JP2851500B2 - Liquid crystal display - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関す
る。さらに詳しくは、コントラストの高いマトリクス型
大容量強誘電性液晶表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display. More specifically, the present invention relates to a matrix type large-capacity ferroelectric liquid crystal display device having high contrast.

【０００２】[0002]

【従来の技術】強誘電性液晶（ＦＬＣ）はメモリ性、高
速応答、広視野角などの優れた特長を有しており、高精
細大表示容量の液晶表示装置への応用がさかんに研究さ
れている。強誘電性液晶セルは、図３で示すように、２
枚のガラス基板２ａ、２ｂが互いに対向して配置され、
ガラス基板２ａの表面にはインジウム錫酸化物（以下Ｉ
ＴＯと略称する）からなる透明な信号電極Ｓが複数本互
いに平行に配置され、その上はＳｉＯ₂からなる透明な
絶縁膜３ａが形成されている。信号電極Ｓと対向するも
う一方のガラス基板２ｂの表面にはＩＴＯからなる透明
な走査電極Ｌが信号電極Ｓと直交する向きに複数本互い
に平行に配置されており、その上はＳｉＯ ₂からなる透
明な絶縁膜３ｂで被覆されている。各絶縁膜３ａ、３ｂ
上にはラビング処理などの一軸配向処理が施された配向
膜４ａ、４ｂが形成される。配向膜の形成はポリイミド
膜、ナイロン膜、ポリビニルアルコール膜などの有機高
分子膜又はＳｉＯ₂斜方蒸着膜などが用いられる。2. Description of the Related Art A ferroelectric liquid crystal (FLC) has a high memory property and a high performance.
It has excellent features such as fast response and wide viewing angle.
Research on application of large display capacity to liquid crystal display device is actively studied.
Have been. As shown in FIG. 3, the ferroelectric liquid crystal cell
Two glass substrates 2a, 2b are arranged facing each other,
Indium tin oxide (hereinafter I)
TO), a plurality of transparent signal electrodes S
Are arranged in parallel to each other,_TwoConsisting of transparent
An insulating film 3a is formed. Also facing the signal electrode S
The surface of the other glass substrate 2b is transparent made of ITO.
Multiple scanning electrodes L in a direction perpendicular to the signal electrodes S
Are arranged in parallel to each other, _TwoConsisting of
It is covered with a clear insulating film 3b. Each insulating film 3a, 3b
Alignment with uniaxial orientation treatment such as rubbing treatment on top
The films 4a and 4b are formed. Formation of alignment film is polyimide
Organic materials such as film, nylon film and polyvinyl alcohol film
Molecular film or SiO_TwoAn oblique deposition film or the like is used.

【０００３】一軸配向処理は、基板の電極に対しほぼ平
行にラビングして行なわれる。この２枚のガラス基板２
ａ、２ｂは液晶注入口を残して封止剤５で貼り合わされ
る。配向膜４ａ、４ｂで挟まれる空間内に強誘電性液晶
（ＦＬＣ）６を注入した後注入口は封止剤５で封止され
る。このようにして貼り合わせた２枚のガラス基板２
ａ、２ｂは、互いの偏光軸が直交するように配置した２
枚の偏光板７ａ、７ｂで挟まれる。[0003] The uniaxial orientation treatment is performed by rubbing substantially parallel to the electrode of the substrate. These two glass substrates 2
a and 2b are bonded together with the sealant 5 except for the liquid crystal injection port. After the ferroelectric liquid crystal (FLC) 6 is injected into the space between the alignment films 4a and 4b, the injection port is sealed with the sealing agent 5. The two glass substrates 2 thus bonded together
a and 2b are 2 arranged such that their polarization axes are orthogonal to each other.
It is sandwiched between two polarizing plates 7a and 7b.

【０００４】ＦＬＣ分子８は、図４に示すように分子の
長軸方向と直行する方向に自発分極（Ｐｓ）９を持ち、
図３の透明電極ＳとＬに印加される電圧から作られる電
界（Ｅ）１０と自発分極（Ｐｓ）９のベクトル積に比例
した力を受けチルト角（θ）１１’の２倍の頂角１１を
持った円錐軌跡１２の表面上を移動する。ＦＬＣ分子８
には、この他に分子の長軸方向と短軸方向の誘電率の差
△εと電界（Ｅ）１０の２乗に比例した力が働く。つま
りＦＬＣ分子８に働く力Ｆは Ｆ＝Ｋ₀×Ｐｓ×Ｅ＋Ｋ₁×△ε×Ｅ² となる。そこで誘電異方性△εが負のＦＬＣをパネルへ
封止すれば、ＦＬＣ分子へ働く力は、ある電界以下では
誘電異方性△ε＜０の効果による力より自発分極（Ｐ
ｓ）９の効果による力が格段に大きくなるが、ある電界
以上では両者の効果による力は同じ程度になる。The FLC molecule 8 has a spontaneous polarization (Ps) 9 in a direction orthogonal to the long axis direction of the molecule as shown in FIG.
3 receives a force proportional to the vector product of the electric field (E) 10 and the spontaneous polarization (Ps) 9 generated from the voltages applied to the transparent electrodes S and L in FIG. 3, and the apex angle twice the tilt angle (θ) 11 ′. It moves on the surface of a conical trajectory 12 having 11. FLC molecule 8
In addition, a force proportional to the difference Δ 誘 電 between the dielectric constant of the molecule in the major axis direction and the dielectric constant in the minor axis direction and the square of the electric field (E) 10 acts on the surface. That is, the force F acting on the FLC molecule 8 is F = K ₀ × Ps × E + K ₁ × △ ε × E ² . Therefore, if the FLC having a negative dielectric anisotropy △ ε is sealed in the panel, the force acting on the FLC molecules will be lower than a certain electric field due to the spontaneous polarization (P
s) The force due to the effect of 9 is remarkably large, but above a certain electric field, the force due to both effects is almost the same.

