜ コントラスト比(明状態:暗状態);1:18明状態の
最大透過率       ;18%実施例2 実施例1において、液晶組成物Aを液晶組成%lBに替
えた他は全く同様に行って液晶素子を得た。この場合に
も均一で欠陥の少ないモノドメインか得られ、50 I
t z、±20Vの交流印加後(2秒間)、直交ニコル
丁の偏光顕微鏡観察および透過光強度測定により以下の
ような結果を得た。
Tilt angle in bistable state 0:21° Contrast ratio (bright state: dark state); 1:18 Maximum transmittance in bright state; 18% Example 2 In Example 1, liquid crystal composition A was changed to liquid crystal composition %lB. A liquid crystal element was obtained in exactly the same manner except for the following changes. In this case as well, uniform monodomains with few defects can be obtained, and 50 I
After applying an alternating current of t z and ±20 V (for 2 seconds), the following results were obtained by polarizing microscopic observation of crossed Nicol lenses and measurement of transmitted light intensity.

双安定状態のチルト角0;20゜ コントラスト比(明状態:暗状態);l:12明状態の
最大透過率       、  18%実施例3 実施例1において配向膜BのrPIQ、を日本合成化学
■社製rEG25.  (ポリビニルアルコール系ポリ
マー)に替えた他は全く同様に行って液晶素子を得た。
Tilt angle in bistable state: 0; 20° Contrast ratio (bright state: dark state); l: 12 Maximum transmittance in bright state, 18% Example 3 In Example 1, the rPIQ of alignment film B was manufactured by Nippon Gosei Chemical Co., Ltd. company rEG25. A liquid crystal element was obtained in exactly the same manner except that (polyvinyl alcohol-based polymer) was used.

直交ニコル下の偏光顕微鏡観察では均一なモノドメイン
かてき、以下のような結果か得られた。
Polarized light microscopy observation under crossed Nicols revealed a uniform monodomain, and the following results were obtained.

双安定状態のチルト角0:15゜ コントラスト比(明状態:飴状m);1:In明状態の
最大透過率       、  15%[発明の効果コ 本発明の強誘電性液晶素子による配向制御によれば、強
誘電性液晶、特に非らせん構造によって得られる少なく
とも2つの安定状態をもつ強誘電性液晶のモノドメイン
を得ることかてきる。また強誘電性液晶の非らせん構造
によって発現する少なくとも2つの安定状態下、特に双
安定状態下。
Tilt angle of bistable state: 0:15° Contrast ratio (bright state: candy-like m); 1:In Maximum transmittance of bright state: 15% According to the invention, it is possible to obtain monodomains of ferroelectric liquid crystals, in particular of ferroelectric liquid crystals, which have at least two stable states obtained by a non-helical structure. Also, under at least two stable states, particularly under a bistable state, developed by the non-helical structure of the ferroelectric liquid crystal.

(すなわち、メモリー状態下)てのチルト角θを増大さ
せコントラスト比の高い値を得ることかできる優れた効
果がある。
This has an excellent effect of increasing the tilt angle θ (that is, under a memory state) and obtaining a high value of contrast ratio.

