JP2502481B2 - Liquid crystal device - Google Patents

Liquid crystal device

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JP2502481B2
JP2502481B2 JP29316294A JP29316294A JP2502481B2 JP 2502481 B2 JP2502481 B2 JP 2502481B2 JP 29316294 A JP29316294 A JP 29316294A JP 29316294 A JP29316294 A JP 29316294A JP 2502481 B2 JP2502481 B2 JP 2502481B2
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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、液晶表示素子や液晶−
光シャッタ等で用いる液晶装置に関し、更に詳しくは液
晶分子の初期配向状態を改善することにより、表示なら
びに駆動特性を改善した階調表示液晶装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a liquid crystal display device and a liquid crystal display.
The present invention relates to a liquid crystal device used for an optical shutter and the like, and more particularly to a gradation display liquid crystal device in which display and driving characteristics are improved by improving an initial alignment state of liquid crystal molecules.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、走査電極群と信号電極群をマ
トリクス状に構成し、その電極間に液晶化合物を充填し
多数の画素を形成して、画像或いは情報の表示を行う液
晶表示素子は、よく知られている。この表示素子の階調
駆動法としては、走査電極群に順次周期的にアドレス信
号を選択印加し、信号電極群には所定の情報信号をアド
レス信号と同期させて並列的に選択印加する時分割駆動
が採用されているが、この表示素子及びその階調駆動法
には以下に述べる如き致命的とも言える大きな欠点があ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a liquid crystal display element for displaying an image or information by forming scanning electrodes and signal electrodes in a matrix and filling a liquid crystal compound between the electrodes to form a large number of pixels has been known. ,well known. The grayscale driving method of this display element is a time division in which an address signal is sequentially and selectively applied to the scanning electrode group and a predetermined information signal is selectively applied in parallel to the signal electrode group in synchronization with the address signal. Although driving is adopted, this display element and its gradation driving method have major drawbacks that can be said to be fatal as described below.

【0003】即ち、画素密度を高く、或いは画面を大き
くするのが難しいことである。従来の液晶の中で応答速
度が比較的高く、しかも消費電力が小さいことから、表
示素子として実用に供されているのは殆んどが、例えば
M.SchadtとW.Helfrich著“Appl
ied Physics Letters”Vo.1
8、No.4(1971.2.15)、P.127〜1
28の“Voltage−Dependent Opt
ical Activity of a Twiste
d Nematic Liquid Crystal”
に示されたTN(twisted nematic)型
の液晶を用いたものであり、この型の液晶は、無電界状
態で正の誘電異方性をもつネマチック液晶の分子が液晶
層厚方向で捩れた構造(ヘリカル構造)を形成し、両電
極面でこの液晶の分子が平行に配列した構造を形成して
いる。一方、電界印加状態では、正の誘電異方性を持つ
ネマチック液晶が電界方向に配列し、この結果光学変調
を起すことができる。この型の液晶を用いてマトリクス
電極構造によって表示素子を構成した場合、走査電極と
信号電極が共に選択される領域(選択点)には、液晶分
子を電極面に垂直に配列させるに要する閾値以上の電圧
が印加され、走査電極と信号電極が共に選択されない領
域(非選択点)には電圧は印加されず、したがって液晶
分子は電極面に対して並行な安定配列を保っている。こ
のような液晶セルの上下に互いにクロスニコル関係にあ
る直線偏光子を配置することにより、選択点では光が透
過せず、非選択点では光が透過するため、画像素子とす
ることが可能となる。然し乍ら、マトリクス電極構造を
構成した場合には、走査電極が選択され、信号電極が選
択されない領域、或いは走査電極が選択されず、信号電
極が選択される領域(所謂“半選択点”)にも有限に電
界がかかってしまう。選択点にかかる電圧と、半選択点
にかかる電圧の差が充分に大きく、液晶分子を電界に垂
直に配列させるのに要する電圧閾値がこの中間の電圧値
に設定されるならば、表示素子は正常に動作するわけで
あるが、走査線数(N)を増やして行った場合、画面全
体(1フレーム)を走査する間に一つの選択点に有効な
電界がかかっている時間(duty比)が1/Nの割合
で減少してしまう。このために、くり返し捜査を行った
場合の選択点と非選択点にかかる実効値としての電圧差
は、走査線数が増えれば増える程小さくなり、結果的に
は画像コントラストの低下やクロストークが避け難い欠
点となっている。このような現象は、双安定性を有さな
い液晶(電極面に対し、液晶分子が水平に配向している
のが安定状態であり、電界が有効に印加されている間の
み垂直に配向する)を時間的蓄積効果を利用して駆動す
る(即ち、繰り返し走査する)ときに生ずる本質的には
避け難い問題点である。この点を改良するために、電圧
平均化法、2周波駆動法や、多重マトリクス法等が既に
提案されているが、いずれの方法でも不充分であり、表
示素子の大画面化や高密度化は、走査線数が充分に増や
せないことによって頭打ちになっているのが現状であ
る。
That is, it is difficult to increase the pixel density or enlarge the screen. Among the conventional liquid crystals, most of them are practically used as a display element because of their relatively high response speed and low power consumption. Schadt and W. "Appl" by Helfrich
ied Physics Letters "Vo.1
8, No. 4 (1971.2.15), P.I. 127-1
28 "Voltage-Dependent Opt
iCal Activity of a Twist
d Nematic Liquid Crystal ”
The TN (twisted nematic) type liquid crystal shown in Fig. 2 is used, and this type of liquid crystal has a structure in which molecules of a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy in a non-electric field state are twisted in a liquid crystal layer thickness direction. (Helical structure) is formed, and the liquid crystal molecules are arranged in parallel on both electrode surfaces. On the other hand, when an electric field is applied, nematic liquid crystals having positive dielectric anisotropy are aligned in the direction of the electric field, and as a result, optical modulation can occur. When a display element is constructed with a matrix electrode structure using this type of liquid crystal, in a region (selection point) in which both the scanning electrode and the signal electrode are selected, the liquid crystal molecules are equal to or more than the threshold value required to be aligned perpendicularly to the electrode surface. The voltage is applied, and no voltage is applied to a region (non-selection point) in which neither the scanning electrode nor the signal electrode is selected, so that the liquid crystal molecules maintain a stable alignment parallel to the electrode surface. By arranging linear polarizers having a crossed Nicol relationship above and below such a liquid crystal cell, light does not pass at selected points and light passes at non-selected points, so that it can be used as an image element. Become. However, in the case where the matrix electrode structure is formed, the scan electrode is selected and the signal electrode is not selected, or the scan electrode is not selected and the signal electrode is selected (so-called “half-selected point”). A finite electric field is applied. If the difference between the voltage applied to the selection point and the voltage applied to the semi-selection point is sufficiently large and the voltage threshold value required to align the liquid crystal molecules perpendicularly to the electric field is set to the intermediate voltage value, the display element is Although it operates normally, when the number of scanning lines (N) is increased, the time (duty ratio) during which an effective electric field is applied to one selection point while scanning the entire screen (one frame) Will decrease at a rate of 1 / N. For this reason, the voltage difference as an effective value applied to the selected point and the non-selected point when the repeated search is performed becomes smaller as the number of scanning lines increases, and as a result, the decrease in image contrast and crosstalk occur. It is an unavoidable drawback. Such a phenomenon is caused by a liquid crystal having no bistability (a stable state in which liquid crystal molecules are horizontally aligned with respect to an electrode surface, and vertically aligned only when an electric field is effectively applied. Is an inherently unavoidable problem that occurs when (1) is driven by utilizing the temporal accumulation effect (that is, repeated scanning). In order to improve this point, a voltage averaging method, a two-frequency driving method, a multiple matrix method, etc. have already been proposed, but none of them is sufficient, and the display element has a large screen and high density. The current situation is that the number of scanning lines has reached a ceiling because the number of scanning lines cannot be increased sufficiently.