【０００５】この負の誘電異方性の効果は、特開平１−
２４２３４等において報告されており、図５の様な電圧
−応答速度特性において最小値電圧を示すことが知られ
ている。この現象を利用したＦＬＣパネルの駆動方法と
して、例えば特開昭６２−５６９３３や特開昭６２−２
８０８２４や特開平１−２４２３４、あるいはThe “Jo
ers/Alvey ”Ferroelectric Multiplexing Scheme:(Fer
roelectrics Vol.122(1991)P63.)等がある。The effect of this negative dielectric anisotropy is described in
24234 and the like, and it is known that the voltage-response speed characteristic as shown in FIG. 5 shows a minimum voltage. As a method of driving an FLC panel utilizing this phenomenon, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Sho 62-56933 and
80824, JP-A-1-24234, or The “Jo
ers / Alvey ”Ferroelectric Multiplexing Scheme: (Fer
roelectrics Vol. 122 (1991) P63.).

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】例えばThe“Joers/”A
lvey ”Ferroelectric Multiplexing Scheme による
と、高いコントラストが得られたと報告されているが、
実際に強誘電性液晶セルを作製してみると簡単には高コ
ントラストは得られないし、時には良好なスイッチング
も得られない。大きな原因としては、強誘電性液晶セル
の配向性がスイッチング挙動やコントラストに影響を与
えることが挙げられる。例えば、図６はセル厚２μｍの
パラレルラビングの配向膜を有する強誘電性液晶セルに
負の誘電異方性を有する液晶ＳＣＥ−８（メルク社製）
を注入したセルの配向状態を示す偏光顕微鏡観察図であ
るが、The“Joers/Alvey ”Ferroelectric Multiplexin
g Scheme で駆動したとき良好なコントラストを示す部
分ａと５以下のコントラストしか示さない部分ｂとスイ
ッチングしない部分ｃが存在する。[Problems to be solved by the invention] For example, The “Joers /” A
lvey "Ferroelectric Multiplexing Scheme reports that high contrast was obtained,
When a ferroelectric liquid crystal cell is actually manufactured, high contrast cannot be easily obtained, and sometimes good switching cannot be obtained. A major cause is that the orientation of the ferroelectric liquid crystal cell affects switching behavior and contrast. For example, FIG. 6 shows a liquid crystal SCE-8 (manufactured by Merck) having a negative dielectric anisotropy in a ferroelectric liquid crystal cell having a parallel rubbing alignment film having a cell thickness of 2 μm.
FIG. 1 is a polarization microscope view showing the orientation state of a cell into which is injected. The “Joers / Alvey” Ferroelectric Multiplexin
There are a part a that shows good contrast when driven by g Scheme, a part b that shows only a contrast of 5 or less, and a part c that does not switch.

【０００７】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、負の誘電異方性を有する強誘電性
液晶を用いて液晶パネル内全面にわたって良好なコント
ラストを得ることのできる液晶表示装置を提供しようと
するものである。The present invention has been made to solve such a problem, and a liquid crystal capable of obtaining good contrast over the entire surface of a liquid crystal panel using a ferroelectric liquid crystal having a negative dielectric anisotropy. It is intended to provide a display device.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による請求項１記載の強誘電性液晶表示装置
は、液晶セルの内面に一軸配向処理された配向膜および
負の誘電異方性を有するカイラルスメクチックＣ液晶を
具備し、前記配向膜が前記カイラルスメクチックＣ液晶
を同じメモリ角のＣ１およびＣ２の２つのユニフォーム
配向に配向させうることを特徴とする。 さらに、本発明
による請求項２記載の強誘電性液晶表示装置は、液晶セ
ルの内面に一軸配向処理された配向膜および負の誘電異
方性を有するカイラルスメクチックＣ液晶を具備し、前
記配向膜が前記カイラルスメクチックＣ液晶をほぼ０°
の界面プレチルト角で配向させうることを特徴とする。 [MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
2. The ferroelectric liquid crystal display device according to claim 1, further comprising:
Is an alignment film that is uniaxially aligned on the inner surface of the liquid crystal cell, and
Chiral smectic C liquid crystal with negative dielectric anisotropy
Wherein said alignment film is said chiral smectic C liquid crystal
Is the two uniforms of C1 and C2 with the same memory angle
It is characterized in that it can be oriented in an orientation. Furthermore, the present invention
The ferroelectric liquid crystal display device according to claim 2 is a liquid crystal cell.
Film with uniaxial orientation on the inner surface of
Equipped with an isotropic chiral smectic C liquid crystal,
The alignment film makes the chiral smectic C liquid crystal almost 0 °.
Characterized in that they can be oriented at an interface pretilt angle of

【０００９】強誘電性液晶セルの配向方法は図７に示す
ように基板間での一軸配向処理の方法が同一である配向
(a) 、逆である配向(b) 、一方の基板にのみ一軸配向処
理を施す配向(c) がある。適当な一軸配向処理によって
液晶−基板界面の液晶分子を基板面より立ち上げること
ができ、プレチルトを発生させることができる。このプ
レチルトの発生方向は一軸配向処理の方向によって制御
でき、例えばラビング法の場合図７(b) のように逆向き
の処理を施した場合には、線状の欠陥が多数発生し、均
一配向が得られにくい。次に片側の基板だけに一軸配向
処理を施した場合について述べる。通常、強誘電性液晶
はＩＮＡＣ(Isotropic-Nematic-SmecticA-Smectic C)
相系列を有するが、ネマティック相で良好な配向を得る
ことがスメクチックＣ相で良好な配向を得るために重要
である。強誘電性液晶のネマティック相は螺旋を巻いて
おり、両側基板ともに一軸配向処理を施せば、均一なネ
マティック相での配向は得られ易いが、一方の基板で一
軸配向処理をなくしてしまうと、ネマティック相で捩れ
た配向になり、これを降温してスメクチックＣ相の状態
までもってきたとき、良好な配向が得られにくい。ま
た、ネマティック相の無い液晶を用いれば、この問題は
解決するが、スメクチックＡ相で細かいドメインが混在
した不均一な配向になり易い。[0009] METHOD orientation of the ferroelectric liquid crystal cell is the same method of uniaxial orientation processing between the substrate as shown in FIG orientation
(a), the opposite orientation (b), and the orientation (c) in which only one substrate is subjected to a uniaxial orientation treatment. By appropriate uniaxial alignment treatment, liquid crystal molecules at the liquid crystal-substrate interface can be raised from the substrate surface, and pretilt can be generated. The direction in which this pretilt occurs can be controlled by the direction of the uniaxial orientation treatment. For example, in the case of the rubbing method, when the treatment is carried out in the opposite direction as shown in FIG. Is difficult to obtain. Next, a case where a uniaxial orientation treatment is applied to only one substrate will be described. Normally, ferroelectric liquid crystal is INAC (Isotropic-Nematic-SmecticA-Smectic C)
Although having a phase series, it is important to obtain good orientation in the nematic phase in order to obtain good orientation in the smectic C phase. The nematic phase of the ferroelectric liquid crystal is spirally wound, and if uniaxial alignment treatment is performed on both substrates, uniform alignment in the nematic phase is easily obtained, but if uniaxial alignment treatment is eliminated on one substrate, In the nematic phase, the orientation becomes twisted, and when the temperature is lowered to the state of the smectic C phase, it is difficult to obtain good orientation. In addition, if a liquid crystal having no nematic phase is used, this problem can be solved. However, the smectic A phase tends to have a non-uniform orientation in which fine domains are mixed.

