【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子や液晶光
シャッター等で用いる液晶素子、特に強誘電性液晶素子
に関し、更に詳しくは、液晶分子の配向状態を改善する
ことにより、表示特性を改善した液晶素子に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal device used in a liquid crystal display device or a liquid crystal optical shutter, and more particularly to a ferroelectric liquid crystal device. The present invention relates to an improved liquid crystal element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】強誘電性液晶分子の屈折率異方性を利用
して偏光素子との組み合わせにより透過光線を制御する
型の表示素子がクラーク（Ｃｌａｒｋ）及びラガーウオ
ル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により提案されている（米国
特許第４３６７９２４号明細書等）。この強誘電性液晶
は、一般に特定の温度域において、非らせん構造のカイ
ラルスメクティックＣ相（ＳｍＣ* ）又はＨ相（ＳｍＨ
* ）を有し、この状態において、加えられる電界に応答
して第１の光学的安定状態と第２の光学的安定状態のい
ずれかを取り、且つ電界の印加のないときはその状態を
維持する性質、即ち双安定性を有し、また電界の変化に
対する応答も速やかであり、高速ならびに記憶型の表示
素子用としての広い利用が期待され、特にその機能から
大画面で高精細なディスプレーへの応用が期待されてい
る。2. Description of the Related Art Clark and Lagerwall have proposed a display device of a type that controls transmitted light in combination with a polarizing element utilizing the refractive index anisotropy of ferroelectric liquid crystal molecules. (US Pat. No. 4,367,924). This ferroelectric liquid crystal generally has a non-helical structure chiral smectic C phase (SmC* ) or H phase (SmH) in a specific temperature range.
* ), And in this state, takes one of the first optically stable state and the second optically stable state in response to an applied electric field, and maintains that state when no electric field is applied. In other words, it has bistability, quick response to changes in electric field, and is expected to be widely used for high-speed and storage-type display devices. The application of is expected.
【０００３】この双安定性を有する液晶を用いた光学変
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。In order for an optical modulator using a liquid crystal having bistability to exhibit predetermined driving characteristics, the liquid crystal disposed between a pair of parallel substrates effectively generates an applied electric field. It is necessary to be in such a molecular arrangement state.
【０００４】また、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、In the case of a liquid crystal device utilizing birefringence of liquid crystal, the transmittance under crossed Nicols is
【０００５】[0005]
【数１】（式中：Ｉ。は入射光強度、Ｉは透過光強度、θa は後
述する見かけのチルト角、△ｎは屈折率異方性、ｄは液
晶層の膜厚、λは入射光の波長である。）で表わされ
る。非らせん構造における見かけのチルト角θa は、第
１と第２の配向状態でのねじ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、かかる見かけのチルト角θa が２２．５°の角度
の時最大の透過率となり、双安定性を実現する非らせん
構造での見かけのチルト角θaが、２２．５。にできる
限り近いことが必要である。(Equation 1) (Wherein:. I is the incident light intensity, I is the transmitted light intensity, theta tilt angle of the apparenta is to be described later, △ n is the refractive index anisotropy, d is the liquid crystal layer thickness, lambda is the wavelength of the incident light .). Tilt angle thetaa apparent in the non-helical structure, and the first to appear as a angle between the average molecular axis directions of liquid crystal molecules in a twisted alignment in a second orientation state. According to the above equation, the tilt angle thetaa such apparent becomes the maximum transmittance when the angle of 22.5 °, the tilt angle thetaa apparent in the non-helical structure for realizing bistability, 22.5 . It must be as close as possible to
【０００６】ところで、強誘電性液晶の配向方法として
は、大きな面積に亘って、スメクティック液晶を形成す
る複数の分子で組織された分子層を、その法線に沿って
一軸方向に配向させることができ、しかも製造プロセス
も、簡便なラビング処理により実現できるものが望まし
い。Meanwhile, as a method of aligning a ferroelectric liquid crystal, a molecular layer formed of a plurality of molecules forming a smectic liquid crystal is uniaxially oriented along a normal line over a large area. It is desirable that the manufacturing process can be realized by a simple rubbing process.
【０００７】強誘電性液晶、特に非らせん構造のカイラ
ルスメクティック液晶のための配向方法としては、例え
ば米国特許第４５６１７２６号公報に記載されたものな
どが知られている。As an alignment method for a ferroelectric liquid crystal, especially a chiral smectic liquid crystal having a non-helical structure, for example, a method described in US Pat. No. 4,561,726 is known.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
で用いられてきた配向方法、特にラビング処理したポリ
イミド膜による配向方法を、前述のクラークとラガウォ
ールによって発表された双安定性を示す非らせん構造の
強誘電性液晶に対して適用した場合には、下述の如き問
題点を有していた。However, the alignment method used up to now, particularly the alignment method using a rubbed polyimide film, has been improved by using a non-helical structure exhibiting bistability disclosed by Clark and Ragawall. When applied to a dielectric liquid crystal, it has the following problems.
【０００９】即ち、本発明者らの実験によれば、従来の
ラビング処理したポリイミド膜によって配向させて得ら
れた非らせん構造の強誘電性液晶での見かけのチルト角
θa（２つの安定状態の分子軸のなす角度の１／２）が
強誘電性液晶でのコーン角（後述の図３（ａ）に示す三
角錐の頂角の１／２の角度Θ）と較べて小さくなってい
ることが判明した。特に、従来のラビング処理したポリ
イミド膜によって配向させて得た非らせん構造の強誘電
性液晶での見かけのチルト角θa は、一般に３°〜８°
程度で、その時の透過率はせいぜい３〜５％であった。That is, according to the experiments conducted by the present inventors, the apparent tilt angle θa (two stable states) in a non-helical ferroelectric liquid crystal obtained by orienting a conventional rubbed polyimide film was used. Is smaller than the cone angle of the ferroelectric liquid crystal (the angle の of the vertex angle of the triangular pyramid shown in FIG. 3A described later). It has been found. In particular, the apparent tilt angle θa ofa ferroelectric liquid crystal having a non-helical structure obtained by orientation by a conventional rubbed polyimide film is generally 3 ° to 8 °.
At that time, the transmittance at that time was at most 3 to 5%.
【００１０】そこで本発明者らは、カイラルスメクティ
ック液晶の非らせん構造での見かけのチルト角θa が大
で、高コントラストな画像が表示されるディスプレーを
実現するために検討した結果、以下のことを発見した。The present inventors have therefore, the tilt angle thetaa apparent in the non-helical structure of the chiral smectic liquid crystal is large, the result of investigation in order to realize a display of high contrast image is displayed, the following Was found.
【００１１】カイラルスメクティック液晶は一般に層構
造をもつが、Ｓａ相からＳｃ相又はＳｃ*相に転移する
と層間隔が縮むので図２の２１のように層が上下基板の
中央で折れ曲がった構造（シェブロン構造）をとる。The chiral smectic liquid crystal generally has a layered structure, but when the phase transitions from the Sa phase to the Sc phase or Sc* phase, the layer interval is reduced, so that the layer is bent at the center of the upper and lower substrates as shown in FIG. Structure).
【００１２】折れ曲がる方向は図２に示すように、高温
相からＳｃ*相に転移した直後に表われる配向状態（Ｃ
１配向状態２２）とさらに温度を下げた時にＣ１配向状
態に混在して表われる（Ｃ２配向状態２３）の２つ有り
得ることを本発明者らは発見した。さらに特定の配向膜
と液晶の組み合わせを用いると、上記のＣ１→Ｃ２転移
が起こりにくく、液晶材料によっては全くＣ２配向状態
が生じないことを新たに発見した。さらに、高プレチル
ト配向膜を用い、後述するΘ＜α＋δの関係が成立する
時、Ｃ１配向のコントラストが非常に高く、一方Ｃ２配
向のコントラストは近いということも発見した。従っ
て、高プレチルト配向膜を用い表示画面全体をＣ１配向
状態に統一すれば、白黒コントラストの高いディスプレ
ーが期待できる。As shown in FIG. 2, the bending direction is an orientation state (C) immediately after the transition from the high-temperature phase to the Sc* phase.
