JPH0451022A - Liquid crystal alignment method - Google Patents

Liquid crystal alignment method

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Publication number
JPH0451022A
JPH0451022A JP15767890A JP15767890A JPH0451022A JP H0451022 A JPH0451022 A JP H0451022A JP 15767890 A JP15767890 A JP 15767890A JP 15767890 A JP15767890 A JP 15767890A JP H0451022 A JPH0451022 A JP H0451022A
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JP
Japan
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liquid crystal
voltage
phase
layer
chiral smectic
Prior art date
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Pending
Application number
JP15767890A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Kino
正博 城野
Keizo Ito
恵造 伊藤
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.)
Kashima Oil Co Ltd
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Kashima Oil Co Ltd
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Kashima Oil Co Ltd, Mitsubishi Gas Chemical Co Inc filed Critical Kashima Oil Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカイラルスメクチック相を有する液晶またはそ
の液晶組成物を用いた液晶表示索子に於ける、改良され
た液晶の配向方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an improved method for aligning liquid crystal in a liquid crystal display element using a liquid crystal having a chiral smectic phase or a liquid crystal composition thereof.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

カイラルスメクチックC相を有する液晶(以下、これを
強誘電性液晶と呼ぶ)を利用する表面安定化型強誘電性
液晶(SSFLC)素子は、高速応答であること、メモ
リー性を有すること、パルス電圧に対して明確なしきい
値を有することより、ネマチック液晶を用いた液晶素子
に代わる新しい表示素子として注目を集め、盛んに研究
されている。
Surface-stabilized ferroelectric liquid crystal (SSFLC) devices that utilize liquid crystals with a chiral smectic C phase (hereinafter referred to as ferroelectric liquid crystals) are characterized by high-speed response, memory properties, and pulse voltage. Because it has a clear threshold value, it has attracted attention as a new display element to replace liquid crystal elements using nematic liquid crystals, and is being actively researched.

これとは別に、近年新しいスメクチック相として見いだ
された反強誘電性カイラルスメクチックC相を有する液
晶(以下、これを反強誘電性液晶と呼ぶ)を利用した液
晶表示素子に関する研究が行なわれている(Jspnn
ese Journalof Applied Phy
sics 、Vol 、27.pp 、L729 。
Separately, research is being conducted on liquid crystal display elements that utilize liquid crystals having an antiferroelectric chiral smectic C phase (hereinafter referred to as antiferroelectric liquid crystals), which has been recently discovered as a new smectic phase. (Jspnn
ese Journal of Applied Phys.
sics, Vol, 27. pp, L729.

1988)。この素子の特徴としては、王女定状態間の
スイッチングを行うこと、明確なしきい値特性を有する
こと、良好なメモリー性を有すること、層構造が電界に
よりスイッチングすること等が挙げられる。
1988). Characteristics of this device include switching between fixed states, clear threshold characteristics, good memory properties, and layered structure that is switched by an electric field.

反強誘電性液晶素子における印加電圧とチルト角の関係
を第1図に示す。この図より、反強誘電性液晶素子には
3つの安定な状態が存在する事がわかる。すなわち、強
誘電性液晶素子で見られる2つのユニフォーム状態(t
)、Ul)と第三状態である。この第三状態が反強誘電
性カイラルスメクチックC相であることをChanda
niらが報告しティる(Japanese Joarn
al of Applied Phys −1cs、V
ol、28.ppJL1261.1989.Japan
ese  Jour −nal of Applied
 Physics 、Vol 、 28.pp、L 1
265 #1989)。このように反強誘電性液晶素子
でハJI!三安定状態間のスイッチングが起こる。また
、第1図において鶴えば、正の電圧を徐々に印加してい
った場合、チルト角はA −B −C−Dと変化するが
、チルト角は、印加電圧が0(■)からVl(V)まで
は殆ど変化せず、印加電圧がVl(V)を越えたとき大
きく変化する。次に、電圧を徐々に下げていつた場合、
チルト角はD −E −F−Aと変化するが、この場合
も印加電圧がV2(V)になるまではチルト角は殆ど変
化せず、印加電圧が■2より小さくなった時大きく変化
する。同様のことが、負の電圧を印加した場合にもおこ
る。このように、反強誘電性液晶素子は印加電圧に対し
明確なしきい値を有する。更に、電圧を上げる過程での
しきい値Vl(V)と電圧を下げる過程でのしきい値V
2(V)とが異なる事より、反強誘電性液晶素子にはメ
モリー性がある事がわかる。
FIG. 1 shows the relationship between applied voltage and tilt angle in an antiferroelectric liquid crystal element. From this figure, it can be seen that there are three stable states in the antiferroelectric liquid crystal element. In other words, two uniform states (t
), Ul) and the third state. Chanda shows that this third state is an antiferroelectric chiral smectic C phase.
Ni et al. reported (Japanese Joan
al of Applied Phys-1cs, V
ol, 28. ppJL1261.1989. Japan
ese Jour-nal of Applied
Physics, Vol. 28. pp, L 1
265 #1989). In this way, with antiferroelectric liquid crystal elements, HaJI! Switching between three stable states occurs. In addition, in Figure 1, if a positive voltage is gradually applied, the tilt angle changes from A - B - C - D, but the tilt angle changes from 0 (■) to Vl (V), there is almost no change, and when the applied voltage exceeds Vl (V), there is a large change. Next, if you gradually lower the voltage,
The tilt angle changes as D -E -F-A, but in this case too, the tilt angle hardly changes until the applied voltage reaches V2 (V), and changes significantly when the applied voltage becomes smaller than ■2. . The same thing happens when a negative voltage is applied. In this way, the antiferroelectric liquid crystal element has a clear threshold value with respect to the applied voltage. Furthermore, the threshold value Vl (V) in the process of increasing the voltage and the threshold value V in the process of decreasing the voltage
2 (V), it can be seen that the antiferroelectric liquid crystal element has memory properties.

反強誘電性液晶の層構造についてはJapaneseJ
ournal of Applied Physics
 、 Vol 、 2g。
For information on the layer structure of antiferroelectric liquid crystals, see JapaneseJ.
Internal of Applied Physics
, Vol., 2g.