【００１０】上記両側基板で配向処理の方向が同一であ
る一軸配向処理はラビングを同一方向に施す（パラレル
ラビング）などの処理によって得られるが、このセルに
ＩＮＡＣ相系列を有する強誘電性液晶を組み合わせると
良好な配向が比較的簡単に得られる。しかし、なお、こ
れだけでは全面均一にするのは難しい。これが難しい原
因は２つある。ひとつはスメクチック層の折れ曲がりに
関するものである。強誘電性液晶が折れ曲がった層構造
（シェブロン層構造）を示すことはよく知られている。
図８に示すように、２つの領域が存在し、神辺らはこれ
をプレチルトとの関係からＣ１、Ｃ２と名付けている(F
erroelectrics Vol.114(1991)3.)。Ｃ２とＣ１は、それ
ぞれヘアピン欠陥とライトニング欠陥によって囲まれる
領域の配向とその外の領域の配向である。またこの層構
造は、プレチルトが存在しない場合にはラビングなどの
一軸配向処理の方向と関係づけられる。もう一つはユニ
フォーム（Ｕ）とツイスト（Ｔ）である。ユニフォーム
は消光位を示す配向、ツイストは消光位を示さない配向
である(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.27(1988)1.)。本発明者ら
は、ハイプレチルト配向膜を用いたパラレルラビングの
強誘電性液晶セルにおいて、Ｃ１Ｕ（Ｃ１−ユニフォー
ム）、Ｃ１Ｔ（Ｃ１−ツイスト）、Ｃ２の３つの配向が
得られたことを報告している(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.30
(1991)L1823.)。本発明者らは、更に詳細に検討した結
果、パラレルラビングの強誘電性液晶セルにおいては、
光学特性の異なるＣ１Ｕ、Ｃ１Ｔ、Ｃ２Ｕ（Ｃ２−ユニ
フォーム）、Ｃ２Ｔ（Ｃ２−ツイスト）の４つの配向状
態が存在することが分かった。図９にこれらの配向状態
の分子配向を示す。Ｃ１ＴとＣ２Ｔは消光位が無く、本
質的にコントラストの高い表示には向かず、Ｃ１Ｕ、Ｃ
２Ｕは消光位が存在するので、高コントラスト表示の可
能性がある。さらに、本発明者らが述べているのと同
様、Ｃ１ＵはＣ２Ｕよりも広いメモリ角を有しているの
で、より高いコントラストを実現できる可能性を持って
いる。The uniaxial alignment processing in which the alignment direction is the same on both substrates is obtained by a process such as rubbing in the same direction (parallel rubbing). In this cell, a ferroelectric liquid crystal having an INAC phase series is used. Good orientation is obtained relatively easily when combined. However, it is difficult to make the entire surface uniform with this alone. This can be difficult for two reasons. One is related to the bending of the smectic layer. It is well known that ferroelectric liquid crystals exhibit a bent layer structure (chevron layer structure).
As shown in FIG. 8, there are two regions, and Kanabe et al. Named them C1 and C2 in relation to the pretilt (F
erroelectrics Vol.114 (1991) 3.). C2 and C1 are the orientation of the region surrounded by the hairpin defect and the lightning defect, respectively, and the orientation of the region outside the region. This layer structure is related to the direction of uniaxial orientation treatment such as rubbing when no pretilt exists. The other is a uniform (U) and a twist (T). The uniform is the orientation showing the extinction position, and the twist is the orientation not showing the extinction position (Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 27 (1988) 1.). The present inventors have reported that three orientations of C1U (C1-uniform), C1T (C1-twist) and C2 were obtained in a parallel rubbing ferroelectric liquid crystal cell using a high pretilt alignment film. (Jpn.J.Appl.Phys.Vol.30
(1991) L1823.). The present inventors have further studied in detail that, in a parallel rubbing ferroelectric liquid crystal cell,
It was found that there were four alignment states of C1U, C1T, C2U (C2-uniform), and C2T (C2-twist) having different optical characteristics. FIG. 9 shows the molecular orientation in these orientation states. C1T and C2T do not have an extinction position and are not suitable for a display having essentially high contrast.
Since 2U has an extinction position, there is a possibility of high contrast display. Further, as described by the present inventors, C1U has a wider memory angle than C2U, and thus has the possibility of realizing higher contrast.

【００１１】負の誘電異方性を有する強誘電性液晶セル
において得られる４つの配向状態について比較したとこ
ろ、Ｃ１ＴとＣ２Ｔは消光位がなく暗状態が黒くないた
め良好なコントラストが得られない。またＣ１Ｕ配向は
スイッチングしにくく、またスイッチングしても駆動時
にＣ２状態が混在した配向へと変化してしまうという欠
点がある。これに対してＣ２Ｕ状態が良好なコントラス
トを与えることを本発明者らは見いだした。When four alignment states obtained in a ferroelectric liquid crystal cell having negative dielectric anisotropy are compared, good contrast cannot be obtained because C1T and C2T have no extinction positions and the dark state is not black. Further, the C1U orientation has a disadvantage that it is difficult to switch, and even if the switching is performed, the orientation changes to a mixture of C2 states during driving. In contrast, the present inventors have found that the C2U state gives good contrast.