【0004】一方、プリンタ分野を眺めて見るに、電気
信号を入力としてハードコピーを得る手段として、画素
密度の点からもスピードの点からも電気画像信号を光の
形で電子写真感光体に与えるレーザービームプリンタ
(LBP)が現在最も優れている。ところがLBPに
は、 1.プリンタとしての装置が大型になる; 2.ポリゴンスキャナの様な高速の駆動部分があり騒音
が発生し、また厳しい機械的精度が要求される;などの
欠点がある。この様な欠点を解消すべく電気信号を光信
号に変換する素子として、液晶シャッターアレイが提案
されている。ところが、液晶シャッターアレイを用いて
画素信号を与える場合、たとえば210mmの長さの中
に画素信号を16dot/mmの割合で書き込むために
は、3000個以上の信号発生部を有していなければな
らず、それぞれに独立した信号を与えるためには、元来
それぞれの信号発生部全てに信号を送るリード線を配線
しなければならず、製作上困難であった。
On the other hand, looking at the field of printers, as a means for obtaining a hard copy by receiving an electric signal as an input, an electric image signal is applied to the electrophotographic photosensitive member in the form of light in terms of pixel density and speed. The laser beam printer (LBP) is currently the best. However, for LBP, 1. The device as a printer becomes large in size; There are drawbacks such as a high-speed driving part such as a polygon scanner, noise is generated, and severe mechanical accuracy is required. A liquid crystal shutter array has been proposed as an element for converting an electric signal into an optical signal in order to eliminate such a defect. However, in the case of providing a pixel signal using the liquid crystal shutter array, for example, in order to write the pixel signal at a rate of 16 dots / mm within a length of 210 mm, it is necessary to have 3000 or more signal generation units. However, in order to give independent signals to each of them, it is originally difficult to manufacture because lead wires for sending signals have to be wired to all of the respective signal generators.

【0005】そのため、1LINE(ライン)分の画素
信号を数行に分割された信号発生部により、時分割して
与える試みがなされている。この様にすれば、信号を与
える電極を、複数の信号発生部に対して共通にすること
ができ、実質配線を大幅に軽減することができるからで
ある。ところが、この場合通常行われているように双安
定性を有さない液晶を用いて行数(N)を増して行く
と、信号ONの時間が実質的に1/Nとなり感光体上で
得られる光量が減少してしまったり、クロストークの問
題が生ずるという難点がある。
Therefore, an attempt has been made to give a pixel signal for 1 LINE (line) in a time-division manner by a signal generation unit divided into several lines. This is because the electrodes for applying a signal can be shared by a plurality of signal generating portions, and the wiring can be substantially reduced. However, in this case, if the number of rows (N) is increased by using a liquid crystal that does not have bistability as is usually done, the signal ON time becomes substantially 1 / N, and the signal is obtained on the photoreceptor. However, there is a problem in that the amount of light emitted is reduced and a problem of crosstalk occurs.

【0006】この様な従来型の液晶素子の欠点を改善す
るものとして、双安定性を有する液晶素子の使用が、C
larkおよびLagerwallにより提案されてい
る(特開昭56−107216号公報、米国特許第43
67924号明細書等)。双安定性液晶としては、一般
に、カイラルスメクティックC相(SmC* )又はH相
(SmH* )を有する強誘電性液晶が用いられる。この
液晶は電界に対して第1の光学的安定状態と第2の光学
的安定状態からなる双安定状態を有し、従って前述のT
N型の液晶で用いられた光学変調素子とは異なり、例え
ば一方の電界ベクトルに対して第1の光学的安定状態に
液晶が配向し、他方の電界ベクトルに対しては第2の光
学的安定状態に液晶が配向される。またこの型の液晶
は、加えられる電界に応答して、極めて速やかに上記2
つの安定状態のいずれかを取り、且つ電界の印加のない
ときはその状態を維持する性質を有する。このような性
質を利用することにより、上述した従来のTN型素子の
問題点の多くに対して、かなり本質的な改善が得られ
る。この点は、本発明と関連して、以下に、更に詳細に
説明する。しかしながら、この双安定性を有する液晶を
用いる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、上記2つの
安定状態の間での変換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。たとえばSmC* またはS
mH* 相を有する強誘電性液晶については、SmC*
たはSmH* 相を有する液晶分子層が基板面に対して垂
直で、したがって液晶分子軸が基板面にほぼ平行に配列
した領域(モノドメイン)が形成される必要がある。し
かしながら、従来の双安定性を有する液晶を用いる光学
変調素子においては、このようなモノドメイン構造を有
する液晶の配向状態が、必ずしも満足に形成されなかっ
たために、充分な特性が得られなかったのが実情であ
る。
As a solution to the above-mentioned drawbacks of conventional liquid crystal elements, the use of bistable liquid crystal elements is
proposed by Lark and Lagerwall (JP-A-56-107216, U.S. Pat. No. 43).
67924, etc.). Ferroelectric liquid crystals having a chiral smectic C phase (SmC * ) or H phase (SmH * ) are generally used as the bistable liquid crystal. This liquid crystal has a bistable state consisting of a first optically stable state and a second optically stable state with respect to an electric field, and thus the above-mentioned T
Unlike the optical modulation element used in the N-type liquid crystal, for example, the liquid crystal is aligned in the first optical stable state with respect to one electric field vector and the second optical stable with respect to the other electric field vector. The liquid crystal is aligned in the state. In addition, this type of liquid crystal responds to an applied electric field very quickly in accordance with the above-mentioned 2
It has the property of taking one of the two stable states and maintaining that state when no electric field is applied. By utilizing such a property, a considerable substantial improvement can be obtained with respect to many of the problems of the above-mentioned conventional TN type element. This will be explained in more detail below in connection with the present invention. However, in order for the optical modulation element using the liquid crystal having the bistability to exhibit a predetermined driving characteristic, the liquid crystal arranged between the pair of parallel substrates is effectively converted between the two stable states. It is necessary to be in a state of molecular alignment that occurs in a specific way. For example SmC * or S
For the ferroelectric liquid crystal having the mH * phase, the liquid crystal molecular layer having the SmC * or SmH * phase is perpendicular to the substrate surface, and therefore the liquid crystal molecular axis is aligned substantially parallel to the substrate surface (monodomain). Need to be formed. However, in the conventional optical modulation element using the liquid crystal having bistability, the alignment state of the liquid crystal having the monodomain structure is not always formed satisfactorily, so that sufficient characteristics cannot be obtained. Is the reality.