pp、 L119e 1989. Japanese 
Journal ofApplied Physics
 、 Vol 、29.pp、Llll、1990に詳
細に報告されている。すなわち1反強誘電性液晶を等方
相から徐冷し反強誘電性カイラルスメクチックC相(S
CA )  にした場合、その層構造は従来のカイラル
スメクチックC相と同様に、基板に対して「<」の字形
をしたシェブロン構造をしている(第2−1図)。この
素子に大きな電圧を印加すると層は変形し、基板に対し
て概ね垂直であるブックシェルフ構造へと変化する(第
2−b図)。電圧を切ると層は再びシェブロン構造へと
戻るが、基板に対する層の傾き角βは初めの時より小さ
くなっている(第2−C図)。この後、電圧のオン書オ
フを行うことによりil!!2−b図と第2−C図の層
間で可逆的なスイッチングを行うことができる。この層
のスイッチングに必要な電圧は、当初層構造をシェブロ
ン(箪2−1図)からブックシェルフ(第2−b図)に
変化させるのに必要であった電圧より小さくてよい。具
体的には、ユニフォーム状態では層はブックシェルフ構
造、第三状態ではシェブロン構造をしており、層間のス
イッチングは第1図のチルト角の履歴曲it化従って起
こるため、液晶分子のスイッチングに必要な電圧でよい
(V/以上)。また、このような層構造の変化は、偏光
!!徽峻下におけるテクスチャー(組織)変化としても
観察できることが知られている(Japanese J
ournal ofApplied Physics 
、 Vol 、 29. pp、 Llllsl 99
0)。比較的厚いセル(5μm)でのテクスチャー変化
を第3図に示した。当初のシェブロン構造(第’l−a
図)のテクスチャーは楕円−双曲線型のフォーカルコニ
ツクスで特徴づけられる(第3−a図)。一方、ブック
シェルフ構造(第2−b図)および傾きの小さなシェブ
ロン構造(第2−C図)のテクスチャーは、線状のフォ
ーカルコニツクス様欠陥(第3−b図)と放物線型フォ
ーカルコニツクス(第3−C図)としてそれぞれ特徴づ
けられる。層をスイッチングさせると、テクスチャーは
第3−b図と第3−c図との間で交互に変化する。
pp, L119e 1989. Japanese
Journal of Applied Physics
, Vol., 29. pp, Lllll, 1990. That is, 1 antiferroelectric liquid crystal is gradually cooled from the isotropic phase to the antiferroelectric chiral smectic C phase (S
CA), the layer structure has a chevron structure in the shape of a "<" with respect to the substrate, similar to the conventional chiral smectic C phase (Fig. 2-1). When a large voltage is applied to the device, the layer deforms into a bookshelf structure that is generally perpendicular to the substrate (Figure 2-b). When the voltage is removed, the layer returns to the chevron structure again, but the tilt angle β of the layer with respect to the substrate is smaller than at the beginning (Figure 2-C). After this, by turning the voltage on and off, il! ! Reversible switching can be performed between the layers of FIG. 2-b and FIG. 2-c. The voltage required to switch this layer may be less than the voltage originally required to change the layer structure from a chevron (Figure 2-1) to a bookshelf (Figure 2-b). Specifically, in the uniform state, the layers have a bookshelf structure, and in the third state, they have a chevron structure, and switching between layers occurs due to the hysteresis curve of the tilt angle shown in Figure 1, which is necessary for switching of liquid crystal molecules. A suitable voltage is sufficient (V/ or more). In addition, such a change in layer structure can lead to polarization! ! It is known that it can also be observed as a change in texture (tissue) under the bulge (Japanese J
our own of Applied Physics
, Vol., 29. pp, Lllllsl 99
0). The texture change in a relatively thick cell (5 μm) is shown in FIG. The original chevron structure (no.
The texture of Fig. 3) is characterized by elliptic-hyperbolic focal conics (Fig. 3-a). On the other hand, the textures of the bookshelf structure (Figure 2-b) and the chevron structure with a small slope (Figure 2-C) are composed of linear focal conics-like defects (Figure 3-b) and parabolic focal conics-like defects. (Figure 3-C). By switching the layers, the texture alternates between Figures 3-b and 3-c.

反強誘電性カイラルスメクチックC相(SC2)を有す
る液晶として、4−(1−メチルへプチロキシカルポニ
ル)フェニル 4′−オフチロ牟シビフェニルー4−カ
ルボキシレート(以下MHPOBCと略す)が知られて
いるが、その構造式壇よび相転移温度は以下の通りであ
る。
4-(1-Methylheptyloxycarponyl)phenyl 4'-oftyromutyrosibiphenyl-4-carboxylate (hereinafter abbreviated as MHPOBC) is known as a liquid crystal having an antiferroelectric chiral smectic C phase (SC2). , its structural formula and phase transition temperature are as follows.

4I      壷     ◆ 。4.、.5 x 、5 c 、 S C、S IA 
 はそれぞれ^ スメクチック人相、カイラルスメクチックC相、反ti
電性カイラルスメクチックC相、反強誘電性カイラルス
メクチックI相を表す。MHPOBC(0層構造に関し
ては、Proceedi ng ofThe 9th 
International display Re5
earchConference 、pp−22e Q
ct 、 16−18,1989.Kyot。
4I jar ◆. 4. ,.. 5 x, 5 c, S C, S I A
are respectively ^ smectic physiognomy, chiral smectic C phase, and antiti
Represents electric chiral smectic C phase and antiferroelectric chiral smectic I phase. MHPOBC (Proceeding ofThe 9th
International display Re5
searchConference, pp-22e Q
ct, 16-18, 1989. Kyot.

にX線回折の結果をもとに、前述したような暦のスイッ
チングが起こることか報告されている。
Based on the results of X-ray diffraction, it has been reported that the above-mentioned calendar switching occurs.

y4回折による液晶の層構造解析は、近年にな1て盛ん
に研究されるようになってきた。その結果、第5図に示
すX線回折測定系を用いて得られたX線回折パターンと
層構造とは以下の関係になることが明らかとなっている
。すなわち、シェブロン構造を有する液晶素子のX線回
折パターンは、第6図−0V(1)に示すように、通常
2つのピークを有する。これに対し、ブックシェルフ構
造を有する液晶素子のX線回折パターンは、第6図−5
0V(I)に示すように通常鋭い単一のピークを有する
Layer structure analysis of liquid crystals using y4 diffraction has recently become a subject of active research. As a result, it has been revealed that the X-ray diffraction pattern obtained using the X-ray diffraction measurement system shown in FIG. 5 and the layer structure have the following relationship. That is, the X-ray diffraction pattern of a liquid crystal element having a chevron structure usually has two peaks, as shown in FIG. 6-0V(1). In contrast, the X-ray diffraction pattern of a liquid crystal element with a bookshelf structure is
It usually has a sharp single peak as shown at 0V(I).

強誘電性液晶の場合、その層構造は電界により若干の変
形を受けることはすでに報告されているが(Jipat
+ege Journstl of AppliedP
bysi as e Vol 、28.pp 、L4B
3.1989)、前述したような層のスイッチング(可
逆的な変形)は未だ報告されていない。
In the case of ferroelectric liquid crystals, it has already been reported that the layer structure undergoes some deformation due to electric fields (Jipat et al.
+ege Journal of AppliedP
bysi ase Vol, 28. pp, L4B
3.1989), layer switching (reversible deformation) as described above has not yet been reported.

層構造を有するカイラルスメクチック相を利用した液晶
素子の大きな問題点の1つは、機械的シ首ツク等により
配向が乱れた場合、層構造を有さない従来のネマチック
液晶のように容易に配向が修復しないことである。この
ため、カイラルスメクチック相を利用した液晶素子では
、配向が乱れた場合には、液晶が等1相になるまで素子
を一旦加熱し、その後徐冷し再配向を行わなければなら
ないという欠点を有していた。
One of the major problems with liquid crystal devices that utilize a chiral smectic phase that has a layered structure is that when the alignment is disturbed by mechanical shock, etc., it cannot be easily aligned like a conventional nematic liquid crystal that does not have a layered structure. is not repaired. For this reason, liquid crystal devices that utilize a chiral smectic phase have the disadvantage that if the alignment is disturbed, the device must be heated until the liquid crystal becomes a single phase, and then slowly cooled to reorient it. Was.

その対策として、譲械的シUツクに強い表示パネルの作
製方法に関し多(の研究が行われているが、本質的な問
題の解決にはなりでぃない。
As a countermeasure to this problem, many studies have been conducted on methods of manufacturing display panels that are resistant to concessionary shocks, but this has not solved the essential problem.

また、液晶が略方相になるまで素子を加熱し、その後徐
冷するという再配向を行わな(でもよい方法として、強
誘電性液晶素子に直流電圧を印加し液晶を配向しようと
する試みも行われている(特開昭62−265622)
。しかしながら、その効巣はコントラスト比が1から3
に上昇する程度て、実用上使用できるものではなかった
In addition, it is possible to heat the device until the liquid crystal becomes approximately square and then slowly cool it to reorient it. It is being carried out (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-265622)
. However, its effectiveness is limited to contrast ratios of 1 to 3.
It was not possible to use it practically.