The present inventors have discovered that there are two possible orientations, 1 orientation state 22) and C1 orientation state (C2 orientation state 23), which appear when the temperature is further lowered. Furthermore, it has been newly discovered that when a combination of a specific alignment film and a liquid crystal is used, the above C1 → C2 transition is unlikely to occur, and no C2 alignment state is generated depending on the liquid crystal material. Further, they have found that when a pre-tilt alignment film is used and the relationship of Θ <α + δ described later is satisfied, the contrast of the C1 orientation is very high, while the contrast of the C2 orientation is close. Therefore, if the entire display screen is unified to the C1 alignment state using the high pretilt alignment film, a display with high black and white contrast can be expected.
【００１３】図３に示すように、Ｃ１配向、Ｃ２配向で
の基板近くのディレクタはそれぞれ図３（ａ）および
（ｂ）のコーン３１にある。よく知られているようにラ
ビングによって基板界面の液晶分子は基板に対してプレ
チルトと呼ばれる角度をなし、その方向はラビング方向
（Ａ方向）に向って液晶分子が頭をもたげる（先端が浮
いた格好になる）向きである。以上のことより液晶のコ
ーンΘ、プレチルト角α及び層傾斜角δの間には、 Ｃ１配向のとき Θ＋δ＞α Ｃ２配向のとき Θ−δ＞α の関係が成り立っていなければならない。As shown in FIG. 3, the directors near the substrate in the C1 and C2 orientations are in the cones 31 of FIGS. 3A and 3B, respectively. As is well known, the liquid crystal molecules at the substrate interface form an angle called pretilt with respect to the substrate by rubbing, and the liquid crystal molecules lean toward the rubbing direction (A direction) (the tip is floating). ) Orientation. From the above, the relationship of Θ + δ> α for C1 orientation and Θ−δ> α for C2 orientation must be established among the cone Θ, the pretilt angle α and the layer tilt angle δ of the liquid crystal.
【００１４】従って、Ｃ２配向を生ぜずＣ１配向を生じ
させるための条件は、Θ−δ＞αつまり Θ＜α＋δ （ａ） である。Therefore, the condition for generating the C1 orientation without generating the C2 orientation is Θ−δ> α, that is, Θ <α + δ (a).
【００１５】さらに界面の分子が一方の位置から他方の
位置へ電界によって移る（スイッチング）の際にトルク
の簡単な考察より、界面分子のスイッチングが起こりや
すい条件として、 α＜δ （ｂ） が得られる。Further, when the molecules at the interface are transferred from one position to the other position by an electric field (switching), from a simple consideration of the torque, α <δ (b) is obtained as a condition under which the switching of the interface molecules is likely to occur. Can be
【００１６】よって、Ｃ１配向状態をより安定に形成さ
せるには、（ａ）に加えて（ｂ）の関係を満たすことが
効果的である。Therefore, in order to more stably form the C1 orientation state, it is effective to satisfy the relationship of (b) in addition to (a).
【００１７】（ａ）、（ｂ）の条件の下で、さらに実験
を進めた結果、液晶の見かけのチルト角θa も、従来の
（ａ）、（ｂ）の条件を満たさない場合の３°〜８°程
度から本発明の（ａ）、（ｂ）の条件を満たす場合の８
°〜１６°程度にまで増大し、コーン角Θとの間に Θ＞θa ＞Θ／２ （ｃ） という関係式が成り立つことが経験的に得られた。As a result of further experiments under the conditions of (a) and (b), the apparent tilt angle θa of the liquid crystal was 3 when the conventional conditions of (a) and (b) were not satisfied. From about 8 ° to about 8 ° when the conditions (a) and (b) of the present invention are satisfied.
It has been empirically obtained that the relational expression of 〜> θa > Θ / 2 (c) holds between the angle and the cone angle °.
【００１８】以上のように、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の
条件を満足すれば高コントラストな画像が表示されるデ
ィスプレーが実現できることが明らかとなった。As described above, it has been clarified that a display capable of displaying a high-contrast image can be realized if the conditions (a), (b) and (c) are satisfied.
【００１９】しかしながら、（ａ）、（ｂ）条件を満た
したＣ１配向状態の中にもコントラストの高い、配向２
状態（以下ユニフォーム配向と定義する。）とコントラ
ストの低い配向２状態（以下スプレイ配向と定義す
る。）が存在しうることも明らかとなった。本発明者ら
は、スプレイ配向を不安定化して解消し、ユニフォーム
配向も安定に得るべく検討し、液晶セルの上下基板の一
軸性配向軸を互いに２〜２５°（交差角）の範囲でずら
した配向手法（以下特にラビング処理の場合、クロスラ
ビングと呼ぶ）が有効であることがわかった。However, even in the C1 alignment state satisfying the conditions (a) and (b), the alignment 2 having high contrast can be obtained.
It was also clarified that there could be a state (hereinafter, defined as uniform alignment) and an alignment 2 state with low contrast (hereinafter, defined as splay alignment). The present inventors have studied to destabilize and eliminate the splay alignment and to stably obtain the uniform alignment, and shift the uniaxial alignment axes of the upper and lower substrates of the liquid crystal cell within a range of 2 to 25 ° (intersection angle) with each other. It has been found that an alignment method (hereinafter, particularly referred to as cross-rubbing in the case of rubbing treatment) is effective.
【００２０】しかし、クロスラビングのみの配向改善で
は、まだ不十分であり、依然として、スプレイ配向が安
定で、且つ、ユニフォームでのスイッチング特性が悪い
場合が存在していた。However, the improvement of the alignment only by the cross rubbing is still insufficient. In some cases, the splay alignment is stable and the switching characteristics of the uniform are poor.
【００２１】さらに、クロスラビングは上下基板の一軸
配向処理をずらすために、液晶の一軸配向性が悪くな
り、均一配向できない場合も存在していた。Further, in cross rubbing, the uniaxial alignment of the liquid crystal is deteriorated because the uniaxial alignment processing of the upper and lower substrates is shifted, and there are cases where uniform alignment cannot be achieved.
【００２２】本発明の目的は、上述の問題点を解決した
液晶素子を提供することにある。An object of the present invention is to provide a liquid crystal device which has solved the above-mentioned problems.
【００２３】本発明の別の目的は、安定なユニフォーム
配向を有し、且つ良好なスイッチング特性をもつカイラ
ルスメクチック液晶を用いた液晶素子を提供することに
ある。Another object of the present invention is to provide a liquid crystal device using a chiral smectic liquid crystal having a stable uniform alignment and having good switching characteristics.
【００２４】[0024]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記問題点を解消すべく、鋭意検討した結果、液晶のコ
レステリック相のらせんのねじれ方向と、クロスラビン
グの交差方向の組み合わせにより、上記問題点が解消さ
れ、均一一軸配向がなされ且つユニフォーム配向性およ
びユニフォーム配向下でのスイッチング特性が良好にな
ることを発見し、本願第１の発明を達成した。また、本
発明者らは用いるカイラルスメクティック液晶のＰｓの
極性と、クロスラビングの交差方向の組み合わせによ
り、上記問題点が解消されユニフォーム配向性および、
ユニフォーム配向下でのスイッチング特性が良好になる
ことを発見し、本願第２の発明を達成した。Means and Action for Solving the Problems The present inventors have
In order to solve the above problems, as a result of intensive studies, the helical twist direction of the cholesteric phase of the liquid crystal and the cross direction of the cross rubbing, the above problems are solved, uniform uniaxial orientation is made and uniform orientation and The inventors have found that the switching characteristics under uniform orientation are improved, and have achieved the first invention of the present application. In addition, the present inventors have solved the above problems by combining the polarity of Ps of the chiral smectic liquid crystal to be used and the crossing direction of the cross rubbing.