【0007】たとえば、このような配向状態を与えるた
めに、磁界を印加する方法、せん断力を印加する方法、
などが提案されている。しかしながら、これらは、いず
れも必ずしも満足すべき結果を与えるものではなかっ
た。たとえば、磁界を印加する方法は、大規模な装置を
要求するとともに作動特性の良好な薄層セルとは両立し
がたいという難点があり、また、せん断力を印加する方
法は、セルを作成後に液晶を注入する方法と両立しない
という難点がある。
For example, in order to give such an orientation state, a method of applying a magnetic field, a method of applying a shearing force,
Have been proposed. However, none of these gave necessarily satisfactory results. For example, the method of applying a magnetic field has a drawback in that it requires a large-scale device and is incompatible with a thin layer cell having good operating characteristics. There is a drawback that it is not compatible with the method of injecting liquid crystal.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
した事情に鑑み、後述するように生産性よく、双安定状
態を達成し、該双安定状態と偏光子を組み合わせること
によって、変速応答性へ変画素密度と大面積を有する表
示素子あるいは高速シャッター素子を実現し、階調表示
を実現した液晶光学装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned circumstances, an object of the present invention is to achieve a gear shift response by achieving a bistable state with good productivity and combining the bistable state with a polarizer, as will be described later. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal optical device that realizes a gradation display by realizing a display element having a variable pixel density and a large area or a high-speed shutter element.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、 a.少なくとも1つの偏光子と、少なくとも一方を一軸
性配向処理した一対の基板、該一対の基板のそれぞれに
交差させて設けた第1の電極群と第2の電極群とで構成
したマトリクス電極及びらせん構造の形成を抑制するの
に十分な基板間間隔に配置させた一軸異方相を生じるカ
イラルスメクティック液晶を有する液晶セルと、を備え
た液晶素子、並びに、 b.前記第1の電極群の選択された少なくとも1つの第
1の電極に、選択されていない時の第1の電極への印加
電圧を基準にして、第1位相で一方極性パルスを印加
し、第2位相で他方極性パルスを印加し、該第1位相
で、前記選択された少なくとも1つの第1の電極と前記
第2の電極群の全ての電極との交差部の全領域における
カイラルスメクティック液晶が一方の配向状態を生じる
様に、前記第2の電極群の全ての電極に第1の電圧信号
を印加し、該第2の位相で、前記選択された少なくとも
1つの第1の電極と前記第2の電極群との交差部のカイ
ラルスメクティック液晶が階調情報に応じた一方の配向
状態と他方の配向状態との混在状態を生じる様に、前記
第2の電極群の全ての電極に第2の電圧信号を印加する
電圧印加手段、を有する液晶装置である。
MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS AND ACTION The present invention comprises: a. A matrix electrode and a helix composed of at least one polarizer, a pair of substrates in which at least one is uniaxially oriented, and a first electrode group and a second electrode group which are provided so as to intersect with the pair of substrates, respectively. A liquid crystal cell having a chiral smectic liquid crystal that produces a uniaxial anisotropic phase and that is arranged at a sufficient inter-substrate spacing to suppress the formation of a structure; and b. A one-polarity pulse is applied to the selected at least one first electrode of the first electrode group in a first phase with reference to a voltage applied to the first electrode when not selected, The other polarity pulse is applied in two phases, and in the first phase, the chiral smectic liquid crystal in the entire region of the intersection of the selected at least one first electrode and all the electrodes of the second electrode group is generated. A first voltage signal is applied to all the electrodes of the second electrode group so as to generate one alignment state, and the selected at least one first electrode and the first voltage signal are applied in the second phase. The chiral smectic liquid crystal at the intersection with the second electrode group has a second state for all electrodes of the second electrode group so that a mixed state of one alignment state and the other alignment state depending on gradation information is generated. Having a voltage applying means for applying the voltage signal of It is a device.

【0010】[0010]

【実施例】以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発
明を詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the drawings as necessary.

【0011】本発明で用いる液晶材料として、特に適し
たものは、カイラルスメクティック液晶であって、強誘
電性を有するものである。具体的にはカイラルスメクテ
ィックC相(SmC* )、カイラルスメクティックG相
(SmG* )、カイラルスメクティックF相(SmF
* )、カイラルスメクティックI相(SmI* )又はカ
イラルスメクティックH相(SmH* )の液晶を用いる
ことができる。
A particularly suitable liquid crystal material used in the present invention is a chiral smectic liquid crystal having ferroelectricity. Specifically, the chiral smectic C phase (SmC * ), the chiral smectic G phase (SmG * ), the chiral smectic F phase (SmF)
* ), Chiral smectic I phase (SmI * ) or chiral smectic H phase (SmH * ) liquid crystal can be used.

【0012】強誘電性液晶の詳細については、たとえば
LEJOURNAL DE PHYSIQUE LET
TERS”36(L−69)1975、「Ferroe
lectric Liquid Crystala」;
“Applied Physics Letters”
36(11)1980「Submicro Secon
d Bi−stable Electrooptic
Switchingin Liquid Crysta
ls」;“固体物理”16(141)1981「液晶」
等に記載されており、本発明ではこれらに開示された強
誘電性液晶を用いることができる。
For details of the ferroelectric liquid crystal, for example, LEJOURNAL DE PHYSIQUE LET.
TERS "36 (L-69) 1975," Ferroe
"lectric Liquid Crystal"";
"Applied Physics Letters"
36 (11) 1980 "Submicro Secon
d Bi-stable Electrooptic
Switching in Liquid Crystal
Is ”;“ Solid State Physics ”16 (141) 1981“ Liquid Crystal ”
Etc., and the ferroelectric liquid crystal disclosed therein can be used in the present invention.

【0013】強誘電性液晶化合物の具体例としては、デ
シロキシベンジリデン−p′−アミノ−2−メチルブチ
ル シンナメート(DOBAMBC)、ヘキシルオキシ
ベンジリデン−p′−アミノ−2−クロロプロピルシン
ナメート(HOBACPC)、4−o−(2−メチル)
−ブチルレゾルシリデン−4′−オクチルアニリン(M
BRA8)が挙げられる。特に、好ましい強誘電性液晶
としては、これより高温側でコレステリック相を示すも
のを用いることができ、例えば下述の実施例に挙げた相
転移温度を示すビフェニルエステル系液晶を用いること
ができる。
Specific examples of the ferroelectric liquid crystal compound include desiloxybenzylidene-p'-amino-2-methylbutyl cinnamate (DOBAMBC), hexyloxybenzylidene-p'-amino-2-chloropropylcinnamate (HOBACPC), 4-o- (2-methyl)
-Butylresorcilidene-4'-octylaniline (M
BRA8). Particularly preferable ferroelectric liquid crystals are those which exhibit a cholesteric phase on the higher temperature side, and for example, biphenyl ester liquid crystals having the phase transition temperatures listed in the examples below can be used.