【００１２】Ｃ１、Ｃ２配向の出現性はプレチルトと関
係があるが、プレチルト角はＣ２状態が発生し得る０°
〜１５°の範囲が好ましい。プレチルトが高いときには
発明者らが報告しているように、Ｃ２状態は消光位を示
す１つの状態しかなく、これはむしろ好ましい。ただ、
プレチルトの増加と共にＣ２よりＣ１の方が発生し易く
なる傾向がある。一方、プレチルトが低いほうがＣ２が
発生し易いが、逆に低すぎるとＣ２Ｔが発生し易くなる
欠点もあり、そういう意味ではプレチルトの特に好まし
い範囲は５〜１０°と言える。The appearance of the C1 and C2 orientations is related to the pretilt, but the pretilt angle is 0 ° at which the C2 state can occur.
A range of 15 ° is preferred. As the inventors report when the pretilt is high, the C2 state has only one state indicating the extinction position, which is rather preferred. However,
As the pretilt increases, C1 tends to occur more easily than C2. On the other hand, the lower the pretilt is, the more easily C2 is generated. On the other hand, if the pretilt is too low, there is a disadvantage that C2T is easily generated. In that sense, the particularly preferable range of the pretilt can be said to be 5 to 10 °.

【００１３】しかし、配向膜のプレチルトを５〜１０°
の範囲に制御しても、必ずしも装置の表示面を一様にＣ
２状態に揃えることができるとは限らない。もしＣ１と
Ｃ２が混在した場合には、場所により表示特性が異な
り、非常に表示品位の悪いものとなってしまう。また、
表示装置の置かれる環境や、表示装置自身の熱源より発
生する熱による動作温度範囲の違いによっても配向状態
を制御することが困難になってくる。Ｃ１状態とＣ２状
態では安定に出現する温度範囲について異なる傾向があ
る。低温側については両者とも強誘電相の範囲と同じに
なるが、高温側についてはＣ１状態よりもＣ２状態の方
が狭く、温度が上昇するとＣ２状態はＣ１状態に変化し
やすくなる(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.30(1991)L1823.)。こ
の場合には温度変化に対してＣ１とＣ２の混在が生じる
こととなり、非常に表示品位の悪いものとなってしま
う。そこで発明者はこの問題をも解決し、配向状態がＣ
１ＵであってもＣ２Ｕであっても、あるいは両者の混在
する場合でも関係無く、高コントラストで高品位の液晶
表示装置を実現する方法を見いだした。However, the pretilt of the alignment film is 5 to 10 °.
, The display surface of the device is not necessarily uniform.
It is not always possible to achieve two states. If C1 and C2 coexist, the display characteristics differ depending on the location, resulting in extremely poor display quality. Also,
It becomes difficult to control the alignment state depending on the environment in which the display device is placed or the difference in the operating temperature range due to heat generated from the heat source of the display device itself. In the C1 state and the C2 state, there is a tendency that a stable temperature range appears. On the low temperature side, both are the same as the range of the ferroelectric phase, but on the high temperature side, the C2 state is narrower than the C1 state, and when the temperature increases, the C2 state tends to change to the C1 state (Jpn.J .Appl.Phys.Vol.30 (1991) L1823.). In this case, C1 and C2 are mixed with respect to the temperature change, and the display quality is extremely poor. The inventor has also solved this problem, and when the orientation state is C
Regardless of whether it is 1U, C2U, or a mixture of both, a method for realizing a high-contrast, high-quality liquid crystal display device has been found.

【００１４】すなわち、液晶分子の界面プレチルトをほ
ぼ０°とすることにより、Ｃ１ＵとＣ２Ｕの光学特性を
等価とすることができ、また、液晶分子のセル厚方向の
誘電率、自発分極を同様な分布とすることができ、電気
的にもＣ１ＵとＣ２Ｕを等価なものとすることができる
のである。これにより、前記、配向状態がＣ１Ｕであっ
てもＣ２Ｕであっても、あるいは両者の混在する場合で
も関係無く、高コントラストで高品位の強誘電性液晶表
示装置を実現することができる。That is, the interface pretilt of the liquid crystal molecules is reduced.
With pot 0 °, it is possible to equalize the optical properties of C1U and C2U, also cell thickness direction of the dielectric constant of the liquid crystal molecules can be similar distribution spontaneous polarization, electrically and C1U and C2U can be made equivalent. Accordingly, a high-contrast, high-quality ferroelectric liquid crystal display device can be realized regardless of whether the alignment state is C1U or C2U, or a case where both are mixed.