The inventors have found that switching characteristics under uniform orientation are improved, and have achieved the second invention of the present application.
【００２５】即ち本願第１の発明は、液晶に電圧を印加
するための電極と液晶を配向させるための一軸配向膜を
それぞれ有する一対の基板間にカイラルスメクティック
液晶を挟持してなる液晶素子であって、上基板と下基板
の配向膜の処理軸が交差し、且つ下基板に対する上基板
の処理軸の交差方向が上記カイラルスメクティック液晶
のコレステリック相のらせんのねじれ方向と同じであ
り、上記カイラルスメクティック液晶が、プレチルト角
をα、コーン角をΘ、Ｓｍ*Ｃ層の傾斜角をδとした
時、Θ＜α＋δで表わされる配向状態を有し、見かけの
チルト角をθa とすると、Θ＞θa ＞Θ／２であること
を特徴とする液晶素子である。That is, the first invention of the present application is a liquid crystal element having a chiral smectic liquid crystal sandwiched between a pair of substrates each having an electrode for applying a voltage to the liquid crystal and a uniaxial alignment film for aligning the liquid crystal. The processing axis of the alignment film of the upper substrate and the lower substrate intersects, and the direction of intersection of the processing axis of the upper substrate with respect to the lower substrate is the same as the spiral direction of the helix of the cholesteric phase of the chiral smectic liquid crystal, and the chiral smectic liquid crystal, pretilt angle alpha, the cone angle theta, when the inclination angle of the Sm* C layer was [delta], theta <has an orientation state represented by the alpha + [delta], when the tilt angle of the apparent and thetaa, theta> The liquid crystal element is characterized in that θa > Θ / 2.
【００２６】本発明者らは更に、カイラルスメクティッ
ク液晶のＰｓの極性とクロスラビングの交差方向（極
性）をあわせ、且つ、用いるカイラルスメクティック液
晶のコレステリックのねじれ方向とクロスラビングの交
差方向をあわせ、更に、特定のＰｓの大きさとクロス角
の組み合わせを選択することにより、前記問題が改善さ
れ、ユニフォーム配向性及びユニフォーム配向下でのス
イッチング特性が良好になることを発見した。The present inventors further matched the polarity of Ps of the chiral smectic liquid crystal with the crossing direction (polarity) of the cross rubbing, matched the cholesteric torsion direction of the chiral smectic liquid crystal to be used with the crossing direction of the cross rubbing. It has been found that by selecting a combination of a specific Ps size and cross angle, the above problem is improved, and uniform orientation and switching characteristics under uniform orientation are improved.
【００２７】即ち、本願第３の発明はカイラルスメクテ
ィック液晶と、該液晶を挟持して対向すると共にその対
向面にそれぞれ上記液晶に電圧を印加するための電極が
形成され、さらに液晶を配向するための一軸性配向処理
が施された１対の基板を備えた液晶素子であって、一軸
配向処理軸が互いにある角度（以下「クロス角」と記
す）で交差し、該交差方向が上基板側から見て下基板の
方向に対して上基板の方向が左側になる場合の極性を
負、右側になる場合の極性を正とした時に、該極性と挟
持した液晶の自発分極（以下「Ｐｓ」と記す）の極性の
積が正になる関係を有し、カイラルスメクティック相上
限温度から３０℃したの温度におけるＰｓの大きさとク
ロス角の関係が ｜Ｐｓ｜＜２ｎｃ／ｃｍ2 の時に｜クロス角｜＜４° ｜Ｐｓ｜≧２ｎｃ／ｃｍ2 の時に｜クロス角｜≧４° であり、かつ、用いるカイラルスメクティック液晶のコ
レステリックのねじれ方向とクロスラビングの交差方向
をあわせ、上記液晶のコーン角Θ、プレチルト角α、ス
メクティック相における液晶層の傾斜角をδとすると、
該液晶はΘ＜α＋δ、α＞δで表わされる少なくとも２
つの安定状態を示す配向状態を有し、該少なくとも該２
つの安定状態における光学軸のなす角度の１／２である
θa が Θ＞θa ＞Θ／２ の関係を満足することを特徴とする液晶素子である。That is, in the third invention of the present application, an electrode for applying a voltage to the liquid crystal is formed on the opposite surface of the chiral smectic liquid crystal with the liquid crystal interposed therebetween, and the liquid crystal is further aligned. A liquid crystal device comprising a pair of substrates on which uniaxial alignment processing has been performed, wherein the uniaxial alignment processing axes cross each other at a certain angle (hereinafter, referred to as a “cross angle”), and the crossing direction is on the upper substrate side. When the polarity when the direction of the upper substrate is on the left side with respect to the direction of the lower substrate is negative and the polarity when the direction of the upper substrate is on the right side is positive, the spontaneous polarization of the interposed liquid crystal (hereinafter “Ps”) The relationship between the magnitude of Ps and the cross angle at a temperature 30 ° C. from the upper limit temperature of the chiral smectic phase is | cross angle when | Ps | <2 nc / cm2. | <4 ° | Ps | 2NC / cm when2 | cross angle | is ≧ 4 °, and, in the chiral smectic combined liquid of cholesteric the cross direction of the twisting direction and the cross rubbing, the liquid crystal cone angle theta, the pretilt angle alpha, smectic phase used Assuming that the inclination angle of the liquid crystal layer is δ,
The liquid crystal has at least 2 represented by Θ <α + δ, α> δ.
An alignment state indicating one of two stable states,
One of a liquid crystal device that satisfies the 1/2 and a thetaa is Θ> θa> Θ / 2 in relation angle of the optical axis in a stable state.
【００２８】[0028]
【実施例】本発明において、コーン角Θ、層の傾き角
δ、プレチルト角α、及び見かけのチルト角θa 、コレ
ステリックらせんピッチは以下のようにして測定した。In the present invention, the cone angle Θ, the layer inclination angle δ, the pretilt angle α, the apparent tilt angle θa , and the cholesteric helical pitch were measured as follows.
【００２９】コーン角Θの測定 ±３０Ｖ〜±５０Ｖ、１００ＨｚのＡＣをＦＬＣ素子の
上下基板間に印加しながら直交クロスニコル下、その間
に配置されたＦＬＣ素子を偏光板と水平に回転させフォ
トマル（浜松フォトニクス（株）製）で光学反応を検知
しながら第１の消光位（透過率が最も低くなる位置）、
第２の消光位を捜す。この時の第１の消光位から第２の
消光位までの角度の１／２をコーン角Θとした。Measurement of Cone Angle ± While applying AC of ± 30 V to ± 50 V, 100 Hz between the upper and lower substrates of the FLC element, the FLC element disposed therebetween is rotated horizontally with the polarizing plate under the orthogonal crossed Nicols, and the photomultiplier is rotated. (Hamamatsu Photonics Co., Ltd.), while detecting the optical reaction, the first extinction position (the position where the transmittance becomes the lowest),
Search for the second extinction position. At this time, 1/2 of the angle from the first extinction position to the second extinction position was defined as the cone angle Θ.