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

前述のように、カイラルスメクチック相を利用した液晶
表示素子では、機械的なシ■ツク等により一旦配向か乱
れた場合、液晶が等1相になるまで素子を加熱し、その
後徐冷し再配向を行わなければならないという欠点を有
していた。
As mentioned above, in a liquid crystal display element using a chiral smectic phase, if the alignment is once disturbed by mechanical shock, etc., the element is heated until the liquid crystal becomes a uniform phase, and then slowly cooled to reorient it. It had the disadvantage that it had to be carried out.

本発明はこのような問題を解決するもので、その目的と
するところは、カイラルスメクチック相を有する液晶を
用いた液晶表示素子に於いて1機械的シロツク等により
配向が乱れても容易に配向を回復させることのできる配
向法を提供することにある。
The present invention is intended to solve these problems, and its purpose is to easily maintain the alignment even if the alignment is disturbed by mechanical blockage or the like in a liquid crystal display element using a liquid crystal having a chiral smectic phase. The object of the present invention is to provide an alignment method that can restore the alignment.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

液晶の配向法の1つとしてシェアリング法(Appl 
1 ed Physt as 、 Vol −36mp
p−899* 1980 eCrysil Res 、
Technol 、、Vol 、23.A 7 、pp
 。
The shearing method (Appl.
1 ed Physta as, Vol-36mp
p-899* 1980 eCrysil Res,
Technol, Vol. 23. A7, pp.
.

949.1988)が知られているが、これは液晶素子
の基板の一方を数十μm程度の振幅で動かし液晶を配向
させる方法である。その配向原理は、基板を動かすこと
により液晶内に存在する歪を解消させ、基板の配向力に
従い液晶分子を配向させるものである。
949.1988) is known, which is a method of aligning the liquid crystal by moving one of the substrates of the liquid crystal element with an amplitude of about several tens of micrometers. The orientation principle is to eliminate strain existing in the liquid crystal by moving the substrate, and to orient the liquid crystal molecules according to the orientation force of the substrate.

本発明は、このシェアリング法を電気的に行うことを特
徴とした配向方法である。具体的には、カイラルスメク
チック相を存する液晶素子に電圧を印加し、層を振動さ
せることを特徴とする配向法であり1層を振動させるこ
とにより液晶内に存在する歪を解消させ、基板の配向力
に従い液晶分子を配向させるものである。
The present invention is an orientation method characterized in that this shearing method is performed electrically. Specifically, this alignment method is characterized by applying a voltage to a liquid crystal element that has a chiral smectic phase and vibrating the layers. By vibrating one layer, the strain existing in the liquid crystal is eliminated, and the substrate is The liquid crystal molecules are aligned according to the alignment force.

反強誘電性液晶素子では前述のよう化層のスイッチング
が起こることが知られているが、この素子での電気的な
シェアリングは、索子に電圧を印加し層のスイッチング
を繰り返し行うことによって達成される。強誘電性液晶
素子ては層のスイッチングが起こることが従来知られて
いなかったが、鋭意検討の結果、強誘電性液晶素子にお
いても同様に層のスイッチングが起こることを新たに見
いだした。すなわち、第12図−0V(I)に示されて
いるように1強誘電性液晶素子の当初の層構造はシェブ
ロン構造である。この素子に電圧を印加してゆくと、層
は変形を受は最終的には第12図−50V(I)に示さ
れるようにブックシェルフ構造となる。
It is known that the above-mentioned switching of the dielectric layer occurs in antiferroelectric liquid crystal devices, but electrical sharing in this device is achieved by repeatedly switching the layers by applying voltage to the wires. achieved. It was not previously known that layer switching occurs in ferroelectric liquid crystal devices, but as a result of extensive research, we newly discovered that layer switching also occurs in ferroelectric liquid crystal devices. That is, as shown in FIG. 12-0V(I), the initial layer structure of the ferroelectric liquid crystal element 1 is a chevron structure. As a voltage is applied to this element, the layers undergo deformation and eventually assume a bookshelf structure as shown in FIG. 12-50V(I).

また、電圧をこの状態から徐々に下げていった場合には
、第12図−oV (D)に示されるように、基板化対
して傾いたチルト構造(第2−d図)へと戻る。この後
は、電圧のオンとオフで、ブックシェルフ構造とチルト
構造との間で可逆的なスイッチングが起こる。第12図
ては電圧印加後の層構造(第12図−0V(D))はチ
ルト構造であるが、一般的に、電圧印加後の層構造は配
向膜の種類、配向条件、使用する液晶等に大きく依存し
、シェブロン構造やは9きりと特定できない層構造に戻
る場合もある。
Further, when the voltage is gradually lowered from this state, the structure returns to the tilted structure (FIG. 2-d) which is tilted with respect to the substrate, as shown in FIG. 12-oV (D). After this, reversible switching between the bookshelf structure and the tilt structure occurs when the voltage is turned on and off. In Figure 12, the layer structure after voltage application (Figure 12-0V (D)) is a tilted structure, but in general, the layer structure after voltage application depends on the type of alignment film, alignment conditions, and liquid crystal used. etc., and the chevron structure may return to a layered structure that cannot be specified.

反強誘電性液晶素子との大きな違いは、この層のスイッ
チングに印加電圧に対する明確なしきい値が存在しない
ことである。このように、強誘電性液晶素子においても
、反強誘電性液晶素子と同様の層のスイッチングが起こ
ることから、反強誘電性液晶素子と同様の手法で電気的
なシェアリングを行うことができる。
The major difference from antiferroelectric liquid crystal devices is that the switching of this layer does not have a clear threshold for applied voltage. In this way, layer switching similar to that in antiferroelectric liquid crystal elements occurs in ferroelectric liquid crystal elements, so electrical sharing can be performed using the same method as in antiferroelectric liquid crystal elements. .

以上説明を行った電気的なシェアリングの配向効果は、
実施例に具体的に示されているように、単に索子に直流
電圧を印加した場合に比べて非常に大きい。
The orientation effect of electrical shearing explained above is
As specifically shown in the examples, this is much larger than when a DC voltage is simply applied to the cords.

本発明における層の振動とは、素子に電圧を印加し、第
2−b図に示すブックシェルフ構造とブックシェルフ以
外の層構造(例えば、IJ2−0図に示したシェブロン
構造や第2−d図に示したチルト構造)の二つの状態を
交互に実現することを意味する。反強誘電性カイラルス
メクチックC相の場合、前述のよう侭ζ、層のスイッチ
ングは、チルト角の履歴曲線に従って起こることから、
第三状態とユニフォーム状態側あるいはUr)  間で
グイレフターのスイッチングをさせることを層を振動さ
せると定義する。
In the present invention, vibration of a layer refers to the vibration of a layer by applying a voltage to the element, and applying a voltage to the element to create a bookshelf structure shown in FIG. 2-b and a layer structure other than the bookshelf (for example, a chevron structure shown in FIG. This means that the two states (tilt structure shown in the figure) are alternately realized. In the case of antiferroelectric chiral smectic C phase, as mentioned above, layer switching occurs according to the tilt angle hysteresis curve.
Switching the gylefter between the third state and the uniform state (or Ur) is defined as vibrating the layer.

また、カイラルスメクチックC相の場合は反強誘電性カ
イラルスメクチックC相のように層構造の変化に明確な
しきい値がないため、ブックシェルフ構造、シェブロン
構造およびチルト構造を以下のように定義し、この定義
にしたがうブックシェルフ構造とブックシェルフ以外の
層構造間での層のスイッチングを層の振動と定義する。
In addition, in the case of the chiral smectic C phase, unlike the antiferroelectric chiral smectic C phase, there is no clear threshold for changes in the layer structure, so the bookshelf structure, chevron structure, and tilt structure are defined as follows. Layer switching between a bookshelf structure and a layer structure other than a bookshelf according to this definition is defined as layer vibration.