【００１５】図１０はプレチルト角の違いによるＣ１Ｕ
状態とＣ２Ｕ状態の分子配向状態を詳細に記すものであ
る。ここで縦軸のＹは液晶セルのセル厚方向を表してお
り、ｄはセル厚である。ｄ／２の厚さの部分はシェブロ
ン・インターフェースと呼ばれる部分で、ここでは液晶
分子は基板界面と平行に配向している。横軸ψは液晶分
子のツイスト角であり、液晶分子の基板投影とスメクチ
ック層法線のなす角である。その定義は図１１に示す通
りである。図１１でＹは図１０同様、セル厚方向を表
し、ｎは分子ダイレクタ、ｃは分子のｃ−ダイレクタ、
ｐは自発分極ベクトルを表している。θは分子チルト
角、δはスメクチック層の傾斜角、Φは分子の方位角で
あり、ｎ_XZは分子の基板投影である。図１１（ｃ）のψ
が図１０の分子ツイスト角を表しており、特にシェブロ
ン・インターフェースにおける分子ツイスト角はψ_INと
して図１０に示されている。図１１（ｄ）はプレチルト
の定義を表している。図１０においてθ_app.は見かけの
チルト角である。この分子ツイスト角の分布図図１０は
ダイレクタ・プルファイルと呼ばれ、特にセル厚方向の
ダイレクタ・プルファイルはそのセルの光学特性を記述
するものである(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.31(1992)852.)。
Ｃ１Ｕ、Ｃ２Ｕともプレチルトθｐの変化によりダイレ
クタ・プルファイルが大きく変化するが、特にプレチル
トθｐ＝０°のときには両者のダイレクタ・プルファイ
ルは等しく、Ｃ１ＵとＣ２Ｕの光学特性が等価であるこ
とがわかる。図１２はプレチルト０°の場合のＣ１Ｕと
Ｃ２Ｕの配向状態を円錐奇跡の底面側から描いたもので
ある。図１２で１３は分子のｃ−ダイレクタであり、１
４の矢印は自発分極である。Ｃ１Ｕのａの部分とＣ２Ｕ
のａ’の部分の誘電率分布、自発分極分布が等価であ
り、Ｃ１Ｕのｂの部分とＣ２Ｕのｂ’の部分の誘電率分
布、自発分極分布が等価であることがわかる。FIG. 10 shows C1U due to the difference in pretilt angle.
It describes in detail the molecular orientation state of the state and the C2U state. Here, Y on the vertical axis represents the cell thickness direction of the liquid crystal cell, and d is the cell thickness. The portion having a thickness of d / 2 is a portion called a chevron interface, in which liquid crystal molecules are oriented parallel to the substrate interface. The horizontal axis ψ is the twist angle of the liquid crystal molecules, which is the angle between the substrate projection of the liquid crystal molecules and the normal of the smectic layer. Its definition is as shown in FIG. 11, Y represents the cell thickness direction as in FIG. 10, n is a molecular director, c is a c-director of a molecule,
p represents a spontaneous polarization vector. θ is the molecular tilt angle, δ is the tilt angle of the smectic layer, Φ is the azimuthal angle of the molecule, and n _XZ is the substrate projection of the molecule. 11 in FIG.
Represents the molecular twist angle of FIG. 10, and in particular, the molecular twist angle at the chevron interface is shown in FIG. 10 as ψ _IN . FIG. 11D shows the definition of pretilt. In FIG. 10, θ _app. Is an apparent tilt angle. The molecular twist angle distribution diagram FIG. 10 is called a director pull file. In particular, the director pull file in the cell thickness direction describes the optical characteristics of the cell (Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 31 (1992) 852.).
In both C1U and C2U, the director / pull file greatly changes due to the change in the pretilt θp. Particularly, when the pretilt θp = 0 °, both director / pull files are equal, and it is understood that the optical characteristics of C1U and C2U are equivalent. FIG. 12 illustrates the orientation state of C1U and C2U at a pretilt of 0 ° from the bottom side of the cone miracle. In FIG. 12, reference numeral 13 denotes a molecular c-director,
Arrow 4 is the spontaneous polarization. A part of C1U and C2U
It can be understood that the dielectric constant distribution and spontaneous polarization distribution of the portion a ′ of FIG. 2 are equivalent, and the dielectric constant distribution and spontaneous polarization distribution of the portion b of C1U and the portion b ′ of C2U are equivalent.

【００１６】従来、配向膜界面のプレチルトを測定する
方法としては、磁場容量法、クリスタルローテーション
法などが知られているが、いずれもネマティック液晶分
子に対してのみ有効な手法であり、カイラルスメクチッ
クＣ相に代表される強誘電相でのプレチルトを直接測定
することはできなかった。しかしながら、Jpn.J.Appl.P
hys.Vol.31(1992)852.あるいはJ.Phys.D:Appl.Phys.24
(1991)338. に示されるように、液晶分子のチルト角と
スメクチック層の傾斜角とセルのメモリ角の関係より、
カイラルスメクチックＣ相でのプレチルトを求めること
ができる。特にプレチルトθｐ＝０°の場合には、Ｃ１
ＵとＣ２Ｕのメモリ角が等しい、すなわちジクザグ欠陥
を挟んだ両側のメモリ角が等しいことから簡単に確認す
ることができる。この方法により多種類の配向処理法に
ついてカイラルスメクチックＣ相でのプレチルトを測定
したところ、従来のネマティック液晶に対して測定され
たプレチルトが１５°以下である配向処理法について
は、ネマティック液晶相のプレチルトが０°でなくとも
カイラルスメクチックＣ相でのプレチルトが０°となる
可能性があり、上記、負の誘電異方性を有する強誘電性
液晶を用いた場合、高コントラストで高品位の表示を達
成できることも見いだされた。Conventionally, as a method for measuring the pretilt at the interface of the alignment film, a magnetic field capacity method, a crystal rotation method, and the like are known. However, any of these methods is effective only for nematic liquid crystal molecules. Pretilt in a ferroelectric phase represented by a phase could not be directly measured. However, Jpn.J.Appl.P
hys.Vol.31 (1992) 852. or J.Phys.D: Appl.Phys.24
(1991) 338. From the relationship between the tilt angle of the liquid crystal molecules, the tilt angle of the smectic layer, and the memory angle of the cell,
The pretilt in the chiral smectic C phase can be determined. In particular, when the pretilt θp = 0 °, C1
It can be easily confirmed from the fact that the memory angles of U and C2U are equal, that is, the memory angles on both sides of the zigzag defect are equal. When the pretilt in the chiral smectic C phase was measured by this method for various types of alignment treatment, the pretilt of the nematic liquid crystal phase was found to be less than 15 ° for the conventional nematic liquid crystal. Is not 0 °, the pretilt in the chiral smectic C phase may be 0 °. When the above ferroelectric liquid crystal having negative dielectric anisotropy is used, high-contrast, high-quality display is achieved. What we can achieve is also found.