【0014】これらの材料を用いて素子を構成する場
合、液晶化合物が所望の相となるような温度状態に保持
する為、必要に応じて素子をヒーターが埋め込まれた銅
ブロック等により支持することができる。
When a device is formed using these materials, the device is supported by a copper block or the like in which a heater is embedded, if necessary, in order to maintain the temperature state in which the liquid crystal compound is in a desired phase. You can

【0015】図1は、強誘電性液晶の動作説明のため
に、セルの例を模式的に描いたものである。以下、所望
の相としてSmC* を例にとって説明する。
FIG. 1 schematically shows an example of a cell for explaining the operation of the ferroelectric liquid crystal. Hereinafter, SmC * will be described as an example of the desired phase.

【0016】11と11′は、In23 、SnO2
るいはITO(Indium−Tin Oxide)等
の薄膜からなる透明電極で被覆された基板(ガラス板)
であり、その間に液晶分子層12がガラス面に垂直にな
るよう配向したSmC* 相の液晶が封入されている。太
線で示した線13が液晶分子を表しており、この液晶分
子13は基板の面方向に連続的にらせん構造を形成して
いる。このらせん構造の中心軸15と液晶分子13の軸
方向とのなす角度をΘとして表す。この液晶分子13
は、その分子に直交した方向に双極子モーメント(P
⊥)14を有している。基板11と11′上の電極間に
一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子13のら
せん構造がほどけ、双極子モーメント(P⊥)14がす
べて電界方向に向くよう、液晶分子13は配向方向を変
えることができる。液晶分子13は、細長い形状を有し
ており、その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示
し、従って例えばガラス面の上下に互いにクロスニコル
の偏光子を置けば、電圧印加極性によって光学特性が変
わる液晶光学素子となることは、容易に理解される。
11 and 11 'are substrates (glass plates) covered with transparent electrodes made of a thin film of In 2 O 3 , SnO 2 or ITO (Indium-Tin Oxide).
In the meantime, SmC * phase liquid crystal oriented so that the liquid crystal molecular layer 12 is perpendicular to the glass surface is enclosed. The thick line 13 represents liquid crystal molecules, and the liquid crystal molecules 13 continuously form a spiral structure in the surface direction of the substrate. The angle formed by the central axis 15 of this helical structure and the axial direction of the liquid crystal molecules 13 is represented as Θ. This liquid crystal molecule 13
Is the dipole moment (P
⊥) 14. When a voltage above a certain threshold is applied between the electrodes on the substrates 11 and 11 ', the helical structure of the liquid crystal molecules 13 is unraveled, and the liquid crystal molecules 13 are oriented so that all dipole moments (P⊥) 14 are oriented in the electric field direction. You can change direction. The liquid crystal molecules 13 have an elongated shape and exhibit refractive index anisotropy in the major axis direction and the minor axis direction thereof. Therefore, for example, if crossed Nicol polarizers are placed above and below the glass surface, the voltage application polarity is It is easy to understand that the liquid crystal optical element changes its optical characteristics depending on the situation.

【0017】本発明の液晶光学素子で好ましく用いられ
る液晶セルは、その厚さを充分に薄く(例えば10μ以
下)することができる。このように液晶層が薄くなるに
したがい、図2に示すように電界を印加していない状態
でも液晶分子のらせん構造がほどけ、非らせん構造とな
り、その双極子モーメントPまたはP′は上向き(2
4)又は下向き(24′)のどちらかの状態をとる。こ
の液晶分子軸23の分子軸と23′のなす角度の1/2
の角度をチルト角(Θ)と称し、このチルト角(θ)は
らせん構造をとる時のコーンのなす頂角に等しい。この
ようなセルに、図2に示す如く一定の閾値以上の極性の
異なる電界E又はE′を電圧印加手段21と21′によ
り付与すると、双極子モーメントは、電界E又はE′の
電界ベクトルに対応して上向き24又は下向き24′と
向きを変え、それに応じて液晶分子は、第1の安定状態
23か或は第2の安定状態23′の何れか一方に配向す
る。
The liquid crystal cell preferably used in the liquid crystal optical element of the present invention can be made sufficiently thin (for example, 10 μm or less). As the liquid crystal layer becomes thinner in this way, as shown in FIG. 2, the helical structure of the liquid crystal molecules is unwound and becomes a non-helical structure even when no electric field is applied, and the dipole moment P or P ′ thereof is directed upward (2
4) or downward (24 '). 1/2 of the angle between the molecular axis of the liquid crystal molecular axis 23 and 23 '
Is called a tilt angle (θ), and this tilt angle (θ) is equal to the apex angle made by the cone when the helical structure is adopted. When an electric field E or E'having a polarity different from a certain threshold value is applied to such a cell by the voltage applying means 21 and 21 'as shown in FIG. 2, the dipole moment becomes the electric field vector of the electric field E or E'. Correspondingly, the liquid crystal molecules are turned upward 24 or downward 24 ', and the liquid crystal molecules are aligned in either the first stable state 23 or the second stable state 23' accordingly.

【0018】このような強誘電性を液晶光学素子として
用いることの利点は、先にも述べたが2つある。その第
1は応答速度が極めて速いことであり、第2は液晶分子
の配向が双安定性を有することである。第2の点を、例
えば図2によって更に説明すると、電界Eを印加すると
液晶分子は第1の安定状態23に配向するが、この状態
は電界を切っても安定である。又、逆向きの電界E′を
印加すると、液晶分子は第2の安定状態23′に配向し
てその分子の向きを変えるが、やはり電界を切ってもこ
の状態に留っている。
As described above, there are two advantages of using such a ferroelectric substance as a liquid crystal optical element. The first is that the response speed is extremely fast, and the second is that the alignment of the liquid crystal molecules has bistability. The second point will be further described with reference to FIG. 2, for example. When an electric field E is applied, the liquid crystal molecules are aligned in the first stable state 23, which is stable even when the electric field is cut off. When an electric field E'in the opposite direction is applied, the liquid crystal molecules are oriented in the second stable state 23 'to change the orientation of the molecules, but they remain in this state even when the electric field is cut off.

【0019】このような応答速度の速さと、双安定性が
有効に実現されるにはセルとしては出来るだけ薄い方が
好ましい。
In order to effectively realize such a high response speed and bistability, it is preferable that the cell is as thin as possible.

【0020】このような強誘電性を有する液晶で素子を
形成するに当たって最も問題となるのは、先にも述べた
ように、SmC* 相を有する層が基板面に対して垂直に
配列し且つ液晶分子が基板面に略平行に配向したモノド
メイン性の高いセルを形成することが困難なことであ
る。
The most problematic point in forming an element from such a liquid crystal having ferroelectricity is that the layer having the SmC * phase is arranged perpendicularly to the substrate surface, as described above. It is difficult to form a cell with high monodomain property in which liquid crystal molecules are aligned substantially parallel to the substrate surface.