(1)液晶素子のX線回折パターンが、第6図−50V
(I)gζ示すように単一のピークの場合、あるいは第
6図−OV (D)に示すよう化、明確に分離できない
2つ以上のピークを有する場合、 (1−1)ピークの頂点の位置が(90+θB)+5°
 以内で、かつピークの半値 幅が5度未満の時、層構造はブッ クシェルフであると定義する。
(1) The X-ray diffraction pattern of the liquid crystal element is shown in Figure 6-50V.
(I) In the case of a single peak as shown in gζ, or in the case of two or more peaks that cannot be clearly separated as shown in Figure 6-OV (D), (1-1) The apex of the peak Position is (90+θB)+5°
and when the half-width of the peak is less than 5 degrees, the layered structure is defined as bookshelf.

(1−b)ピークの頂点の位置が(90+σB)±5°
以内て、かウビークの半値 幅が5度以上の時、層構造はシェ ブロンであると定義する。
(1-b) The position of the apex of the peak is (90+σB) ±5°
In other words, when the half width of the curve is 5 degrees or more, the layered structure is defined as a chevron.

(1−C)ピークの頂点の位置が(90+θB)±56
 以内でない時、層構造はチ ルトであると定義する。
(1-C) The position of the apex of the peak is (90+θB) ±56
If it is not within the range, the layer structure is defined as tilted.

ただし、ここで2θBは液晶のブラッグ角を表す。However, here, 2θB represents the Bragg angle of the liquid crystal.

(2)液晶素子のX線回折パターンが、第6図−0V(
I)に示すように明確に分離できる2本以上のピークを
有する時、層構造はシェブロンであると定義する。
(2) The X-ray diffraction pattern of the liquid crystal element is shown in Figure 6-0V (
The layered structure is defined as a chevron when it has two or more clearly separated peaks as shown in I).

本発明で印加される電圧の大きさや波形は、層を振動さ
せることができるものであればよい。
The magnitude and waveform of the voltage applied in the present invention may be any voltage that can vibrate the layer.

さらに言えば、第2−b図に示したブックシェルフ構造
を実現するのく必要な十分に高い電圧とブックシェルフ
以外の層構造を実現することのできる十分に低い電圧と
を交互に印加できるものであればよい。例えば、ブック
シェルフ構造を実現するのに必要な十分に高い直流電圧
とブックシェルフ以外の層構造を実現することのできる
十分に低い直流電圧とを交互に印加し、層を振動させる
ことも可能であるが、実用的には層のスイッチングを実
現できる交流電圧を素子に印加し、連続的に暦に振動さ
せる方が効率的である。
Furthermore, it is possible to alternately apply a sufficiently high voltage necessary to realize the bookshelf structure shown in Figure 2-b and a sufficiently low voltage necessary to realize a layer structure other than the bookshelf structure. That's fine. For example, it is possible to vibrate the layers by alternately applying a DC voltage that is high enough to create a bookshelf structure and a DC voltage that is low enough to create a layer structure other than a bookshelf. However, in practical terms, it is more efficient to apply an alternating current voltage that can realize layer switching to the element and cause it to vibrate continuously.

本発明で印加される交流電圧の波形としては三角波、正
弦波等が好ましい。印加される交流電圧の周波数として
は0.001Hz〜10に七が好ましい。交流電圧の周
波数は、さらに好まL<(tO,0IHz 〜IkHz
、特に好ましくはQ、lHg 〜100aiである。
The waveform of the AC voltage applied in the present invention is preferably a triangular wave, a sine wave, or the like. The frequency of the applied alternating current voltage is preferably 0.001 Hz to 10.7 Hz. The frequency of the AC voltage is more preferably L<(tO,0IHz ~ IkHz
, particularly preferably Q, lHg to 100ai.

本発明で用いられる一対の平行基板の材料としてはガラ
ス、プラスチックが用いられ透明電極が配置されている
ことが望ましい。また、−対の平行基板の両面あるいは
片面にラビング処理された有機高分子膜が配向膜として
形成されるのが望ましい。有機高分子膜としては、ポリ
イミド膜、ポルアミド膜、ポリビニール膜、ナイロン膜
等を使用するのが望ましい。また、有機高分子膜の代わ
りにイツトリウム、酸化珪素(sto、5ioz)  
等の無機薄膜を一対の平行基板の片面或は両面に形成さ
せて実施することもできる。更に、液晶を一対の平行基
板に挟持し素子を作る際に温度勾配法を採用することに
よって液晶を初期配向させることも可能であり、この場
合には平行基板に配向処理を行わなくとも実施可能であ
る。
It is preferable that glass or plastic be used as the material for the pair of parallel substrates used in the present invention, and that transparent electrodes be disposed thereon. Further, it is preferable that an organic polymer film subjected to a rubbing treatment is formed on both sides or one side of the pair of parallel substrates as an alignment film. As the organic polymer film, it is desirable to use a polyimide film, a polyamide film, a polyvinyl film, a nylon film, or the like. In addition, yttrium, silicon oxide (sto, 5ioz) is used instead of the organic polymer film.
It is also possible to form an inorganic thin film such as on one or both sides of a pair of parallel substrates. Furthermore, it is also possible to initially align the liquid crystal by sandwiching the liquid crystal between a pair of parallel substrates and using a temperature gradient method when manufacturing the device; in this case, it is possible to perform the initial alignment without performing an alignment process on the parallel substrates. It is.

本発明で用いられる透明電極はITO膜、NESAIl
lK等が好ましい。
The transparent electrode used in the present invention is an ITO film, NESAI
lK etc. are preferred.

本発明における平行基板の間隙すなわちセルギャップは
0.5〜300μmが好ましい。セルギャップは更に好
ましくは1.0〜10μm。
In the present invention, the gap between the parallel substrates, that is, the cell gap, is preferably 0.5 to 300 μm. The cell gap is more preferably 1.0 to 10 μm.

特に好ましくは1.5〜5gmである。Particularly preferably 1.5 to 5 gm.

〔実施例〕〔Example〕

以下実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、
本発明はこの実施例に限定されるものではない。
The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below.
The invention is not limited to this example.

実施例 1 jEさ1tmのITO付ガツガラス基板にポリイミドを
コーティングした後、一対の基板の片方のみをラビング
処理し、反強誘電性液晶として公知ノ化合物、4−(1
−トリフルオロメチルノニロキシカルポニル)フェニル
 4′−オクチロキシビフェニル−4−カルボキシレー
ト(以下、この化合物をTFMNPOBCと略記する。
Example 1 After coating polyimide on a glass substrate with ITO having a diameter of 1 tm, only one of the pair of substrates was subjected to a rubbing treatment, and a compound known as an antiferroelectric liquid crystal, 4-(1) was coated with polyimide.
-trifluoromethylnonyloxycarponyl)phenyl 4'-octyloxybiphenyl-4-carboxylate (hereinafter, this compound will be abbreviated as TFMNPOBC).

をスペーサーを介し、その一対の基板間に挟持しセル間
隔2.5μmの液晶素子を作製した。
was sandwiched between the pair of substrates via a spacer to produce a liquid crystal element with a cell spacing of 2.5 μm.

TFMNPOBCの#、造式および相転移温度は以下の
通りである。
The #, formula and phase transition temperature of TFMNPOBC are as follows.