【００１７】駆動方法はThe“Joers/Alvey ”Ferroelec
tric Multiplexing Scheme を用いることが出来るのは
勿論であるが、より好ましい駆動法は部分書き換えが出
来る駆動法であり、この強誘電性液晶素子を用いて２０
００×２０００ラインなどの大表示容量のディスプレイ
を作製するには好ましい駆動法（例えば、特願平３−２
９３１７９号）である。The driving method is The “Joers / Alvey” Ferroelec
Of course, a tric multiplexing scheme can be used, but a more preferable driving method is a driving method that allows partial rewriting.
To manufacture a display having a large display capacity such as 00 × 2000 lines, a preferable driving method (for example, Japanese Patent Application No.
93179).

【００１８】[0018]

【実施例】【Example】

実施例１ 表１に示す６種の配向膜（いずれもチッソ社製）をそれ
ぞれ一対のガラス基板上に塗布し、ラビングした。当該
一対の基板をセル厚５０μｍでラビング方向が反平行と
なるように貼り合わせ、これにネマティック液晶Ｅ−８
（メルク社製）を注入し、磁場容量法によってプレチル
ト角を測定した。測定値は表１に示す。Example 1 Six types of alignment films (all manufactured by Chisso Corporation) shown in Table 1 were applied on a pair of glass substrates and rubbed. The pair of substrates is bonded to each other with a cell thickness of 50 μm so that the rubbing directions are antiparallel.
(Manufactured by Merck) was injected, and the pretilt angle was measured by a magnetic field capacity method. The measured values are shown in Table 1.

【００１９】パターニングしたＩＴＯ膜を形成した１対
のガラス基板上にＳｉＯ₂絶縁膜を形成し、次いで、表
１の６種の配向膜をそれぞれ塗布し、ラビングした。当
該一対の基板をセル厚２μｍで、ラビング方向が平行と
なるように貼り合わせた。作製した６種類の液晶セルに
強誘電性液晶ＳＣＥ−８（メルク社製）を注入した。各
強誘電性液晶セルの配向状態は、ジグザグ欠陥とラビン
グ方向の関係およびその消光性から決定し、表１に示し
た。複数の配向が記してある場合は、配向状態が混在す
ることを表している。また、各セルのメモリ角を測定
し、表１に示した。メモリ角は無電界時の消光位間の１
／２の角度である。An SiO ₂ insulating film was formed on a pair of glass substrates on which a patterned ITO film was formed, and then six types of alignment films shown in Table 1 were applied and rubbed. The pair of substrates was bonded so that the rubbing direction was parallel with a cell thickness of 2 μm. Ferroelectric liquid crystal SCE-8 (manufactured by Merck) was injected into the six types of liquid crystal cells thus produced. The alignment state of each ferroelectric liquid crystal cell was determined from the relationship between zigzag defects and the rubbing direction and its extinction, and is shown in Table 1. When a plurality of orientations are described, it indicates that the orientation states are mixed. The memory angle of each cell was measured and is shown in Table 1. The memory angle is 1 between the extinction positions when no electric field is applied.
/ 2.

【００２０】[0020]

【表１】 作成した６組の液晶セルについて、図１３に示す電圧波
形を用いて電圧−メモリパルス幅の関係を測定した。結
果を図１に示す。図１で縦軸のＭＰＷはMemoryPulse Wi
dthの略でメモリパルス幅を表している。図１の電圧−
メモリパルス幅特性では、ＰＳＩ−Ａ−２００１とＰＳ
Ｉ−Ａ−Ｘ００９のＣ１Ｕ部分以外、つまり全てのセル
のＣ２Ｕ部分とＰＳＩ−Ａ−Ｓ４９５のＣ１Ｕ部分では
明確なメモリパルス幅が最小になる電圧（Ｖ_min）が存
在する。[Table 1] The relationship between the voltage and the memory pulse width was measured using the voltage waveforms shown in FIG. 13 for the six sets of liquid crystal cells thus prepared. The results are shown in FIG. In Fig. 1, MPW on the vertical axis is MemoryPulse Wi
Abbreviation of dth indicates memory pulse width. The voltage of FIG.
In memory pulse width characteristics, PSI-A-2001 and PS
Except C1U portion of I-A-X009, i.e. all cells in C2U portion and PSI-A-S495 of C1U part is definite voltage memory pulse width is minimized (V _min) is present.

【００２１】これらのセルを図１の電圧−メモリパルス
幅特性にあわせて駆動すると、Ｃ２Ｕのみを示すＰＳＩ
−Ｘ−Ｓ０１２、ＰＳＩ−Ｘ−Ｓ０１４、ＰＳＩ−Ａ−
２１０１では全面積において均一なスイッチングを示
し、コントラスト３０以上という品質の高い表示が得ら
れた。Ｃ１Ｕのみを示すＰＳＩ−Ａ−２００１のセルで
は明確なＶ_minが存在しないため、高コントラスト表示
はできなかった。Ｃ１Ｕ、Ｃ２Ｕの現在するＰＳＩ−Ａ
−Ｘ００９のセルではＣ２Ｕ部分は高コントラストな表
示が行えたが、Ｃ１Ｕ部分に明確なＶ_minが存在しない
ため、駆動条件が異なり、またＣ１Ｕ、Ｃ２Ｕ部分のメ
モリ角が違うためセル全体では不均一な表示しかできな
かった。同じようにＣ１ＵとＣ２Ｕが混在するＰＳＩ−
Ａ−Ｓ４９５のセルではＣ１ＵとＣ２Ｕの電圧−メモリ
パルス幅特性がほぼ等しく、同条件で駆動することがで
き、メモリ角も等しいので、セル全面で高コントラス
ト、高品質の表示を達成できた。この場合のＣ１ＵとＣ
２Ｕの電圧−メモリパルス幅特性が、図２の様に縦軸に
Ｃ１Ｕのメモリパルス幅とＣ２Ｕのメモリパルス幅の比
をとってみると、ほぼ等価であることがよくわかる。When these cells are driven in accordance with the voltage-memory pulse width characteristics shown in FIG. 1, PSI showing only C2U is obtained.
-X-S012, PSI-X-S014, PSI-A-
In 2101, uniform switching was exhibited in all areas, and a high-quality display with a contrast of 30 or more was obtained. Since C1U only with PSI-A-2001 cells there is no clear V _min shown, high contrast display was not. Current PSI-A of C1U and C2U
Cell C2U portion of -X009 is displayed high contrast is performed, because there is no clear V _min to C1U portion, different driving conditions and C1U, nonuniform across the cell because the memory angle is different in C2U portion Could only be displayed. Similarly, PSI where C1U and C2U coexist
In the cell of A-S495, the voltage-memory pulse width characteristics of C1U and C2U are almost equal, the cells can be driven under the same conditions, and the memory angle is also equal, so that high-contrast, high-quality display can be achieved over the entire surface of the cell. C1U and C in this case
When the ratio of the memory pulse width of C1U to the memory pulse width of C2U is plotted on the vertical axis as shown in FIG. 2, the voltage-memory pulse width characteristics of 2U are almost equivalent.