【００３０】見かけのチルト角θa の測定 液晶の閾値の単発パルスを印加した後、無電界下、且つ
直交クロスニコル下、その間に配置されたＦＬＣ素子を
偏光板と水平に回転させ第１の消光位を捜し、次に上記
の単発パルスと逆極性のパルスを印加した後、無電界
下、第２の消光位を捜す。この時の第１の消光位から第
２の消光位までの角度の１／２をθa とした。[0030] After applying the single pulsemeasurement the liquid crystal thresholdtilt angle thetaa apparent, under no electric field, and orthogonal crossed Nicol state, the first rotating the FLC elements arranged in a horizontally polarizing plate therebetween After searching for the extinction position, and then applying a pulse having a polarity opposite to that of the above-mentioned single-shot pulse, the second extinction position is searched under no electric field. Half of angle from the first extinction position when the to a second extinction position was thetaa.
【００３１】層の傾き角δの測定 Ｘ線解析装置ＲＡＤ−ＩＩＢ（４５ＫＶ、３０ｍＡ）を
用いてＸ線解析法でδを測定した。Measurement of Tilt Angle δ of Layer δ was measured by an X-ray analysis method using an X-ray analyzer RAD-IIB (45 KV, 30 mA).
【００３２】プレチルト角αの測定 Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌｌ９（１９８
０）ＮＯ．１０，Ｓｈｏｒｔ Ｎｏｔｅｓ ２０１３に
記載されている方法（クリスタルローテーション法）に
従って求めた。Measurement of pretilt angle α Jpn. J. Appl. Phys. vol9 (198
0) NO. 10, Short Notes 2013 (crystal rotation method).
【００３３】つまり、平行且つ反対方向にラビングした
基板を貼り合わせてセル厚２０μｍのセルを作成し、０
℃〜６０℃の範囲でＳｍＡ相を有する液晶（Ａ）を封入
し測定を行った。液晶（Ａ）は強誘電性液晶組成物に一
般的に含有するフェニルピリミジンを主成分とする混合
液晶である。That is, a substrate having a cell thickness of 20 μm is formed by bonding substrates rubbed in parallel and in opposite directions to each other.
A liquid crystal (A) having an SmA phase was sealed in the temperature range of 60C to 60C, and the measurement was performed. The liquid crystal (A) is a mixed liquid crystal mainly containing phenylpyrimidine generally contained in a ferroelectric liquid crystal composition.
【００３４】液晶セルを上下基板に垂直且つ配向処理軸
を含む面で回転させながら回転軸と４５°の角度をなす
偏光面をもつヘリウム・ネオンレーザ光を回転軸に垂直
な方向から照射し、その反対側で入射偏光面と平行な透
過軸をもつ偏光板を通してフオトダイオードで透過光強
度を測定した。While rotating the liquid crystal cell in a plane perpendicular to the upper and lower substrates and including the alignment processing axis, a helium / neon laser beam having a polarization plane forming an angle of 45 ° with the rotation axis is irradiated from a direction perpendicular to the rotation axis. On the opposite side, the transmitted light intensity was measured by a photodiode through a polarizing plate having a transmission axis parallel to the incident polarization plane.
【００３５】干渉によってできた透過光強度の双曲線群
の中心となる角と液晶セルに垂直な線となす角度をφx
とし、下式に代入してプレチルト角α0 を求めた。The angle between the center of the group of hyperbolic groups of the intensity of transmitted light generated by interference and the line perpendicular to the liquid crystal cell is φx
Then, the pretilt angle α0 was obtained by substituting into the following equation.
【００３６】[0036]
【数２】(Equation 2)
【００３７】コレステリックらせんピッチの測定 コレステリックらせんピッチは、ｃａｎｏのくさび法を
用い、松村らの方法［応用物理、４３（１９７４）１２
５］に準じて測定した。Measurement of Cholesteric Helical Pitch The cholesteric helical pitch wasdetermined by the method of Matsumura et al. [Applied Physics, 43 (1974) 12] using the cano wedge method.
5].
【００３８】らせんピッチの方向は、あらかじめらせん
ピッチの方向のわかっている液晶とｃｈ相でのコンタク
ト法（Ｇｒａｙ ｅｔ ａｌ．，Ｍｏｌ，Ｃｒｙｓ
ｔ．，Ｌｉｇ．Ｃｒｙｓｔ．，３４（Ｌｅｔｔ．），
（１９７７）２１１．）での判別、又はあらかじめピッ
チの方向のわかっている液晶と比率を変えながら混合
し、それぞれの比率でピッチを測定し、比率とピッチ長
の関係からある比率で発散傾向なら逆方向、連続的なら
ば同方向として判別した。The direction of the helical pitch is determined by a contact method between the liquid crystal and the ch phase in which the helical pitch direction is known in advance (Gray et al., Mol, Crys).
t. , Lig. Cryst. , 34 (Lett.),
(1977) 211. ) Or mixing with a liquid crystal whose pitch direction is known in advance while changing the ratio, measure the pitch at each ratio, and if it tends to diverge at a certain ratio based on the relationship between the ratio and the pitch length, reverse direction, continuous Then, it was determined as the same direction.
【００３９】以下、本発明に係る液晶素子を作成した実
施例を説明する。Hereinafter, an embodiment in which a liquid crystal element according to the present invention is manufactured will be described.
【００４０】図１に本発明の液晶素子の一例の断面概略
図を示す。FIG. 1 is a schematic sectional view of an example of the liquid crystal element of the present invention.
【００４１】図１において、符号１５は強誘電性液晶
層、１１ａ、１１ｂはガラス基板１２ａ、１２ｂは透明
電極、１３ａ、１３ｂは絶縁膜、１４ａ、１４ｂは配向
制御膜、１６はスペーサー、１７ａ、１７ｂは偏光板を
示している。In FIG. 1, reference numeral 15 is a ferroelectric liquid crystal layer, 11a and 11b are glass substrates 12a and 12b, transparent electrodes, 13a and 13b are insulating films, 14a and 14b are alignment control films, 16 is a spacer, 17a, 17b shows a polarizing plate.
【００４２】２枚のガラス基板１１ａ、１１ｂには、そ
れぞれＩｎ2Ｏ3，ＳｎＯ2或いはＩＴＯ（インジウム
ティン オキサイド；Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉ
ｄｅ）等の薄膜からなる透明電極１２ａ、１２ｂが被覆
されている。その上に例えばシリコン窒化物、水素を含
有するシリコン炭化物、シリコン酸化物、硼素窒化物、
水素を含有する硼素窒化物、セリウム酸化物、アルミニ
ウム酸化物、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物やフッ
化マグネシウムなどからなる絶縁膜１３ａ、１３ｂを形
成し、更にその上に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、セルロース樹脂などの高分子の
薄膜をガーゼやアセテート植毛布等でラビングして、液
晶をラビング方向にならべる配向制御膜１４ａ、１４ｂ
が形成されている。また、これら絶縁膜、配向制御膜
は、必ずしも２層でなく両方の性質を備えていれば単層
であっても良い。The two glass substrates 11a and 11b are respectively provided with In2 O3 , SnO2 or ITO (Indium-Tin Oxide; Indium-Tin Oxi).
The transparent electrodes 12a and 12b made of a thin film such as de) are covered. For example, silicon nitride, silicon carbide containing hydrogen, silicon oxide, boron nitride,
Forming insulating films 13a and 13b made of boron nitride containing hydrogen, cerium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, titanium oxide, magnesium fluoride, etc., and further forming polyvinyl alcohol, polyimide, polyamideimide Rubbing a thin film of a polymer such as polyester imide, polyparaxylene, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyamide, polystyrene, cellulose resin, etc. with a gauze or acetate flocking cloth and rubbing the liquid crystal Orientation control films 14a, 14b
Are formed. The insulating film and the orientation control film are not necessarily two layers but may be a single layer as long as they have both properties.