Fs 液晶が等1相になるまで液晶素子を加熱し、その後反強
誘電性カイラルスメクチヲクC相になるまで徐冷し、液
晶をホモジニアス配向させた。この時、配向状態を偏光
顕徽健て観察すると、多数のダイヤ形(菱形)欠陥が生
じていた。
The liquid crystal element was heated until the Fs liquid crystal became a uniform phase, and then slowly cooled until it became an antiferroelectric chiral smect C phase, thereby homogeneously aligning the liquid crystal. At this time, when the orientation state was observed under a polarized light microscope, it was found that many diamond-shaped (diamond-shaped) defects had occurred.

乙の素子に、温度101℃(チルト角22° )で周波
数lHxの三角波電圧を5分間印加し、連続的に層を振
動させ、電気的なシェアリングを行つた。この時の印加
電圧(Vpp/2.ここでVppはピーク間の電圧)と
コントラスト比の関係を第4図に示した。コントラスト
比は電気的なシェアリングを行りた後、素子に直流電圧
を印加し、両ユニフォーム(UrおよびUl)時の透過
光量の比から求めた。すなわち、電気的なシェアリング
後、+20■の直流電圧を素子に印加し、クロスニコル
下における透過光量が最小になるように液晶素子を回転
させた。この時の透過光量をT mi nとする。な右
、この素子の第三状態からユニフォーム状態へのスイ。
A triangular wave voltage with a frequency of 1Hx was applied to the element in Part B for 5 minutes at a temperature of 101°C (tilt angle of 22°) to vibrate the layer continuously and perform electrical sharing. The relationship between the applied voltage (Vpp/2, where Vpp is the voltage between peaks) and the contrast ratio at this time is shown in FIG. The contrast ratio was determined by applying a DC voltage to the element after performing electrical sharing, and from the ratio of the amount of transmitted light in both uniforms (Ur and Ul). That is, after electrical sharing, a DC voltage of +20 cm was applied to the element, and the liquid crystal element was rotated so that the amount of transmitted light under crossed Nicols was minimized. The amount of transmitted light at this time is defined as T min. On the right, this element switches from the third state to the uniform state.

チングに必要なしきい値電圧は17Vであった。The threshold voltage required for switching was 17V.

次に、液晶素子を先の位lIに固定したまま、−20V
の直流電圧を素子に印加しこの時の透過光量を測定した
。この時の透過光量をTrrgaxとする。Tmax 
/rmi n をコントラスト比とした。
Next, with the liquid crystal element fixed at the previous position lI, -20V
A direct current voltage of 200 nm was applied to the element, and the amount of transmitted light at this time was measured. Let the amount of transmitted light at this time be Trrgax. Tmax
/rmin was taken as the contrast ratio.

なお、透過光量は光電子増倍管で検出し、光電子増倍管
の出力電圧を透過光量として代用した。
Note that the amount of transmitted light was detected by a photomultiplier tube, and the output voltage of the photomultiplier tube was used as a substitute for the amount of transmitted light.

比較のため、電気的なシェアリングの起こらない直流電
圧を素子に印加し、同様に測定した結果も併せて示した
。直流電圧印加に比べ、三角波電圧を印加した方がより
大きな配向効果が認められた。すなわち、電気的なシェ
アリングを行った方が電気的なシェアリングを行わなか
った場合よりも、液晶の配向が低電圧で容易に起こるこ
とがわかる。
For comparison, the results of similar measurements were also shown in which a DC voltage that did not cause electrical sharing was applied to the element. A greater orientation effect was observed when a triangular wave voltage was applied than when a DC voltage was applied. That is, it can be seen that alignment of the liquid crystal occurs more easily at a low voltage when electrical sharing is performed than when electrical sharing is not performed.

実施例 2 実施例1で用いたTFMNPOBCにおいてもMHPO
BCと同様に層のスイッチングが起こっていることをN
Hするため、X線回折法によりFii構造の解析を行っ
た。厚さ150 gmのITO付ガツガラス基板にポリ
イミドをコーティングした後、一対の基板の片方のみを
ラビング処理し、TFMNPOBGをスペーサーを介し
、その一対の基板間に挟持し、セル間隔5勤の液晶素子
を作製した。液晶が等1相になるまで液晶素子を加熱し
、その後液晶素子を徐冷し、液晶をホモジニアス配向(
基板に対して液晶分子は平行に配向)させた。この液晶
素子を用いて、温度100℃(Se2声)において、X
線回折法により電圧印加による層構造の変化を調べた。
Example 2 MHPO was also used in TFMNPOBC used in Example 1.
N indicates that layer switching is occurring as in BC.
In order to obtain H, the Fii structure was analyzed by X-ray diffraction method. After coating a 150 gm thick glass substrate with ITO with polyimide, only one of the pair of substrates was rubbed, TFMNPOBG was sandwiched between the pair of substrates via a spacer, and a liquid crystal element with a cell spacing of 5 was formed. Created. The liquid crystal element is heated until the liquid crystal becomes a homogeneous one phase, and then the liquid crystal element is slowly cooled to bring the liquid crystal into homogeneous alignment (
The liquid crystal molecules were aligned parallel to the substrate. Using this liquid crystal element, at a temperature of 100°C (Se2 voice),
Changes in the layer structure due to voltage application were investigated using line diffraction.

この素子の第三状態からユニフォーム状態へのスイッチ
ングに必要なしきい値電圧は40vであ−tた。XI!
回折はRu−200(理学H製)を用いて行うた。液晶
素子の温度制御は±0゜1℃の精度を有する温度コント
ロールユニットを用いて行った。測定系を第5図に示し
た。X線回折の測定手順は、Jipscnese Jo
urnal ofApplied Physics 、
 Vol 、27.p9.L725,1988およびJ
apanese Journal of Applie
d Phy −5ics e Vol 、 27o f
JP 、L1993.1988ニ従+) で行また。す
なわち、最初に液晶を充填したキャピラリーセルを用い
、液晶のブラッグ角C26B>を測定した。次にカウン
ターをブラッグ角にセットした。上記の手順で作製した
セルを用い、αを回転させるととkよりX線回折パター
ンを得た。ここてαはガラス面と入射ビームとのなす角
度である。X線のビームの大きさは1−であった。X線
回折の測定条件は以下のとおりである。
The threshold voltage required for switching this device from the third state to the uniform state was 40 volts. XI!
Diffraction was performed using Ru-200 (manufactured by Rigaku H). The temperature of the liquid crystal element was controlled using a temperature control unit with an accuracy of ±0° to 1°C. The measurement system is shown in Figure 5. The measurement procedure for X-ray diffraction is as follows:
urnal of Applied Physics,
Vol, 27. p9. L725, 1988 and J
apanese Journal of Applie
d Phy-5ics e Vol, 27of
JP, L1993.1988 +). That is, first, using a capillary cell filled with liquid crystal, the Bragg angle C26B> of the liquid crystal was measured. Next, I set the counter to the Bragg corner. Using the cell prepared according to the above procedure, when α was rotated, an X-ray diffraction pattern was obtained from k. Here, α is the angle between the glass surface and the incident beam. The size of the X-ray beam was 1-. The measurement conditions for X-ray diffraction are as follows.