【００２２】実施例２ 実施例１で配向膜をＰＳＩ−Ａ−２３０１（チッソ社
製）に変更して同様に実験した。配向はＣ１Ｕ、Ｃ２Ｕ
混在であった。この配向膜はネマティック液晶にたいし
てはプレチルト６°であったが、Ｃ１ＵとＣ２Ｕのメモ
リ角は等しく７°であり、強誘電相での実際のプレチル
トは０°であった。電圧−メモリパルス幅特性は図１
（ｃ）ＰＳＩ−Ａ−Ｓ４９５と同様にＣ１Ｕ、Ｃ２Ｕが
ほぼ同じものであった。このセルはＰＳＩ−Ａ−Ｓ４９
５と同様にＣ１ＵとＣ２Ｕを同じ条件で駆動することが
でき、メモリ角が等しいので高コントラストで均一な表
示を得ることができた。Example 2 An experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that the alignment film was changed to PSI-A-2301 (manufactured by Chisso Corporation). The orientation is C1U, C2U
It was mixed. Although this alignment film had a pretilt of 6 ° for the nematic liquid crystal, the memory angles of C1U and C2U were equally 7 °, and the actual pretilt in the ferroelectric phase was 0 °. FIG. 1 shows the voltage-memory pulse width characteristics.
(C) Similar to PSI-A-S495, C1U and C2U were almost the same. This cell is PSI-A-S49
As in the case of No. 5, C1U and C2U can be driven under the same conditions, and since the memory angles are equal, a high contrast and uniform display can be obtained.

【００２３】比較例１ 実施例１でセルの温度を変化させて実験を行った。Ｃ２
Ｕのみを示すＰＳＩ−Ｘ−Ｓ０１２、ＰＳＩ−Ｘ−Ｓ０
１４、ＰＳＩ−Ａ−２１０１のセルでは温度上昇に伴い
Ｃ１Ｕ状態が発生した。この場合のＣ１Ｕ状態はＣ２Ｕ
状態とは電圧−メモリパルス幅特性、メモリ角とも異な
り、温度変化を補償するように駆動条件を検討してみた
が実施例１のＰＳＩ−Ａ−Ｘ００９のように均一性がな
くなり、高品質の表示がえられなくなった。Comparative Example 1 An experiment was conducted in Example 1 while changing the cell temperature. C2
PSI-X-S012, PSI-X-S0 indicating only U
14. In the PSI-A-2101 cell, the C1U state occurred as the temperature rose. The C1U state in this case is C2U
The state differs from the voltage-memory pulse width characteristic and the memory angle, and the driving conditions were examined so as to compensate for the temperature change. However, as in the case of PSI-A-X009 of the first embodiment, uniformity was lost, and high-quality Display is no longer available.

【００２４】実施例３ 実施例１、２でセルの温度を変化させて実験を行った。
ＰＳＩ−Ａ−Ｓ４９５とＰＳＩ−Ａ−２３０１のセル
は、温度上昇に伴いＣ１Ｕ状態の割合が室温よりも多く
なったが、Ｃ１Ｕ状態とＣ２Ｕ状態の電圧−メモリパル
ス幅、メモリ角は同様な温度変化をするので、駆動電
圧、駆動パルス幅等の駆動条件を調整することにより広
い温度範囲に渡って高コントラスト、均一で高品質の表
示を行うことができた。Example 3 An experiment was conducted in Examples 1 and 2 while changing the cell temperature.
In the cells of PSI-A-S495 and PSI-A-2301, the ratio of the C1U state became higher than room temperature with the rise in temperature, but the voltage-memory pulse width and memory angle of the C1U state and the C2U state were the same. Because of the change, by adjusting the driving conditions such as the driving voltage and the driving pulse width, a high-contrast, uniform and high-quality display can be performed over a wide temperature range.

【００２５】実施例４ 実施例１〜２における強誘電性液晶材料を表２のMixtur
e １〜６に示す組成の材料に置き換えるほかは実施例１
〜２と同様にして、強誘電性液晶セルを作製した。ＰＳ
Ｉ−Ａ−Ｓ４９５とＰＳＩ−Ａ−２３０１のセルは、Ｃ
１ＵとＣ２Ｕのメモリ角が等しく、広い温度範囲でＣ１
ＵとＣ２Ｕの電圧−メモリパルス幅、メモリ角は同様な
温度変化をするので、駆動電圧、駆動パルス幅等の駆動
条件を調整することにより広い温度範囲に渡って高コン
トラスト、均一で高品質の表示を行うことができた。そ
の他のセルでは、ＰＳＩ−Ａ−２００１はＣ１Ｕだけを
示し高コントラスト表示が得られなかった。また、ＰＳ
Ｉ−Ａ−Ｘ００９のセルではＣ１Ｕ、Ｃ２Ｕが混在し、
Ｃ２Ｕ部分は高コントラストな表示が行えたが、Ｃ１Ｕ
部分に明確なＶ_minが存在しないため、駆動条件が異な
り、また、Ｃ１Ｕ、Ｃ２Ｕ部分のメモリ角が違うためセ
ル全体では不均一な表示しかできなかった。さらにＰＳ
Ｉ−Ｘ−Ｓ０１２、ＰＳＩ−Ｘ−Ｓ０１４、ＰＳＩ−Ａ
−２１０１のセルでは室温でＣ２Ｕのみを示したが、温
度上昇に伴いＣ１Ｕが発生した。この場合のＣ１Ｕ状態
はＣ２Ｕ状態とは電圧−メモリパルス幅特性、メモリ角
とも異なり、温度変化を補償するように駆動条件を検討
してみたが実施例１のＰＳＩ−Ａ−Ｘ００９のように均
一性がなくなり、高品質の表示が得られなくなった。Example 4 The ferroelectric liquid crystal material in Examples 1 and 2
e except that the material was replaced with a material having the composition shown in e1 to e6.
2 to 2, a ferroelectric liquid crystal cell was produced. PS
The cells of IA-S495 and PSI-A-2301 are C
The memory angles of 1U and C2U are equal, and C1
Since the voltage and the memory pulse width and the memory angle of U and C2U change in the same temperature, high contrast, uniform and high quality over a wide temperature range can be obtained by adjusting the driving conditions such as the driving voltage and the driving pulse width. The display could be performed. In other cells, PSI-A-2001 showed only C1U, and a high contrast display could not be obtained. Also, PS
In the cell of IA-X009, C1U and C2U are mixed,
The C2U part could display high contrast, but the C1U
Since the clear V _min to the part is not present, different driving conditions, also, C1U, could only uneven display the entire cell because the memory angle is different in C2U portion. Further PS
I-X-S012, PSI-X-S014, PSI-A
In the cell of -2101, only C2U was shown at room temperature, but C1U was generated as the temperature rose. In this case, the C1U state is different from the C2U state in terms of the voltage-memory pulse width characteristics and the memory angle, and the driving conditions were examined so as to compensate for the temperature change. However, the C1U state was uniform like the PSI-A-X009 of the first embodiment. And no high quality display can be obtained.