【0021】ところで、従来より大面積の液晶セルを製
造する上で、基板表面に一軸性の配向処理を施す方法が
知られている。この一軸性の配向処理法としては基板表
面をビロード、布や紙で一方向にラビングする方法ある
いは基板表面にSiOやSiO2 を斜方蒸着する方法な
どが挙げられる。
By the way, there has been known a method of subjecting a substrate surface to a uniaxial alignment treatment in manufacturing a liquid crystal cell having a large area. Examples of this uniaxial orientation treatment method include a method of velveting the surface of the substrate in one direction with cloth or paper, a method of oblique vapor deposition of SiO or SiO 2 on the surface of the substrate, and the like.

【0022】しかしながら、強誘電性液晶に対して、こ
のようなラビング法や斜方蒸着法を適用しても、配向処
理を施すこと自体が、前記した液晶分子の双安定性を阻
害するため、所謂メモリー性を生かした駆動法を採用す
る場合には一軸性配向処理では、不適当なものと考えら
れていた。
However, even if such a rubbing method or an oblique vapor deposition method is applied to the ferroelectric liquid crystal, the alignment treatment itself hinders the bistability of the liquid crystal molecules. It has been considered that the uniaxial alignment treatment is not suitable when a driving method utilizing the so-called memory property is adopted.

【0023】ところが、本発明者らが鋭意検討した結
果、基板表面に適正な一軸性の配向処理を施すことによ
り、以下に詳述する如く、ある特定化された双安定状態
を達成することが可能であり、偏光子をその特定化され
た軸方向に一致させることにより、メモリー性を生かし
た駆動が達成し得ることが明らかとなった。
However, as a result of diligent studies by the present inventors, it is possible to achieve a specific bistable state by subjecting the substrate surface to an appropriate uniaxial orientation treatment, as will be described in detail below. It is possible, and it has been revealed that by making the polarizer coincide with the specified axial direction, the driving utilizing the memory property can be achieved.

【0024】図3と図4は、本発明の液晶素子の一実施
例を示している。図3は、本発明の液晶素子の平面図
で、図4はそのA−A′断面図である。
3 and 4 show an embodiment of the liquid crystal element of the present invention. FIG. 3 is a plan view of the liquid crystal device of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG.

【0025】図3と図4で示すセル構造体100は、ガ
ラス板及びプラスチック板などからなる一対の基板10
1と101′をスペーサ104で所定の間隔に保持さ
れ、この一対の基板をシーリングするために接着剤10
6で接着したセル構造を有しており、さらに基板101
の上には複数の透明電極102からなる電極群(例え
ば、マトリクス電極構造のうちの走査電圧印加用電極
群)が例えば帯状パターンなどの所定パターンで形成さ
れている。基板101′の上には前述の透明電極102
と交差させた複数の透明電極102′からなる電極群
(例えば、マトリクス電極構造のうちの信号電圧印加用
電極群)が形成されている。
The cell structure 100 shown in FIGS. 3 and 4 comprises a pair of substrates 10 made of a glass plate, a plastic plate or the like.
1 and 101 'are held at a predetermined interval by a spacer 104, and an adhesive 10 is used to seal the pair of substrates.
6 has a cell structure adhered at 6, and further has a substrate 101
An electrode group including a plurality of transparent electrodes 102 (for example, a scanning voltage applying electrode group in the matrix electrode structure) is formed on the upper surface of the electrode in a predetermined pattern such as a strip pattern. The transparent electrode 102 is formed on the substrate 101 '.
An electrode group (for example, a signal voltage applying electrode group in the matrix electrode structure) is formed of a plurality of transparent electrodes 102 ′ intersecting with each other.

【0026】このような透明電極102′を設けた基板
101′には、例えば、一酸化硅素、二酸化硅素、酸化
アルミニウム、ジルコニア、フッ化マグネシウム、酸化
セリウム、フッ化セリウム、シリコン窒化物、シリコン
炭化物、ホウ素窒化物などの無機絶縁物質やポリビニル
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、ポリパラキシリレン、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、ポリアミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラ
ミン樹脂、ユリア樹脂やアクリル樹脂などの有機絶縁物
質を用いて被膜形成した配向制御膜105を設けること
ができる。
The substrate 101 'provided with such a transparent electrode 102' is, for example, silicon monoxide, silicon dioxide, aluminum oxide, zirconia, magnesium fluoride, cerium oxide, cerium fluoride, silicon nitride, silicon carbide. , Inorganic insulating materials such as boron nitride, polyvinyl alcohol, polyimide, polyamideimide, polyesterimide, polyparaxylylene, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyamide, polystyrene, cellulose resin, melamine resin, urea resin and The orientation control film 105 formed by using an organic insulating material such as acrylic resin can be provided.

【0027】この配向制御膜105は、前述の如き無機
絶縁物質又は有機絶縁物質を被膜形成した後に、その表
面をビロード、布や紙で一方向に摺擦(ラビング)する
ことによって得られる。
The orientation control film 105 is obtained by forming a film of the above-mentioned inorganic insulating material or organic insulating material and then rubbing the surface in one direction with velvet, cloth or paper.

【0028】本発明の別の好ましい具体例では、SiO
やSiO2 などの無機絶縁物質を基板101′の上に斜
め蒸着法によって被膜形成することによって、配向制御
膜105を得ることができる。
In another preferred embodiment of the invention, SiO
The orientation control film 105 can be obtained by forming a film of an inorganic insulating material such as SiO 2 or SiO 2 on the substrate 101 ′ by the oblique vapor deposition method.

【0029】図9に示された装置に於てベルジャー80
1は吸出口805を有する絶縁基板803上に載置さ
れ、前記吸出口805から伸びる(図示されていない)
真空ポンプによりベルジャー801が真空にされる。タ
ングステン製又はモリブデン製のるつぼ807はベルジ
ャー801の内部及び底部に配置され、るつぼ807に
は数グラムのSiO、SiO2 、MgF2 などの結晶8
08が載置される。るつぼ807は下方の2つのアーム
807a、807bを有し、前記アームは夫々導線80
9、810に接続される。電源806及びスイッチ80
4がベルジャー801の外部導線809、810間に直
列に接続される。基板802はベルジャー801の内部
でるつぼ807の真上にベルジャー801の垂直軸に対
しKの角度を成して配置される。
In the device shown in FIG. 9, a bell jar 80 is used.
1 is placed on an insulating substrate 803 having a suction port 805 and extends from the suction port 805 (not shown)
The bell jar 801 is evacuated by the vacuum pump. A crucible 807 made of tungsten or molybdenum is disposed inside and at the bottom of the bell jar 801 and the crucible 807 has a few grams of crystals 8 such as SiO, SiO 2 , MgF 2.
08 is placed. The crucible 807 has two lower arms 807a and 807b, each of which is a conductor 80.
9, 810 connected. Power supply 806 and switch 80
4 is connected in series between the outer conductors 809 and 810 of the bell jar 801. The substrate 802 is disposed inside the bell jar 801 directly above the crucible 807 at an angle of K with respect to the vertical axis of the bell jar 801.