X線回折装置:Ru−200(理学株制)、60kV、
200mAターゲット :銅 フィルター 二ニッケル 電圧 :5QkV 電流 : 20 QmA スキャンスピード:4deg/min サンプリング:Q、ldeg、コンティニアススキャン
スリット  :DS  O,5° 、RS  Q、3鶴
、ss o、s’ディテクター:プロポーシ璽ナルカウ
ンター結果を第6図に示した。電界を印加する前、層構
造は、第2−a図に示したシェブロン構造を表す2本の
ピーク(OV(I))  が観察された。直流電圧50
vを印加した時、層構造は第2−b図に示したブックシ
ェルフ構造を表す鋭い1本のピーク(50V  (I)
 ’)  となった。さらに電圧をQVに戻すと第2−
C図に示したシェブロン構造を表すブロードなピーク(
OV (D))に変化した。その後電圧のオン、オフに
より、MHPOBCと同様にブックシェルフ構造とシェ
ブロン構造との間で可逆的な層のスイッチングが起こる
ことが確認された。
X-ray diffraction device: Ru-200 (Rigaku Corporation), 60kV,
200mA target: Copper filter Nickel voltage: 5QkV Current: 20 QmA Scan speed: 4deg/min Sampling: Q, ldeg, continuous scan slit: DS O, 5°, RS Q, 3 cranes, ss o, s' detector: The proposal seal counter results are shown in Figure 6. Before applying the electric field, two peaks (OV(I)) representing the chevron structure shown in FIG. 2-a were observed in the layer structure. DC voltage 50
When V is applied, the layer structure shows one sharp peak (50V (I)) representing the bookshelf structure shown in Figure 2-b.
') became. Further, when the voltage is returned to QV, the second -
The broad peak representing the chevron structure shown in Figure C (
OV (D)). After that, it was confirmed that reversible layer switching between the bookshelf structure and the chevron structure occurs by turning the voltage on and off, similar to MHPOBC.

X線回折に使用した液晶素子を用い、偏光顕微鏡下、1
00℃でテクスチャー(組a)観察を行った。電圧印加
前のシェブロン構造時には第3−a図に示すような楕円
−双曲g型のフォー力ルコニツクスが多数見られた。直
流電圧50■を素子に印加し層をブックシェルフ構造に
すると、第3−b図に示すように楕円−双曲線型のフォ
ーカルコニツクスは消滅し、線状のフォ沁 一カルコニツクス様欠陥がfれた。更に電圧を切り、J
ii構造を傾きの小さなシェブロン構造とすると、第3
−c図に示すように、線状のフォーカルコエックス様欠
陥は消滅し、放物線型フ藝 オーカルコニツクスがメれた。その後電圧のオンとオフ
により、テクスチャーは第3−b図と第3−CI!i!
IIとの間で交互に変化した。次に、素子に+50■、
Q 、lHzの三角波および正弦波電圧を印加し、10
0℃でテクスチャー観察を行った。いずれの波形におい
ても、印加電圧が大きな時には(+50Vあるいは一5
0■)、第3−b図と同じテクスチャー(線状のフォー
カルコエックス様欠陥)が認められ、印加電圧が小さい
時には(OV)、第3−c図と同じテクスチャ−(放物
線型フォーカルコニツクス)が認められた。以上の結果
より、交流電圧印加時に間違いなく暦のスイッチングが
起こっていることが確認された。
Using the liquid crystal element used for X-ray diffraction, under a polarizing microscope, 1
Texture (group a) was observed at 00°C. When the chevron structure was formed before voltage was applied, many elliptic-hyperbolic g-type Four force luconics as shown in FIG. 3-a were observed. When a DC voltage of 50 μm is applied to the device and the layer is made into a bookshelf structure, the elliptic-hyperbolic focal conics disappears and the linear focal conics-like defects become f, as shown in Figure 3-b. Ta. Then turn off the voltage and
If the ii structure is a chevron structure with a small slope, the third
As shown in Figure 1-c, the linear focal coex-like defects disappeared and parabolic focal coex-like defects were formed. Then, by turning the voltage on and off, the texture is changed to Figure 3-b and Figure 3-CI! i!
II. Next, +50■ to the element,
Apply triangular wave and sine wave voltages of Q, lHz, 10
Texture observation was performed at 0°C. In either waveform, when the applied voltage is large (+50V or -50V
0■), the same texture as in Figure 3-b (linear focal coex-like defect) is observed, and when the applied voltage is small (OV), the same texture as in Figure 3-c (parabolic focal conics) is observed. was recognized. From the above results, it was confirmed that calendar switching definitely occurred when AC voltage was applied.

実施例 3 実施例1と同一の液晶素子を用い、この素子に周波数I
Hz、 2QHz、1QOHzの三角波電圧を印加した
以外は実施例1と同様にしてコントラスト比を測定した
。この結果を第7図に示した。印加する三角波電圧の周
波数が小さいほどコントラスト比の向上に対する効果が
著しいことが明らかである。
Example 3 The same liquid crystal element as in Example 1 was used, and the frequency I was applied to this element.
The contrast ratio was measured in the same manner as in Example 1 except that triangular wave voltages of Hz, 2QHz, and 1QOHz were applied. The results are shown in FIG. It is clear that the lower the frequency of the applied triangular wave voltage, the more remarkable the effect on improving the contrast ratio.

実施例 4 実施例1と同一の液晶素子を用い、この素子に周波数I
Hzの正弦波電圧及び矩形波電圧を印加した以外は実施
例1と同様にして、コントラスト比を測定した。この結
果を第8図に示した。正弦波電圧の印加では、三角波電
圧印加の場合(実施例3)とほぼ同等の著しい効果がみ
とめられた。これに対し、矩形波電圧の印加では、その
効果は直流電圧印加の場合(実施例1)とほぼ同等であ
り、矩形波電圧では電気的なシェアリングが起こりにく
いことが明らかとなうた。
Example 4 The same liquid crystal element as in Example 1 was used, and the frequency I
The contrast ratio was measured in the same manner as in Example 1 except that a sine wave voltage and a rectangular wave voltage of Hz were applied. The results are shown in FIG. In the case of applying a sinusoidal voltage, a remarkable effect almost equivalent to that in the case of applying a triangular wave voltage (Example 3) was observed. On the other hand, when a rectangular wave voltage is applied, the effect is almost the same as that of a DC voltage application (Example 1), and it is clear that electrical sharing is less likely to occur with a rectangular wave voltage.

実施例 5 厚さ1龍のITO付ガツガラス基板にポリイミドをコー
ティングし、実施例1と同様にしてTFMNPOBCの
液晶素子を作製した。この素子を用いて、実施例1と同
様にして液晶を配向させたところ、第9−a図に示すよ
うに多数のダイヤ形欠陥と一部に配向方向の異なるドメ
インが存在していた。この素子に温度100℃で+80
■の直流電圧を5分間印加したところ。
Example 5 A TFMNPOBC liquid crystal element was produced in the same manner as in Example 1 by coating a glass substrate with ITO with a thickness of 1 inch with polyimide. Using this element, liquid crystal was aligned in the same manner as in Example 1, and as shown in FIG. 9-a, there were many diamond-shaped defects and some domains with different alignment directions. +80 at a temperature of 100℃ for this element
When the DC voltage of (3) was applied for 5 minutes.

第g−b図に示すようにダイヤ形欠陥は消滅したが、配
向方向の異なるドメインに対する修復効果はほとんど認
められなかった。この素子に、さらに+80■、]Hz
の三角波電圧を5分間印加し電気的なシェアリングを行
ったところ、第9−c図に示すように配向方向の異なる
ドメインも完全に修復され、配向状態の良好な素子が得
られた。
As shown in FIGS. g-b, the diamond-shaped defects disappeared, but almost no repair effect was observed for domains with different orientation directions. In addition to this element, +80■, ]Hz
When electrical shearing was performed by applying a triangular wave voltage for 5 minutes, domains with different orientation directions were completely repaired, and an element with a good orientation state was obtained, as shown in FIG. 9-c.