【００２６】[0026]

【表２】 [Table 2]

【００２７】化合物１（下記式の５つの化合物を２０％
づつ混合したもの）Compound 1 (5 compounds of the following formula
Mixed one by one)

【化１】 Embedded image

【００２８】化合物２Compound 2

【化２】 Embedded image

【００２９】化合物３Compound 3

【化３】 Embedded image

【００３０】化合物４Compound 4

【化４】 Embedded image

【００３１】化合物５Compound 5

【化５】 Embedded image

【００３２】[0032]

【発明の効果】本発明を用いることにより、高コントラ
ストの大容量表示の強誘電性液晶表示装置を得ることが
できる。According to the present invention, a high-contrast large-capacity display ferroelectric liquid crystal display device can be obtained.

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

【図１】この発明の実施例で作製した液晶表示装置の電
圧−パルス幅特性の図である。FIG. 1 is a diagram showing voltage-pulse width characteristics of a liquid crystal display device manufactured according to an embodiment of the present invention.

【図２】この発明の実施例で作製した液晶表示装置の電
圧−パルス幅特性の図である。FIG. 2 is a diagram showing voltage-pulse width characteristics of a liquid crystal display device manufactured according to an embodiment of the present invention.

【図３】従来の強誘電性液晶セルの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional ferroelectric liquid crystal cell.

【図４】スメクチックＣ相における強誘電性液晶分子の
状態説明図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a state of ferroelectric liquid crystal molecules in a smectic C phase.

【図５】誘電異方性△εが負の強誘電性液晶の電圧−応
答速度特性の図である。FIG. 5 is a diagram showing a voltage-response speed characteristic of a ferroelectric liquid crystal having a negative dielectric anisotropy Δε.

【図６】強誘電性液晶セルに注入された液晶の偏光顕微
鏡観察の図である。FIG. 6 is a view of a liquid crystal injected into a ferroelectric liquid crystal cell observed with a polarizing microscope.

【図７】強誘電性液晶セルにおける液晶の配向方法の説
明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a liquid crystal alignment method in a ferroelectric liquid crystal cell.

【図８】カイラルスメクチックＣ相のシェブロン層構造
における液晶配向の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a liquid crystal orientation in a chevron layer structure of a chiral smectic C phase.

【図９】パラレルラビングの強誘電性液晶セルにおける
液晶配向の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of liquid crystal alignment in a ferroelectric liquid crystal cell of parallel rubbing.

【図１０】プレチルト角の違いによる液晶配向の説明図
である。FIG. 10 is an explanatory diagram of liquid crystal alignment depending on a difference in pretilt angle.

【図１１】プレチルト角の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a pretilt angle.

【図１２】プレチルト角の０°のときの液晶配向の説明
図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of liquid crystal alignment when the pretilt angle is 0 °.

【図１３】この発明の実施例で作製した液晶表示装置の
電圧−メモリパルス幅の特性の図である。FIG. 13 is a graph showing voltage-memory pulse width characteristics of the liquid crystal display device manufactured in the example of the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/141 G02F 1/1337 510──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. ⁶ , DB name) G02F 1/141 G02F 1/1337 510

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 液晶セルの内面に一軸配向処理された配
向膜および負の誘電異方性を有するカイラルスメクチッ
クＣ液晶を具備し、前記配向膜が前記カイラルスメクチ
ックＣ液晶を同じメモリ角のＣ１およびＣ２の２つのユ
ニフォーム配向に配向させうることを特徴とする強誘電
性液晶表示装置。1. A distribution which is uniaxial aligning treatment on the inner surface of the liquid crystal cell
Chiral smectic membrane with directional membrane and negative dielectric anisotropy
C liquid crystal, wherein the alignment film is the chiral smectic.
The liquid crystal C is connected to two units C1 and C2 having the same memory angle.
Ferroelectric characterized by being able to be oriented in niform orientation
Sex liquid crystal display device. 【請求項２】 液晶セルの内面に一軸配向処理された配
向膜および負の誘電異方性を有するカイラルスメクチッ
クＣ液晶を具備し、前記配向膜が前記カイラルスメクチ
ックＣ液晶をほぼ０°の界面プレチルト角で配向させう
ることを特徴とする強誘電性液晶表示装置。 2. An inner surface of a liquid crystal cell comprising an alignment film subjected to a uniaxial alignment treatment and a chiral smectic C liquid crystal having a negative dielectric anisotropy. A ferroelectric liquid crystal display device characterized in that it can be oriented at an angle.