【0030】スイッチ804が開放されると、ベルジャ
ー801はまず約10-5mmHg圧の真空状態にされ、
次にスイッチ804が閉じられて、るつぼ807が適温
で白熱して結晶808が蒸発されるまで電源806を調
節して電力が供給される。適温範囲(700〜1000
℃)に対して必要な電流は約100ampsである。結
晶808は次に蒸発され 図中Sで示された上向きの分
子流を形成し、流体Sは、基板802に対してKの角度
を成して基板802上に入射され、この結果基板802
が被覆される。角度Kは上記の“入射角”であり、流体
Sの方向は上記の“斜め蒸着方向”である。この被膜の
膜厚は基板802をベルジャー801に挿入する前に行
われる装置の時間に対する厚みのキャリプレーションに
より決定される。適宜な厚みの被膜が形成されると電源
806からの電力を減少させ、スイッチ804を開放し
てベルジャー801とその内部を冷却する。次に圧力を
大気圧まで上げ基板802をベルジャー801から取り
外す。
When the switch 804 is opened, the bell jar 801 is first evacuated to a pressure of about 10 -5 mmHg,
The switch 804 is then closed and the power source 806 is adjusted to provide power until the crucible 807 is incandescent at the proper temperature and the crystals 808 are evaporated. Optimum temperature range (700-1000
The current required for C) is about 100 amps. The crystals 808 are then evaporated to form an upward molecular flow, indicated by S in the figure, and the fluid S is incident on the substrate 802 at an angle K with respect to the substrate 802, which results in the substrate 802.
Are coated. The angle K is the “incident angle” described above, and the direction of the fluid S is the “oblique vapor deposition direction” described above. The thickness of this coating is determined by the device thickness calibration over time before inserting the substrate 802 into the bell jar 801. When a film having an appropriate thickness is formed, the power from the power source 806 is reduced and the switch 804 is opened to cool the bell jar 801 and its inside. Next, the pressure is raised to atmospheric pressure, and the substrate 802 is removed from the bell jar 801.

【0031】また、別の具体例ではガラス又はプラスチ
ックからなる基板101′の表面あるいは基板101′
の上に前述した無機絶縁物質や有機絶縁物質を被膜形成
した後に、該被膜の表面を斜方エッチング法によりエッ
チングすることにより、その表面に配向制御効果を付与
することができる。
In another embodiment, the surface of the substrate 101 'made of glass or plastic or the substrate 101'.
After the above-mentioned inorganic insulating material or organic insulating material is formed as a film on the surface of the film, the surface of the film is etched by the oblique etching method, whereby the orientation control effect can be imparted to the surface.

【0032】前述の配向制御膜105は、同時に絶縁膜
としても機能させることが好ましく、このためにこの配
向制御膜105の膜厚は一般に100Å〜1μ、好まし
くは500Å〜5000Åの範囲に設定することができ
る。この絶縁膜は、液晶層103に微量に含有される不
純物等のために生ずる電流の発生を防止できる利点をも
有しており、従って動作を繰り返し行なっても液晶化合
物を劣化させることがない。
It is preferable that the orientation control film 105 described above also functions as an insulating film at the same time. Therefore, the film thickness of the orientation control film 105 is generally set in the range of 100Å to 1 μ, preferably 500Å to 5000Å. You can This insulating film also has an advantage of being able to prevent the generation of a current caused by a small amount of impurities contained in the liquid crystal layer 103, and therefore does not deteriorate the liquid crystal compound even if the operation is repeated.

【0033】また、本発明の液晶素子では前述の配向制
御膜105と同様のものをもう一方の基板101に設け
ることができる。
In the liquid crystal element of the present invention, the same material as the above-mentioned alignment control film 105 can be provided on the other substrate 101.

【0034】図3と図4に示すセル構造体100の中の
液晶層103は、SmC* とすることができる。又、液
晶層103の厚さは充分に薄く、液晶分子はらせん構造
を有していない。
The liquid crystal layer 103 in the cell structure 100 shown in FIGS. 3 and 4 can be SmC * . The thickness of the liquid crystal layer 103 is sufficiently thin that the liquid crystal molecules do not have a spiral structure.

【0035】図5は、本発明の液晶素子の別の具体例を
表わしている。図5で示す液晶素子は、一対の基板10
1と101′の間に複数のスペーサ部材203が配置さ
れている。このスペーサ部材203は、例えば配向制御
膜105が設けられていない基板101の上にSiO、
SiO2 、Al23 、TiO2 などの無機化合物ある
いは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、ポリパラキシリレン、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、メラミン樹脂、ユリア樹脂、
アクリル樹脂やフォトレジスト樹脂などの樹脂類を適当
な方法で被膜形成した後に、所定の位置にスペーサ部材
203が配置される様にエッチングすることによって得
ることができる。
FIG. 5 shows another specific example of the liquid crystal element of the present invention. The liquid crystal element shown in FIG.
A plurality of spacer members 203 are arranged between 1 and 101 '. The spacer member 203 is formed by, for example, SiO 2 on the substrate 101 on which the orientation control film 105 is not provided.
Inorganic compounds such as SiO 2 , Al 2 O 3 and TiO 2 , or polyvinyl alcohol, polyimide, polyamide imide, polyester imide, polyparaxylylene, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal,
Polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyamide, polystyrene, cellulose resin, melamine resin, urea resin,
It can be obtained by forming a film of a resin such as an acrylic resin or a photoresist resin by an appropriate method and then etching the spacer member 203 so that the spacer member 203 is arranged at a predetermined position.

【0036】このようなセル構造体100は、基板10
1と101′の両側にはクロスニコル状態とした偏光子
107と108がそれぞれ配置されて、電極102と1
02′の間に電圧を印加した時に光学変調を生じること
になる。
The cell structure 100 as described above is formed on the substrate 10
Polarizers 107 and 108 in a crossed Nicol state are arranged on both sides of the electrodes 1 and 101 ', respectively.
Optical modulation will occur when a voltage is applied between 02 '.

【0037】次に、本発明の液晶素子の作成法について
液晶材料としてビフェニルエステル系液晶を例にとって
図3、図4と図6に従って説明する。このビフェニルエ
ステル系化合物は、下記に示す相転移状態を表わしてい
る。
Next, a method for manufacturing the liquid crystal element of the present invention will be described with reference to FIGS. 3, 4 and 6 by taking biphenyl ester liquid crystal as an example of the liquid crystal material. This biphenyl ester compound exhibits the phase transition state shown below.