実施例 6 実施例5と同一の液晶素子を用い、この素子を室温まで
冷却し、液晶を結晶化させた後、温度100℃まで加熱
したところ、第10−a図に示すように、その配向状態
は一部乱れてホメオトロピック配向(基板に対して液晶
分子が垂直に配向)となりでいた。この素子に±8ov
、lHzの三角波電圧を5分間印加し電気的なシェアリ
ングを行ったところ、第10−b図に示すよう化、配向
状態は完全にホモジニアス配向に回復し、配向状態の良
好な素子が得られた。
Example 6 Using the same liquid crystal element as in Example 5, this element was cooled to room temperature, the liquid crystal was crystallized, and then heated to a temperature of 100°C. As shown in Figure 10-a, the orientation was changed. The state was partially disturbed and became homeotropically aligned (liquid crystal molecules aligned perpendicularly to the substrate). ±8ov to this element
When electrical shearing was performed by applying a triangular wave voltage of 1Hz for 5 minutes, the orientation state completely recovered to homogeneous orientation as shown in Figure 10-b, and an element with a good orientation state was obtained. Ta.

実施例 7 反強誘電性液晶として公知の化合物、4−(1−メチル
へブチロキシカルボニル)フェニル4′−オクチロキシ
ビフェニル−4−カルボキシレート(MHPOBC)を
用いたほかは実施例1と同様にして液晶素子を作製した
。MHPOBCは層のスイッチングを行うことが既に知
られている化合物である。この化合物の構造式劇よび相
転移温度は以下の通りである。
Example 7 The same procedure as Example 1 was carried out except that 4-(1-methylhebutyloxycarbonyl)phenyl 4'-octyloxybiphenyl-4-carboxylate (MHPOBC), a compound known as an antiferroelectric liquid crystal, was used. A liquid crystal device was manufactured using the following steps. MHPOBC is a compound already known to perform layer switching. The structural formula and phase transition temperature of this compound are as follows.

この液晶を実施例1と同様にして配向させた。This liquid crystal was oriented in the same manner as in Example 1.

配向状態を偏光顕微鏡で観察すると多数のダイヤ形欠陥
が存在していた。この素子に温度100℃(チルト角2
2°)で周波数IHzの三角波電圧を印加し、電気的な
シェアリングを行うた場合の印加電圧(Vpp/2、こ
こてvppはピーク間の電圧)とコントラスト比の関係
を第11図に示した。比較のため、電気的なシェアリン
グの起こらない直流電圧を素子に印加し、同様に測定し
た結果も併せて示した。フントラスト比は、+15Vお
よび一15Vの直流電圧を素子に印加して測定した。な
お、この素子の第三状態からユニフォーム状態へのスイ
ッチングに必要なしきい値電圧は12Vであった。直流
電圧印加に比べ三角波電圧を印加した場合、同一のコン
トラスト比を得るのに必要な電圧は低く、配向効果が大
きいことが明らかである。
Observation of the orientation state using a polarizing microscope revealed the presence of many diamond-shaped defects. This element has a temperature of 100°C (tilt angle of 2
Figure 11 shows the relationship between the applied voltage (Vpp/2, where vpp is the peak-to-peak voltage) and the contrast ratio when electrical sharing is performed by applying a triangular wave voltage with a frequency of IHz (2 degrees). Ta. For comparison, the results of similar measurements were also shown in which a DC voltage that did not cause electrical sharing was applied to the element. The Fundasure Ratio was measured by applying DC voltages of +15V and -15V to the device. Note that the threshold voltage required for switching this element from the third state to the uniform state was 12V. It is clear that when a triangular wave voltage is applied compared to when a DC voltage is applied, the voltage required to obtain the same contrast ratio is lower and the alignment effect is greater.

すなわち、電気的なシェアリングを行りた方が電気的な
シェアリングを行わなかった場合よりも、液晶の配向が
低電圧で容易に起こることがわかる。
That is, it can be seen that alignment of liquid crystal occurs more easily at low voltage when electrical sharing is performed than when electrical sharing is not performed.

実施例 8 従来、層のスイッチングが起こることが知られていなか
うた強誘電性液晶の層構造をXli?回折法により解析
した。強誘電性液晶として、公知の化合物、4−(3−
トリフルオロメチル−3−オキシカルボニルプロピオン
酸エチル)フェニル 4′−オクチロキシビフェニル−
4−カルボキシレートを用いた以外は、実施例2と同様
にして液晶素子を作製した。この化合物の構造式及び相
転移温度は以下の通りである。
Example 8 The layer structure of ferroelectric liquid crystal, which has not been known to cause layer switching, was developed using Xli? It was analyzed by diffraction method. As a ferroelectric liquid crystal, a known compound, 4-(3-
Trifluoromethyl-3-oxycarbonylpropionate (ethyl)phenyl 4'-octyloxybiphenyl-
A liquid crystal element was produced in the same manner as in Example 2 except that 4-carboxylate was used. The structural formula and phase transition temperature of this compound are as follows.

Fm 界のオン、オフにより、ブックシェルフ構造とチルト構
造との間で層のスイッチングが可逆的に起こることが確
認された。このことより、強誘電性液晶においても反強
誘電性液晶と同様に、素子への電圧の印加により電気的
なシェアリングを行うことができることがわかった。
It was confirmed that layer switching between the bookshelf structure and the tilted structure occurs reversibly by turning the Fm field on and off. From this, it was found that electrical sharing can be performed in ferroelectric liquid crystals as well as in antiferroelectric liquid crystals by applying a voltage to the element.

x ここで、SXは同定を行っていないスメクチック相を表
す。この液晶素子を用いて、温度115℃(Sc“相)
で、X線回折法により、電界印加による層構造の変化を
調べた。この結果を第12図に示した。電界を印加する
前、層構造it、第2−a図に示したシェブロン構造を
表す2本のピークが観察され、直流電圧50■を印加し
た時、層構造は第2−b図に示したブックシェルフ構造
を表す鋭い1本のピークとなった。
x Here, SX represents an unidentified smectic phase. Using this liquid crystal element, the temperature was 115°C (Sc" phase).
Then, changes in the layer structure due to the application of an electric field were investigated using an X-ray diffraction method. The results are shown in FIG. Before applying an electric field, two peaks representing the chevron structure shown in Figure 2-a were observed in the layer structure, and when a DC voltage of 50 μm was applied, the layer structure was as shown in Figure 2-b. There was a single sharp peak representing the bookshelf structure.

さらに電圧をOvに戻すと1!!2−dlsVに示した
チルト構造を表すピークに変化した。その後電実施例 
9 強誘電性液晶として実施例8の化合物、4−(3−トリ
フルオロメチル−3−オキシカルボニルプロピオン酸エ
チル)フェニル 4′−オクチロキシビアエール−4−
カルボキシレートを用いた以外は実施例1と同様にして
液晶素子を作製した。この素子を等1相から徐冷し液晶
を配向させた。この素子に温度115℃(チルト角22
°)で周波数IHzの三角波電圧を印加し、電気的なシ
ェアリングを行りた場合の印加電圧(Vpp/2、ここ
でvppはピーク間の電圧)とコントラスト比の関係を
第13図に示した。比較のため、電気的なシェアリング
の起こらない直流電圧を素子に印加し、同様に測定した
結果も併せて示した。直流電圧に比べて三角波電圧を印
加した場合、コントラスト比はより小さい電圧の印加で
著しく向上していることが明らかである。すなわち、電
気的なシェアリングを行った方が電気的なシェアリング
を行わなかった場合よりも、液晶の配向が低電圧で容易
に起こることがわかる。
Furthermore, when the voltage is returned to Ov, it becomes 1! ! It changed to a peak representing the tilted structure shown in 2-dlsV. Then electric example
9 Compound of Example 8 as ferroelectric liquid crystal, 4-(3-trifluoromethyl-3-oxycarbonylpropionate ethyl)phenyl 4'-octyloxybiale-4-
A liquid crystal element was produced in the same manner as in Example 1 except that carboxylate was used. This device was slowly cooled from a single phase to align the liquid crystal. This element has a temperature of 115℃ (tilt angle of 22℃)
Figure 13 shows the relationship between the applied voltage (Vpp/2, where vpp is the voltage between peaks) and the contrast ratio when electrical sharing is performed by applying a triangular wave voltage with a frequency of IHz at Ta. For comparison, the results of similar measurements were also shown in which a DC voltage that did not cause electrical sharing was applied to the element. It is clear that when a triangular wave voltage is applied compared to a DC voltage, the contrast ratio is significantly improved by applying a smaller voltage. That is, it can be seen that alignment of the liquid crystal occurs more easily at a low voltage when electrical sharing is performed than when electrical sharing is not performed.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば、カイラルスメクチッ
ク相を有する液晶またはその液晶糺成物を用いた液晶表
示素子化おいて、たとえ機械的シ叢ツク等により配向が
乱れても、液晶を等1相となるまで加熱し、その後徐冷
するという再配向手段を用いずとも、電気的なシェアリ
ングにより容易に配向を回復できる。
As described above, according to the present invention, in a liquid crystal display device using a liquid crystal having a chiral smectic phase or a liquid crystal paste thereof, the liquid crystal can be maintained evenly even if the alignment is disturbed due to mechanical stress or the like. Orientation can be easily recovered by electrical shearing without using a reorientation means of heating until one phase is formed and then slowly cooling.