【００４３】この２枚のガラス基板１１ａ、１１ｂはス
ペーサー１６によって任意の間隔に保たれている。例え
ば所定の直径を持つシリカビーズ、アルミナビーズをス
ペーサーとしてガラス基板２枚で挟持し、周囲をシール
材、例えばエポキシ系接着材を用いて密封する方法があ
る。その他スペーサーとして高分子フィルムやガラスフ
ィバーを使用しても良い。この２枚がガラス基板の間に
強誘電性を示す液晶が封入され、強誘電性液晶層１５が
形成される。The two glass substrates 11a and 11b are kept at an arbitrary interval by a spacer 16. For example, there is a method in which silica beads or alumina beads having a predetermined diameter are sandwiched between two glass substrates as spacers, and the periphery is sealed with a sealing material, for example, an epoxy-based adhesive. Alternatively, a polymer film or glass fiber may be used as the spacer. A liquid crystal exhibiting ferroelectricity is sealed between the two glass substrates, and a ferroelectric liquid crystal layer 15 is formed.
【００４４】強誘電性液晶が封入された強誘電性液晶層
１５は一般には厚さ０．５〜２０μｍ、好ましくは１〜
５μｍである。The ferroelectric liquid crystal layer 15 in which the ferroelectric liquid crystal is encapsulated generally has a thickness of 0.5 to 20 μm, preferably 1 to 20 μm.
5 μm.
【００４５】実施例１ 透明電極のついたガラス基板上にＴｉ−Ｓｉ（１：１）
の薄膜をスピンコートで形成し、そのうえに日立化成
（株）製のポリアミド酸ＬＱ１８０２の１％ＮＭＰ溶液
をスピンナで塗布し、２７０℃で１時間焼成した。この
基板をラビングし、同じ処理をしたもう１枚の基板とラ
ビング方向が平行で、且つ交差方向が左で交差角度６°
になる様に１．５μｍのギャップを保って張り合わせ、
間隙に強誘電性液晶を注入、液晶素子を作成した。該セ
ルのプレチルト角は、クリスタルローテーション法によ
り測定したところ、１６°であった。用いた液晶は、フ
ェニルピリミジンを主成分とする混合液晶で、コーン角
は室温で、１５．４°、層の傾斜角１０．３°、Ｐｓは
６．８ｎｃ／ｃｍ2 であった。ｃｈピッチは、左ねじれ
で、ピッチの長さは、ｃｈ相の中心温度で１６μｍであ
った。Example 1 Ti-Si (1: 1) on a glass substrate with a transparent electrode
Was formed by spin coating, and a 1% NMP solution of polyamic acid LQ1802 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. was applied thereon using a spinner and baked at 270 ° C. for 1 hour. This substrate was rubbed, the rubbing direction was parallel to another substrate which had been subjected to the same processing, and the cross direction was left, and the cross angle was 6 °.
And stick together with a 1.5μm gap.
A ferroelectric liquid crystal was injected into the gap to produce a liquid crystal device. The pretilt angle of the cell was 16 ° as measured by a crystal rotation method. The liquid crystal used was a mixed liquid crystal containing phenylpyrimidine as a main component, with a cone angle of 15.4 ° at room temperature, a tilt angle of the layer of 10.3 °, and Ps of 6.8 nc / cm2 . The ch pitch was left-handed and the pitch length was 16 μm at the center temperature of the ch phase.
【００４６】該液晶素子を１００℃で５時間保持した
後、１分間に１℃の速度で徐冷し、室温下で顕微鏡観察
を行なったところ、初期配向状態で均一にＣ１配向が保
たれ、ほぼ全面がユニフォーム状態であった。After maintaining the liquid crystal element at 100 ° C. for 5 hours, the liquid crystal element was gradually cooled at a rate of 1 ° C. per minute and observed under a microscope at room temperature. As a result, the C1 alignment was uniformly maintained in the initial alignment state. Almost the entire surface was in a uniform state.
【００４７】見かけのチルト角はユニフォーム２状態間
で１１．０°であった。The apparent tilt angle was 11.0 ° between the uniform 2 states.
【００４８】波高値２４Ｖの矩形パルスを印加すると、
パルス幅１６μｓでユニフォーム間のスイッチングが起
こった。When a rectangular pulse having a peak value of 24 V is applied,
Switching between uniforms occurred with a pulse width of 16 μs.
【００４９】比較例１ 実施例１と全く同様に作成した液晶セルに、上記強誘電
性液晶を用いて、液晶素子を作成した。用いた液晶はフ
ェニルピリミジンを主成分とする混合液晶で、コーン角
は室温で１４．３°、層の傾斜角は９．６°、Ｐｓは
４．３ｎｃ／ｃｍ2 、ｃｈピッチは右ねじれで、ピッチ
の長さはｃｈ相の中心温度で３０μｍであった。Comparative Example 1 A liquid crystal cell was prepared using the above ferroelectric liquid crystal in a liquid crystal cell prepared in exactly the same manner as in Example 1. The liquid crystal used was a mixed liquid crystal containing phenylpyrimidine as a main component. The cone angle was 14.3 ° at room temperature, the tilt angle of the layer was 9.6 °, Ps was 4.3 nc / cm2 , and the ch pitch was right-handed. The pitch length was 30 μm at the center temperature of the ch phase.
【００５０】該液晶素子を１００℃で５時間保持した
後、１分間に１℃の速度で徐冷し、室温下で顕微鏡観察
を行なったところ、初期配向状態で位置軸配向性が悪化
し、均一配向状態が失われており、垂直配向状態をとり
暗視野しか得られない部分も出現した。均一配向状態が
失われていたため、波高値２４Ｖのパルスをパルス幅を
変えながら（１μｓ〜２０ｍｓ）印加しても、明確に全
面スイッチングは得られなかった。After maintaining the liquid crystal element at 100 ° C. for 5 hours, the liquid crystal element was gradually cooled at a rate of 1 ° C. per minute and observed under a microscope at room temperature. The uniform alignment state was lost, and there were some parts that took the vertical alignment state and could only obtain a dark field. Since the uniform alignment state was lost, even when a pulse having a peak value of 24 V was applied while changing the pulse width (1 μs to 20 ms), clear switching was not completely obtained.
【００５１】実施例２ 実施例１において交差方向が右で交差角度が６°になる
様にした他は、全く実施例１と同様に液晶セルを作成
し、間隙に、比較例１と同じ強誘電性液晶を注入、液晶
素子を作成した。Example 2 A liquid crystal cell was prepared in the same manner as in Example 1 except that the crossing direction was right and the crossing angle was 6 °. Dielectric liquid crystal was injected to form a liquid crystal element.
【００５２】該液晶素子を実施例１と全く同様に１００
℃に保持、徐冷をし、室温下で顕微鏡観察を行なったと
ころ、初期配向状態で均一にＣ１配向が保たれていた。
約９０％がスプレイ状態で残りの約１０％がユニフォー
ム状態であった。見かけのチルト角はユニフォーム２状
態間で１０．６°であった。The liquid crystal element was set to 100
C., slowly cooled, and observed with a microscope at room temperature. As a result, it was found that the C1 orientation was uniformly maintained in the initial orientation state.
About 90% were in the spray state and about 10% were in the uniform state. The apparent tilt angle was 10.6 ° between the uniform 2 states.
【００５３】波高値２４Ｖの矩形パルスを印加すると、
パルス幅３５μｓでユニフォーム間のスイッチングが起
こった。When a rectangular pulse having a peak value of 24 V is applied,
Switching between uniforms occurred with a pulse width of 35 μs.
【００５４】比較例２ 実施例２と全く同様に作成したセルに、実施例１と同じ
強誘電性液晶を注入、液晶素子を作成した。Comparative Example 2 The same ferroelectric liquid crystal as in Example 1 was injected into a cell prepared in exactly the same manner as in Example 2 to form a liquid crystal element.