【0038】[0038]

【外1】 [Outside 1]

【0039】液晶層が充分に厚い場合(〜100μ)、
SmC* ではらせん構造をとり、そのピッチは約4μで
ある。
When the liquid crystal layer is thick enough (up to 100 μ),
SmC * has a helical structure with a pitch of about 4μ.

【0040】まず、前述のビフェニルエステル系液晶が
封入されているセル構造体100は、セル100全体が
均一に加熱される様な加熱ケース(図示せず)にセット
される。
First, the cell structure 100 in which the above-mentioned biphenyl ester liquid crystal is encapsulated is set in a heating case (not shown) that uniformly heats the entire cell 100.

【0041】次に、セル100中の化合物が等方相とな
る温度(約75℃)まで加熱する。しかる後に、加熱ケ
ースの温度を降温させて、セル100中の等方相となっ
ている化合物を降温過程に移す。この降温過程で等方相
の化合物は、約72℃でグランジユアン組織のコレステ
リック相に相転移し、更に降温過程を続けると約60℃
でコレステリック相から一軸異方相であるSmAに相転
移を生じることができる。この時、SmAの液晶分子軸
は、ラビング方向に揃う。
Next, the compound in the cell 100 is heated to a temperature (about 75 ° C.) at which it isotropic. After that, the temperature of the heating case is lowered, and the compound in the isotropic phase in the cell 100 is transferred to the temperature lowering process. During this temperature lowering process, the isotropic phase compound undergoes a phase transition to the cholesteric phase of the Grange-Yuan structure at about 72 ° C, and if the temperature lowering process is continued, the temperature changes to about 60 ° C.
Thus, a phase transition can occur from the cholesteric phase to SmA, which is a uniaxial anisotropic phase. At this time, the liquid crystal molecular axes of SmA are aligned with the rubbing direction.

【0042】しかる後に、このSmAより降温過程でS
mC* に相転移することによって、例えばセル厚を3μ
m程度以下とすると非らせん構造をもつモノドメインの
SmC* が得られる。
After that, SmA is used in the temperature lowering process than SmA.
By making a phase transition to mC * , for example, a cell thickness of 3μ
When it is about m or less, a monodomain SmC * having a non-helical structure can be obtained.

【0043】図6は、液晶分子の配向状態を模式的に示
すもので、基板面505より上方から見た図である。
FIG. 6 schematically shows the alignment state of liquid crystal molecules, and is a view seen from above the substrate surface 505.

【0044】図中、500は一軸性配向処理の方向、即
ち、本実施例ではラビング方向に相当している。SmA
相では、液晶分子がラビング方向500と一致する液晶
の平均分子軸方向501をもって配向する。SmC*
に於ては液晶分子の平均的な分子軸方向は、502の方
向に傾き、ラビング方向500とSmC* の平均分子軸
方向502は、角度θをなして第1の安定配向状態とな
る。この状態で上下基板に電圧を印加すると、SmC*
の液晶分子の平均的な分子軸方向は、角度θより大きい
角度に変化し、角度Θで飽和した第3の安定配向状態を
とる。この時の平均分子軸方向を503とする。
In the figure, 500 corresponds to the direction of the uniaxial alignment treatment, that is, the rubbing direction in this embodiment. SmA
In the phase, the liquid crystal molecules are aligned with the average molecular axis direction 501 of the liquid crystal, which coincides with the rubbing direction 500. In the SmC * phase, the average molecular axis direction of the liquid crystal molecules is tilted in the direction 502, and the rubbing direction 500 and the average molecular axis direction 502 of the SmC * form an angle θ with the first stable alignment state. Become. If voltage is applied to the upper and lower substrates in this state, SmC *
The average molecular axis direction of the liquid crystal molecules changes to an angle larger than the angle θ and assumes the third stable alignment state saturated at the angle θ. The average molecular axis direction at this time is 503.

【0045】次に、電圧を零に戻すと、液晶分子は再び
もとの第1の分子軸方向502の状態に戻る。従って、
第1の分子軸方向502の状態で、液晶分子はメモリー
性を有することになる。又、分子軸方向502の状態
で、逆方向の電圧を印加すると、その電圧が充分に高い
場合には、液晶分子の平均的分子軸方向は、飽和して角
度Θをなす第4の安定配向状態の平均分子軸方向50
3′に転移する。そして、再び電圧を零に戻すと、液晶
分子は、角度θをなす第2の安定配向状態の平均分子軸
方向502′の状態に落ちつく。従って、図に示すよう
に偏光子の一方の偏光軸方向504を角度θをなす分子
軸方向502に合致させることによって、下述する如き
電界による第1と第2の安定配向状態との間で生じる配
向転移とこのメモリー性を生じた駆動法を用いた時にオ
ン状態とオフ状態での光学コントラストを向上すること
ができる。
Next, when the voltage is returned to zero, the liquid crystal molecules return to the original state of the first molecular axis direction 502. Therefore,
The liquid crystal molecules have a memory property in the state of the first molecular axis direction 502. When a voltage in the opposite direction is applied in the state of the molecular axis direction 502, when the voltage is sufficiently high, the average molecular axis direction of the liquid crystal molecules is saturated to form the fourth stable orientation forming the angle Θ. Average molecular axis direction 50
Transfer to 3 '. Then, when the voltage is returned to zero again, the liquid crystal molecules settle in the state of the average stable molecular axis direction 502 ′ of the second stable alignment state forming the angle θ. Therefore, as shown in the figure, by aligning one polarization axis direction 504 of the polarizer with the molecular axis direction 502 forming the angle θ, between the first and second stable alignment states by the electric field as described below. The optical contrast in the on-state and the off-state can be improved by using the driving method that causes the orientation transition and the memory property.

【0046】図7には前述のビフェニルエステル化合物
液晶のSmC* 相に於ける一軸性処理方向と平均的分子
軸方向のなす角度(θ)及び分子軸502の状態と50
2′の状態での光学的コントラスト比の液晶層の厚さに
よる依存性の例が示されている。曲線61によれば液晶
層の厚さが小さくなるに従い、角度θの値は低下してい
くが、曲線62に従ってコントラストは増大する。尚、
これらの測定は、SmA→SmC* の相転移温度より2
0℃だけ低い温度にて行われた。又、充分に電界(例え
ば20V〜30V程度)を印加したときの平均的分子軸
方向(Θ)の値は、液晶層の厚さが1.2μのときΘ=
25°、2.0μのときΘ=27°2.6μのときΘ=
28°であり、液晶層の厚さが充分に厚いとき(約10
0μ)にはΘ=30°であった。
FIG. 7 shows the angle (θ) formed by the uniaxial processing direction and the average molecular axis direction in the SmC * phase of the above-mentioned biphenyl ester compound liquid crystal, and the state of the molecular axis 502 and 50.
An example of the dependence of the optical contrast ratio in the 2'state depending on the thickness of the liquid crystal layer is shown. According to the curve 61, the value of the angle θ decreases as the thickness of the liquid crystal layer decreases, but the contrast increases according to the curve 62. still,
These measurements are based on the phase transition temperature of SmA → SmC *.
It was carried out at a temperature as low as 0 ° C. The value of the average molecular axis direction (Θ) when a sufficient electric field (for example, about 20 V to 30 V) is applied is Θ = when the thickness of the liquid crystal layer is 1.2 μ.
When 25 ° and 2.0μ, Θ = 27 ° When 2.6μ, Θ =
28 ° and the liquid crystal layer is sufficiently thick (about 10
0 μ) was Θ = 30 °.