相におけるチルト角と印加電圧の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between tilt angle and applied voltage in a phase.

第2図は、カイラルスメクチック相を有する液晶表示素
子の断面図である。1は基板、2は液晶の層構造を表す
FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display element having a chiral smectic phase. 1 represents the substrate, and 2 represents the layer structure of the liquid crystal.

第2−c図は等1相から徐冷後の、カイラルスメクチッ
ク相における層構造(シェブロン構造)を表している。
Figure 2-c shows the layered structure (chevron structure) in the chiral smectic phase after slow cooling from the homo-1 phase.

ここで、βは層の傾き角を表す。Here, β represents the inclination angle of the layer.

第2−b図はシェブロン構造を有する素子に、大きな電
界を印加した場合の層構造(ブックシェルフ構造)を表
している。
FIG. 2-b shows a layered structure (bookshelf structure) when a large electric field is applied to an element having a chevron structure.

第2−c図はブックシェルフ構造を有する素子の電界を
切った場合の層構造(シェブロン)を表している。
FIG. 2-c shows the layer structure (chevron) of an element having a bookshelf structure when the electric field is turned off.

第2−d図は基板に対し層が傾いたチルト構造を表して
いる。
FIG. 2-d shows a tilted structure in which the layers are tilted with respect to the substrate.

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

第1図は反強誘電性力イラルスメクチヲクC電性液晶素
子の一一史す〒−式組織一である。 第3−b図はブックシェルフ構造を有する反ある。 第3−c図は傾きの小さなシェブロン構造を角波電圧印
加後の配向状態をそれぞれ表している。 第4図は、本発明の実施例1における印加電圧とコント
ラスト比の関係を示す図である。 第5図は、液晶素子の層構造解析に用いた1線回折装置
の回折系であり、αはセルの回転角、θは回折角、Ki
  は入射XIQ、Ks  は回折X線を表す。 第6図は、本発明の実施例2における層構造の印加電圧
に対する変化を表すX線回折結果の図である。 第7図、第8図は、本発明の実施例3および4における
印加電圧とコントラスト比の関係を示す図である。 加削、第10−b図は三角波電圧印加後の配向状態をそ
れぞれ表している。 第11図は、本発明の実施例7における印加電圧とコン
トラスト比の関係を示す図である。 第12図は、本発明の実施例8における層構造の印加電
圧に対する変化を表すX線回折結果の図である。 第13図は、本発明の実施例9における印加電圧とコン
トラスト比の関係を示す図である。 特許出願人  三菱瓦斯化学株式会社 鹿島石油株式会社 代  理  人  弁理士  小  堀  貞  文第
g−b図は直流電圧印加後、第9−c図は三第3−a図 第3−c回 第 図 \ \ 第 凹 コンYラス と 比 コン)ラストに 第 クーπ■ コ〉トラス)比 vV/ρ−4回 第70−b口 第 12凹
FIG. 1 shows the structure of an antiferroelectric liquid crystal device. FIG. 3-b shows an image having a bookshelf structure. FIG. 3-c shows the orientation state of a chevron structure with a small inclination after application of an angular wave voltage. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between applied voltage and contrast ratio in Example 1 of the present invention. Figure 5 shows the diffraction system of a one-ray diffraction device used for layer structure analysis of a liquid crystal element, where α is the rotation angle of the cell, θ is the diffraction angle, and Ki
represents the incident XIQ, and Ks represents the diffracted X-ray. FIG. 6 is a diagram of X-ray diffraction results showing changes in the layer structure with respect to applied voltage in Example 2 of the present invention. 7 and 8 are diagrams showing the relationship between applied voltage and contrast ratio in Examples 3 and 4 of the present invention. Fig. 10-b shows the orientation state after application of a triangular wave voltage. FIG. 11 is a diagram showing the relationship between applied voltage and contrast ratio in Example 7 of the present invention. FIG. 12 is a diagram of X-ray diffraction results showing changes in the layer structure with respect to applied voltage in Example 8 of the present invention. FIG. 13 is a diagram showing the relationship between applied voltage and contrast ratio in Example 9 of the present invention. Patent Applicant Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd. Kashima Oil Co., Ltd. Agent Patent Attorney Sadafumi Kobori Figures g-b are after DC voltage is applied, Figure 9-c is the image after application of DC voltage, Figure 9-c is the image shown in Figure 3-a, Figure 3-c is Figure \ \ 1st concave concave Y lath and ratio con) Last Ku π

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)カイラルスメクチック相を有する液晶またはその
液晶組成物と、電極を有し該液晶またはその液晶組成物
を挟持した、一対の基板とから成る液晶素子において、 該液晶又はその液晶組成物がカイラルスメクチック相を
示す温度で、素子に電圧を印加し、該液晶又はその液晶
組成物の層を振動させることを特徴とするカイラルスメ
クチック相を有する液晶又はその液晶組成物の配向法。
(1) A liquid crystal element comprising a liquid crystal or a liquid crystal composition thereof having a chiral smectic phase and a pair of substrates having electrodes and sandwiching the liquid crystal or the liquid crystal composition, in which the liquid crystal or the liquid crystal composition is chiral. A method for aligning a liquid crystal having a chiral smectic phase or a liquid crystal composition thereof, which comprises applying a voltage to an element at a temperature exhibiting a smectic phase to vibrate a layer of the liquid crystal or the liquid crystal composition.
(2)前記カイラルスメクチック相が反強誘電性カイラ
ルスメクチックC相(Sc_A^*)である特許請求の
範囲第1項記載の液晶配向法。
(2) The liquid crystal alignment method according to claim 1, wherein the chiral smectic phase is an antiferroelectric chiral smectic C phase (Sc_A^*).
(3)前記カイラルスメクチック相がカイラルスメクチ
ックC相(Sc^*)である特許請求の範囲第1項記載
の液晶配向法。
(3) The liquid crystal alignment method according to claim 1, wherein the chiral smectic phase is a chiral smectic C phase (Sc^*).
(4)前記電圧が交流電圧であることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の液晶配向法。
(4) The liquid crystal alignment method according to claim 1, wherein the voltage is an alternating current voltage.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6171871B1 (en) * 1997-05-16 2001-01-09 Sony Corporation Ferroelectric memory device and their manufacturing methods
JP2001186632A (en) * 1999-12-24 2001-07-06 Yazaki Corp Electrical junction box

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