【００５５】該液晶素子を実施例１と全く同じ１００℃
に保持、徐冷をし、室温下で顕微鏡観察を行なったとこ
ろ、初期配向状態で一軸配向性が悪化、均一配向が失わ
れ、約８０％の部分が、暗視野しか得られない垂直配向
状態であった。均一配向状態が失われていたため、波高
値２４Ｖのパルスをパルス幅を変えながら（１μｓ〜２
０ｍｓ）印加しても明確に全面スイッチングは得られな
かった。The liquid crystal element was heated to 100 ° C.
And then slowly cooled and observed under a microscope at room temperature. As a result, the uniaxial orientation deteriorated in the initial alignment state, the uniform alignment was lost, and about 80% of the vertical alignment state where only a dark field was obtained. Met. Since the uniform alignment state was lost, a pulse having a peak value of 24 V was changed while changing the pulse width (1 μs to 2 μm).
0 ms) Even when the voltage was applied, no clear switching was obtained.
【００５６】以上、実施例１・２、比較例１・２から、
一軸性配向処理の交差方向と、該カイラルスメテッィク
液晶のコレステリックのらせんのねじれ方向が一致した
場合、均一配向性及びスイッチング性が良好になること
がわかった。As described above, from Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2,
It was found that when the crossing direction of the uniaxial orientation treatment and the twist direction of the cholesteric helix of the chiral smectic liquid crystal coincided, the uniform orientation and the switching property were improved.
【００５７】実施例３ 透明電極のついたガラス基板上に、Ｔｉ−Ｓｉ（１：
１）の薄膜をスピンコートで形成し、そのうえに日立化
成（株）製のポリアミド酸ＬＱ１８０２の１％ＮＭＰ溶
液をスピンナで塗布し、２７０℃で１時間焼成した。こ
の基板をラビングし、同じ処理をしたもう１枚の基板と
ラビング方向が並行で、且つ、交差方向が負（左）で、
交差角度が６°になる様に１．５μｍのギャップを保っ
て張り合わせ、間隙に強誘電性液晶を注入、液晶素子を
作成した。該セルのプレチルト角は、クリスタルローテ
ーション法により測定した結果、１４．２°であった。
用いた液晶は、フェニルピリミジンを主成分とする混合
液晶で、コーン角は、室温で１４°、層の傾斜角は９．
２°、Ｐｓの極性は負で、大きさは６ｎｃ／ｃｍ２であ
った。Example 3 On a glass substrate provided with a transparent electrode, Ti-Si (1:
The thin film of 1) was formed by spin coating, and then a 1% NMP solution of polyamic acid LQ1802 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. was applied by a spinner and baked at 270 ° C. for 1 hour. This substrate was rubbed, and the rubbing direction was parallel to another substrate that had been subjected to the same processing, and the cross direction was negative (left).
A 1.5-μm gap was maintained so that the intersection angle was 6 °, and a ferroelectric liquid crystal was injected into the gap to form a liquid crystal element. The pretilt angle of the cell was 14.2 ° as measured by a crystal rotation method.
The liquid crystal used was a mixed liquid crystal containing phenylpyrimidine as a main component, the cone angle was 14 ° at room temperature, and the tilt angle of the layer was 9.
At 2 °, the polarity of Ps was negative and the size was 6 nc / cm2 .
【００５８】該液晶素子を１００℃で５時間保持した
後、１分間に１℃の速度で徐冷し、室温下で顕微鏡観察
を行なったところ、初期配向状態でＣ１配向が保たれ約
９９．５％がユニフォーム状態、残りの０．５％がスプ
レイ状態であった。After maintaining the liquid crystal element at 100 ° C. for 5 hours, the liquid crystal element was gradually cooled at a rate of 1 ° C. per minute, and observed under a microscope at room temperature. 5% was in the uniform state and the remaining 0.5% was in the spray state.
【００５９】見かけのチルト角は、ユニフォーム２状態
間で１１．２°であった。The apparent tilt angle was 11.2 ° between the uniform 2 states.
【００６０】波高値２４Ｖの矩形パルスを印加すると、
パルス幅２０μｓでユニフォーム間のスイッチングが起
こった。When a rectangular pulse having a peak value of 24 V is applied,
Switching between uniforms occurred with a pulse width of 20 μs.
【００６１】比較例３ 交差方向が正（右）で交差角度が６°になる様にした他
は、全く実施例３と同様に液晶セルを作成した。この液
晶セルに実施例３で用いた強誘電性液晶を注入し、液晶
素子を作成した。Comparative Example 3 Cross direction is positive (right) and cross angle is 6 °
Produced a liquid crystal cell in the same manner as in Example 3. This liquid
The ferroelectric liquid crystal used in Example 3 was injected into the crystal cell,
A device was created.
【００６２】この液晶素子を実施例と全く同様に１００
℃に保持、徐冷、室温下で顕微鏡観察を行なったとこ
ろ、初期配向状態でＣ１配向は保たれていたが、約９５
％がスプレイ状態、残りの５％がユニフォーム状態であ
った。This liquid crystal element was made 100
C., slowly cooled, and observed under a microscope at room temperature. As a result, the C1 orientation was maintained in the initial orientation state.
% Was in the spray state and the remaining 5% was in the uniform state.
【００６３】見かけのチルト角は、ユニフォーム２状態
間で１１．１°であった。この液晶素子に波高値２４Ｖ
のパルスを印加したところ、スプレイ状態が安定のため
ユニフォーム２状態間のスイッチングが起こりにくくな
り、得られた閾値は７５μｓと実施例３よりかなり遅く
なった。The apparent tilt angle was 11.1 ° between the uniform 2 states. This liquid crystal element has a peak value of 24 V
When the pulse was applied, switching between the uniform 2 states became difficult because the spray state was stable, and the obtained threshold value was 75 μs, which was considerably slower than that of the third embodiment.
【００６４】実施例３、比較例３からわかる通り、Ｐｓ
の極性が負の場合、上下基板の交差角は、負の方向の方
が、ユニフォーム配向性、及びユニフォーム配向下での
スイッチング特性が良好であることがわかった。As can be seen from Example 3 and Comparative Example 3, Ps
It was found that when the polarity of was negative, the crossing angle between the upper and lower substrates was better in the negative direction in the uniform orientation and the switching characteristics under the uniform orientation.
【００６５】実施例４ 比較例３と同様に作成したセルに、フェニルピリミジン
を主成分とする混合液晶でコーン角は室温で１３．５
°、層の傾斜角は室温で１０°、Ｐｓの極性は正で大き
さは、１．０ｎｃ／ｃｍ2であった。Example 4 A cell prepared in the same manner as in Comparative Example 3 was charged with a mixed liquid crystal containing phenylpyrimidine as a main component at a cone angle of 13.5 at room temperature.
°, the inclination angle of the layer was 10 ° at room temperature, the polarity of Ps was positive and the size was 1.0 nc / cm2 .
【００６６】該液晶素子を実施例３と同様に１００℃で
保持、徐冷、室温下で顕微鏡観察を行なったところ、初
期配向状態でＣ１配向が保たれ約９５％がユニフォーム
状態、残りの約５％がスプレイ状態であった。The liquid crystal device was maintained at 100 ° C., slowly cooled, and observed under a microscope at room temperature in the same manner as in Example 3. As a result, the C1 alignment was maintained in the initial alignment state, about 95% was in the uniform state, and the remaining 5% were in the spray state.
【００６７】見かけのチルト角は、ユニフォーム２状態
間で１０．７°であった。The apparent tilt angle was 10.7 ° between the uniform 2 states.