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

第1図は本発明の強誘電性液晶素子の一実施態様を示す
断面図、第2図はらせん構造の強誘電性液晶を用いた液
晶素子を模式的に表わす斜視図、第3図は非らせん構造
の強誘電性液晶を用いた液晶素子を模式的に表わす斜視
図および第4図(a)〜(d)は配向膜を使用した強誘
電性液晶分子の配列状態を示す模式図である。 1.1′・・・透明基板    2 、2 ’−・・透
明電極層3.3’、4.C・・・配向膜  5・・・強
誘電性液晶層6 、6 ’−・・配向制御層   21
a、21b 一基板22・・・液晶分子層    23
・・・液晶分子24・・・双極子モーメント 33a・
・・第一の安定状態33b・・・第二の安定状態 34a・・・上向き双極子モーメント 34b・・・下向き双極子モーメント 41・・・強誘電性液晶分子 42・・・液晶分子長軸 43・・・分極方向 ■・・・らせん構造でのチルト角 O・・・非らせん構造てのチルト角 Ea 、 Eb・・・電界
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of the ferroelectric liquid crystal element of the present invention, FIG. 2 is a perspective view schematically showing a liquid crystal element using a ferroelectric liquid crystal with a spiral structure, and FIG. A perspective view schematically showing a liquid crystal element using a ferroelectric liquid crystal with a helical structure, and FIGS. 4(a) to 4(d) are schematic diagrams showing the alignment state of ferroelectric liquid crystal molecules using an alignment film. . 1.1'...Transparent substrate 2, 2'--Transparent electrode layer 3.3', 4. C...Alignment film 5...Ferroelectric liquid crystal layer 6, 6'--Alignment control layer 21
a, 21b one substrate 22...liquid crystal molecule layer 23
...Liquid crystal molecule 24...Dipole moment 33a.
...First stable state 33b...Second stable state 34a...Upward dipole moment 34b...Downward dipole moment 41...Ferroelectric liquid crystal molecule 42...Liquid crystal molecule long axis 43 ...Polarization direction■...Tilt angle O in helical structure...Tilt angle Ea, Eb...Electric field in non-helical structure

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板/透明電極層/配向制御層/強誘電性液晶層
/配向制御層/透明電極層/基板の層構造を有する強誘
電性液晶を利用した液晶素子において、一方の配向制御
層が下記の配向膜A、Bのいずれか一方からなる単層又
は両者の二重層から形成され、他方の配向制御層が配向
膜AおよびBからなる二重層から形成されてなることを
特徴とする強誘電性液晶素子。 (A)強誘電性液晶の界面付近の分子の分極方向を配向
制御層側に配向させる性質を有する配向膜A。 (B)強誘電性液晶の界面付近の分子の分極方向を強誘
電性液晶層側に配向させる性質を有する配向膜B。
(1) In a liquid crystal element using a ferroelectric liquid crystal having the layer structure of substrate/transparent electrode layer/alignment control layer/ferroelectric liquid crystal layer/alignment control layer/transparent electrode layer/substrate, one of the alignment control layers is A strong film characterized in that it is formed of a single layer or a double layer of either one of the following alignment films A and B, and the other alignment control layer is formed of a double layer of alignment films A and B. Dielectric liquid crystal element. (A) An alignment film A having a property of aligning the polarization direction of molecules near the interface of a ferroelectric liquid crystal toward the alignment control layer side. (B) An alignment film B having a property of aligning the polarization direction of molecules near the interface of the ferroelectric liquid crystal toward the ferroelectric liquid crystal layer.
(2)前記強誘電性液晶が少なくとも第一と第二の安定
状態を持ち、電界無印加状態でもそれぞれの安定状態を
保つ記憶効果を持つ特許請求の範囲第1項記載の強誘電
性液晶素子。
(2) The ferroelectric liquid crystal element according to claim 1, wherein the ferroelectric liquid crystal has at least a first and a second stable state, and has a memory effect that maintains each stable state even when no electric field is applied. .
(3)前記強誘電性液晶がカイラルスメクチック液晶で
ある特許請求の範囲第1項記載の強誘電性液晶素子。
(3) The ferroelectric liquid crystal device according to claim 1, wherein the ferroelectric liquid crystal is a chiral smectic liquid crystal.
JP7828586A 1986-04-07 1986-04-07 Ferroelectric liquid crystal element Pending JPS62235927A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6178286A (en) * 1984-09-26 1986-04-21 Sanyo Electric Co Ltd High speed reproducing circuit for 8mm video

Patent Citations (1)

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JPS6178286A (en) * 1984-09-26 1986-04-21 Sanyo Electric Co Ltd High speed reproducing circuit for 8mm video

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