【００６８】この液晶素子に波高値２４Ｖの矩形パルス
を印加すると、パルス幅９５μｓでユニフォーム状態間
のスイッチングが起こった。When a rectangular pulse having a peak value of 24 V was applied to this liquid crystal element, switching between the uniform states occurred with a pulse width of 95 μs.
【００６９】比較例４ 実施例３と同様に作成したセルに、実施例４で使用した
液晶を注入し、液晶素子を作成した。Comparative Example 4 A cell prepared in the same manner as in Example 3 was used in Example 4.
Liquid crystal was injected to form a liquid crystal element.
【００７０】該液晶素子を実施例３と同様に保持し、徐
冷を行ない、室温下で顕微鏡観察を行なったところ、初
期配向状態でＣ１配向が保たれ約９０％がスプレイ状
態、残りの１０％がユニフォーム状態であった。The liquid crystal element was held in the same manner as in Example 3, cooled slowly, and observed under a microscope at room temperature. As a result, the C1 alignment was maintained in the initial alignment state, about 90% was in the spray state, and the remaining 10% was in the splay state. % Were in uniform.
【００７１】見かけのチルト角は、ユニフォーム２状態
間で１０．７°であった。The apparent tilt angle was 10.7 ° between the uniform 2 states.
【００７２】この液晶素子に波高値２４Ｖの矩形パルス
を印加したところ、スプレイ状態が安定のため、ユニフ
ォーム２状態間のスイッチングが起こりにくくなり、得
られた閾値は２００μｓと、実施例４よりかなり遅くな
った。When a rectangular pulse having a peak value of 24 V was applied to this liquid crystal element, the switching between the uniform 2 states became difficult to occur because the spray state was stable, and the obtained threshold value was 200 μs, which is considerably slower than that of the fourth embodiment. became.
【００７３】実施例４、比較例４からわかる通り、Ｐｓ
の極性が正の場合、上下基板の交差方向は正の方向の方
がユニフォーム配向性及びユニフォーム配向下でのスイ
ッチング特性が良好であることがわかった。As can be seen from Example 4 and Comparative Example 4, Ps
It was found that when the polarity was positive, the uniform orientation and the switching characteristics under the uniform orientation were better in the positive direction of the intersection of the upper and lower substrates.
【００７４】以上、実施例３・４、比較例３・４から、
上下基板の一軸配向処理の交差方向の極性と、カイラル
スメテッィク液晶の自発分極の極性の積が正になる関係
を有し、且つ、カイラルスメテッィク液晶液晶がΘ＜α
＋δで見かけのチルト角が、Θ＞θａ ＞Θ／２の関係
を有する液晶素子は、ユニフォーム配向性及びユニフォ
ーム配向下でのスイッチング特性が大変良好であるとい
うことがわかった。 実施例５ 透明電極を設けたガラス基板上にＴｉ−Ｓｉ（１：１）
の薄膜をスピンコートで形成し、その上に、日立化成
（株）製のポリアミド酸ＬＱ１８０２の１％ＮＭＰ溶液
をスピンナで塗布し、２７０℃で１時間焼成した。この
基板をラビングし、同じ処理をしたもう１枚の基板とラ
ビング方向が平行且つ交差方向が負でクロス角度の大き
さが１０°、即ちクロス角−１０°（以下極性は数字の
前に「＋」又は「−」で示す）になる様に１．５μｍの
ギャップを保って貼り合わせ、間隙にカイラルスメクテ
ィック液晶を注入、液晶素子を作成した。該セルのプレ
チルト角は、前述のクリスタルローテーション法により
測定した結果１７．１°であった。As described above, from Examples 3.4 and Comparative Examples 3.4,
The product of the cross direction polarity of the upper and lower substrates in the cross direction and the polarity of the spontaneous polarization of the chiral smectic liquid crystal is positive, and the chiral smectic liquid crystal has Θ <α.
It has been found that a liquid crystal element having an apparent tilt angle of Θ>θa> Θ / 2 at + δ has very good uniform orientation and switching characteristics under uniform orientation. Example 5 Ti-Si (1: 1) on a glass substrate provided with a transparent electrode
Was formed by spin coating, and a 1% NMP solution of polyamic acid LQ1802 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. was applied thereon by a spinner and baked at 270 ° C. for 1 hour. This substrate was rubbed, and the rubbing direction was parallel to the other substrate subjected to the same processing, the crossing direction was negative, and the cross angle was 10 °, that is, the cross angle was −10 ° (hereinafter, the polarity is indicated by “ (Indicated by "+" or "-") with a 1.5 μm gap maintained, and chiral smectic liquid crystal was injected into the gap to produce a liquid crystal element. The pretilt angle of the cell was 17.1 ° as measured by the above-described crystal rotation method.
【００７５】本実施例に用いた液晶はフェニルピリミジ
ンを主成分とする混合液晶でカイラルスメクティック相
上限温度から３０℃下の温度（以下「Ｔｃ−３０℃」と
記す）において、コーン角Θは、１５°、層の傾斜角
は、１０．３°、Ｐｓの極性は負で大きさは５．９ｎｃ
／ｃｍ２ であった。Ｃｈピッチは。左ねじれでピッチ
の長さはＣｈ相の中心温度で１９μｍであった。The liquid crystal used in this example was a mixed liquid crystal containing phenylpyrimidine as a main component, and at a temperature 30 ° C. below the chiral smectic phase upper limit temperature (hereinafter referred to as “Tc−30 ° C.”), the cone angle Θ 15 °, the inclination angle of the layer is 10.3 °, the polarity of Ps is negative and the size is 5.9 nc.
/ Cm2 . Ch pitch? The pitch length was 19 μm at the center temperature of the Ch phase due to left-hand twist.
【００７６】該液晶素子を１００℃で５時間保持した
後、１分間に１℃の速度で徐冷し、室温下で顕微鏡観察
を行なったところ、初期配向状態でＣ１配向が保たれ、
ほぼ全面がユニフォーム状態であった。見かけのチルト
角αはユニフォーム２状態間で１０．８°であった。After holding the liquid crystal element at 100 ° C. for 5 hours, the liquid crystal element was gradually cooled at a rate of 1 ° C. per minute and observed under a microscope at room temperature. As a result, the C1 alignment was maintained in the initial alignment state.
Almost the entire surface was in a uniform state. The apparent tilt angle α was 10.8 ° between the uniform 2 states.
【００７７】波高値１５Ｖの矩形パルスを印加するとパ
ルス幅１５μｓでユニフォーム間のスイッチングが起こ
った。When a rectangular pulse having a peak value of 15 V was applied, switching between uniforms occurred with a pulse width of 15 μs.
【００７８】比較例５ クロス角が−２°になる様にした他は全く実施例５と同
様に液晶セルを作成した。この液晶セルに実施例５で用
いたカイラルスメクティック液晶を注入し液晶素子を作
成した。Comparative Example 5 A liquid crystal cell was prepared in the same manner as in Example 5 except that the cross angle was changed to -2 °. The chiral smectic liquid crystal used in Example 5 was injected into this liquid crystal cell to form a liquid crystal element.
【００７９】この液晶素子を実施例５と全く同様に１０
０℃でエージング、徐冷した後室温において顕微鏡観察
したところ、初期配向状態でＣ１配向は保たれていた
が、約７０％がスプレイ状態、残りの３０％がユニフォ
ーム状態であった。この液晶素子に波高値１５Ｖの矩形
パルスを印加したところ、スプレイ状態が安定のため、
ユニフォーム２状態間のスイッチングが起こりにくくな
り、得られたしきい値は３１μｓとなった。This liquid crystal element was replaced with 10
After aging at 0 ° C. and slow cooling, microscopic observation at room temperature revealed that the C1 orientation was maintained in the initial orientation state, but about 70% was in the spray state and the remaining 30% was in the uniform state. When a rectangular pulse having a peak value of 15 V was applied to this liquid crystal element, the spray state was stable.
Switching between the uniform 2 states became difficult to occur, and the obtained threshold value was 31 μs.
【００８０】比較例６〜１０ それぞれクロス角を−６°、−４°、−２°、０°、＋
６°とした他は全く実施例５と同様に液晶セルを作成
し、それぞれの液晶セルに実施例５で用いたカイラルス
メクティック液晶を注入し、液晶素子を作成、実施例５
と全く同様の実験を行なった。結果を下に示す。Comparative Examples 6 to 10 The cross angles were -6 °, -4 °, -2 °, 0 °, and +, respectively.
A liquid crystal cell was prepared in the same manner as in Example 5 except that the angle was set to 6 °, and the chiral smectic liquid crystal used in Example 5 was injected into each liquid crystal cell to prepare a liquid crystal element.
The same experiment was performed. The results are shown below.
【００８１】[0081]
【表１】実施例５、比較例５〜１０よりＴｃ−３０℃における｜
Ｐｓ｜が５．９ｎｃ／ｃｍ2 である場合、｜クロス角｜
≧４°で良好なユニフォーム配向性、及びユニフォーム
でのスイッチング特性を示すことがわかった。[Table 1] From Example 5 and Comparative Examples 5 to 10 at Tc-30 ° C. |
When Ps | is 5.9 nc / cm2 , | Cross angle |
It was found that when ≧ 4 °, good uniform orientation and uniform switching characteristics were exhibited.
【００８２】実施例６ 比較例５と全く同様な方法（クロス角−２°）で液晶セ
ルを作成した。該セルに下記特性をもつ、フェニルピリ
ミジンを主成分とする液晶を注入、実施例５と全く同様
に１００℃でエージング、徐冷し、室温で顕微鏡観察を
行なった。Example 6 A liquid crystal cell was prepared in exactly the same manner as in Comparative Example 5 (cross angle -2 °). A liquid crystal having the following characteristics and containing phenylpyrimidine as a main component was injected into the cell, aged at 100 ° C., cooled slowly, and observed with a microscope at room temperature in exactly the same manner as in Example 5.
【００８３】コーン角：１４．５°， Ｐｓ（Ｔｃ−３０℃における）：−０．９ｎｃ／ｃｍ2 δ ：９．８° Ｃｈピッチ：左ねじれ ３７μｍ（Ｃｈ中心温度） 初期配向状態で全面Ｃ１配向が保たれ、ほぼ全面がユニ
フォーム状態であった。見かけのチルト角はユニフォー
ム２状態間で１０．３°であった。この液晶素子に波高
値２５Ｖの矩形パルスを印加するとパルス幅４５μｓで
ユニフォーム間のスイッチングが起こった。Cone angle: 14.5 °, Ps (at Tc−30 ° C.): −0.9 nc / cm2 δ: 9.8 ° Ch pitch: left-handed twist 37 μm (Ch center temperature) The orientation was maintained, and almost the entire surface was in a uniform state. The apparent tilt angle was 10.3 ° between the uniform 2 states. When a rectangular pulse having a peak value of 25 V was applied to this liquid crystal element, switching between uniforms occurred with a pulse width of 45 μs.
【００８４】比較例１１〜１６ クロス角をそれぞれ−１０°、−６°、−４°、０°、
＋４°、＋６°とした他は、全く実施例５と同様に液晶
セルを作成し、実施例６で用いた液晶を注入し、液晶素
子を作成した。実施例５と全く同様の実験を行なった。
結果を下に示す。Comparative Examples 11 to 16 The cross angles were -10 °, -6 °, -4 °, 0 °,
A liquid crystal cell was prepared in the same manner as in Example 5 except that the angles were set to + 4 ° and + 6 °, and the liquid crystal used in Example 6 was injected to prepare a liquid crystal element. The same experiment as in Example 5 was performed.
The results are shown below.
【００８５】[0085]
【表２】実施例６、比較例１１〜１６よりＴｃ−３０℃における
｜Ｐｓ｜が０．９ｎｃ／ｃｍ2 である場合、｜クロス角
｜＜４°で良好なユニフォーム配向性、及びユニフォー
ムでのスイッチング特性を示すことがわかった。[Table 2] From Example 6 and Comparative Examples 11 to 16, when | Ps | at Tc-30 ° C. is 0.9 nc / cm2 , good uniform orientation at | cross angle | <4 ° and switching characteristics in the uniform are obtained. It turned out to show.
【００８６】実施例７〜１１ 実施例５とほぼ同様な方法で作成したセルに、Ｐｓの異
なる液晶を注入しユニフォーム配向性を調べた。結果を
下に示す。Examples 7 to 11 Liquid crystals having different Ps were injected into cells prepared in substantially the same manner as in Example 5, and uniform alignment was examined. The results are shown below.
【００８７】[0087]
【表３】実施例７〜１１からわかる通り、Ｔｃ−３０℃における
｜Ｐｓ｜＞２ｎｃ／ｃｍ2 の時、｜クロス角｜≧４°、
また、｜Ｐｓ｜＜２ｎｃ／ｃｍ2 の時、｜クロス角｜＜
４°でかつ、Ｃｈピッチのねじれ方向がクロスラビング
の交差方向と同じの時ユニフォーム配向性が向上するこ
とがわかった。[Table 3] As can be seen from Examples 7 to 11, when | Ps |>2 nc / cm2 at Tc-30 ° C., | Cross angle | ≧ 4 °,
When | Ps | <2 nc / cm2 , | cross angle | <
It was found that the uniform orientation improved when the twist direction of the Ch pitch was 4 ° and the cross direction of the cross rubbing was the same.
【００８８】[0088]
【発明の効果】本発明の液晶素子は、ユニフォーム配向
下でのスイッチング特性が良好で、該ユニフォーム配向
が安定して得られ、高コントラストで高品質の表示を行
うことができる。The liquid crystal element of the present invention has good switching characteristics under uniform orientation, and can stably obtain the uniform orientation, and can perform high-contrast, high-quality display.
【図１】本発明の液晶素子の一例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating one example of a liquid crystal element of the present invention.
【図２】Ｃ１及びＣ２の２種類の配向状態の説明図であ
る。FIG. 2 is an explanatory diagram of two types of orientation states C1 and C2.
【図３】Ｃ１及びＣ２配向でのコーン角、プレチルト角
及び層傾斜角の関係を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship among a cone angle, a pretilt angle, and a layer inclination angle in C1 and C2 orientations.
１１ａ、１１ｂ 基板 １２ａ、１２ｂ 透明電極 １３ａ、１３ｂ 絶縁膜 １４ａ、１４ｂ 配向制御膜 １５ 強誘電性液晶 １６ スペーサ １７ａ、１７ｂ 偏光板 ２１ 液晶層 ２２ Ｃ１配向状態 ２３ Ｃ２配向状態 11a, 11b Substrate 12a, 12b Transparent electrode 13a, 13b Insulating film 14a, 14b Alignment control film 15 Ferroelectric liquid crystal 16 Spacer 17a, 17b Polarizing plate 21 Liquid crystal layer 22 C1 alignment state 23 C2 alignment state
フロントページの続き (72)発明者 水野 祐 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 朝岡 正信 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 寺田 匡宏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−252624（ＪＰ，Ａ)Continued on the front page (72) Inventor Yu Mizuno 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Masanobu Asaoka 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Masahiro Terada 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) References JP-A-3-252624 (JP, A)
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| JP4-105272 | 1992-04-01 | ||
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