【0047】図8は、液晶材料として、アゾメチン化合
物のSmC* 相に於ける一軸性処理方向と平均的分子軸
方向のなす角度(θ)及び分子軸502の状態と50
2′の状態でのコントラスト比の液晶層の厚み依存性を
示す測定データである。この液晶は、次のような相転移
を示すものである。
FIG. 8 shows the state of the molecular axis 502 and the angle (θ) formed by the uniaxial processing direction and the average molecular axis direction in the SmC * phase of the azomethine compound as a liquid crystal material.
It is the measurement data showing the thickness dependency of the liquid crystal layer of the contrast ratio in the 2'state. This liquid crystal exhibits the following phase transition.

【0048】[0048]

【外2】 らせんピッチは約2μとした。この材料の場合には、液
晶層の厚さが薄くなるに従い角度θは曲線71で示す様
に増大していくが、光学的コントラストはやはり曲線7
2で示す様に増大する。これらの測定は、SmA→Sm
* の相転移温度より15℃だけ低い温度で測定したも
のである。
[Outside 2] The helical pitch was about 2μ. In the case of this material, the angle θ increases as the thickness of the liquid crystal layer decreases, as shown by the curve 71, but the optical contrast is still the curve 7.
It increases as shown in 2. These measurements are SmA → Sm
It is measured at a temperature lower by 15 ° C. than the C * phase transition temperature.

【0049】又、充分に電界(20V〜30V程度)を
印加したときの平均的分子軸方向(Θ)の値は、液晶層
の厚みが1μのときΘ=14°、2μのときΘ=15°
であり、液晶層の厚さが充分に厚い場合(約100μ)
は、18°であった。図中×印で示す記号は、参考のた
めに挙げたもので、K.Kondo etal.J.
J.AP22(1983)L294記載のデータを書き
直したものである。同誌記載データでは、基板に何ら配
向処理を施していないものであり、基板に配向処理を施
した本発明者等のデータに比較して角度θの値が大き
い。従って、配向処理が液晶分子の配向状態に大きな影
響を与えているのは明らかである。
The value of the average molecular axis direction (Θ) when a sufficient electric field (about 20 V to 30 V) is applied is Θ = 14 ° when the thickness of the liquid crystal layer is 1 μ, and Θ = 15 when it is 2 μ. °
And when the liquid crystal layer is thick enough (about 100μ)
Was 18 °. Symbols indicated by crosses in the figure are given for reference, and K. Kondo et al. J.
J. This is a rewrite of the data described in AP 22 (1983) L294. In the data described in the same magazine, the substrate is not subjected to any alignment treatment, and the value of the angle θ is larger than the data of the inventors of the present invention in which the substrate is subjected to the alignment treatment. Therefore, it is clear that the alignment treatment has a great influence on the alignment state of the liquid crystal molecules.

【0050】さて、本発明の特徴が基板面の配向処理に
よって液晶分子に角度θをもつ特定の安定状態を与える
ことからも判る様に角度θの値は、基板面の処理の程度
によって、その値が変化し、液晶分子に対する拘束力が
より強い処理方法であれば、角度θは小さくなり、又、
より弱い処理方法であれば角度θは大きくなる。拘束力
の程度が余りに強い場合には角度θが著しく小さくな
り、SmC* のメモリー性を生かした駆動を行うこと
が、事実上不可能となる。このため角度θの値としては
好ましくは
As can be seen from the feature of the present invention, which gives the liquid crystal molecules a specific stable state having an angle θ by the orientation treatment of the substrate surface, the value of the angle θ depends on the degree of treatment of the substrate surface. If the value changes and the processing method has a stronger binding force to the liquid crystal molecules, the angle θ becomes smaller, and
If the processing method is weaker, the angle θ becomes larger. When the degree of restraint force is too strong, the angle θ becomes extremely small, and it becomes practically impossible to perform the drive utilizing the memory property of SmC * . Therefore, the value of the angle θ is preferably

【0051】[0051]

【外3】 となる配向処理条件を設定することが望ましい。[Outside 3] It is desirable to set the conditions for the alignment treatment.

【0052】本発明の液晶光学素子で用いる駆動法とし
ては下記に示す方法が適している。すなわち、図10
(a)は、中間に強誘電性液晶化合物が挟まれたマトリ
クス電極構造を有するセル91の模式図である。92は
走査電極群であり、93は信号電極群である。図10
(b)と図10(c)はそれぞれ選択された走査電極9
2(s)に与えられる電気信号とそれ以外の走査電極
(選択されない走査電極)92(n)に与えられる電気
信号を示し、図10(d)と図10(e)はそれぞれ選
択された(情報有の)信号電極93(s)に与えられる
電気信号と選択されない(情報無の)信号電極93
(n)に与えられる電気信号を表わす。図10(b)〜
図10(e)それぞれ横軸が時間を、縦軸が電圧を表
す。例えば、動画を表示するような場合には、走査電極
群92は遂次周期的に選択される。今、双安定性を有す
る液晶セルの第1の安定状態を与えるための閾値電圧を
Vth1 とし、第2の安定状態を与えるための閾値電圧
を−Vth2 とすると、選択された走査電極92(s)
に与えられる電気信号は図10(b)に示される如く位
相(時間)t1 では、2Vを位相(時間)t2 では−V
となるような交番する電圧である。又、それ以外の走査
電極92(n)は、図10(c)に示す如くアース状態
となっており電気信号Oである。一方、選択された信号
電極93(s)に与えられる電気信号は図10(d)に
示される如く位相t1 においてOで、位相t2 において
Vであり、又、選択されない信号電極93(n)に与え
られる電気信号は図10(e)に示される如くOであ
る。
The following method is suitable as a driving method used in the liquid crystal optical element of the present invention. That is, FIG.
(A) is a schematic diagram of a cell 91 having a matrix electrode structure in which a ferroelectric liquid crystal compound is sandwiched in the middle. Reference numeral 92 is a scanning electrode group, and 93 is a signal electrode group. FIG.
(B) and FIG. 10 (c) show selected scan electrodes 9 respectively.
2 (s) and electrical signals applied to the other scan electrodes (scan electrodes not selected) 92 (n) are shown in FIGS. 10 (d) and 10 (e), respectively. Electric signal applied to signal electrode 93 (s) (with information) and signal electrode 93 not selected (without information)
It represents the electrical signal applied to (n). FIG.
In FIG. 10E, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage. For example, when displaying a moving image, the scan electrode group 92 is sequentially and cyclically selected. Now, assuming that the threshold voltage for giving the first stable state of the liquid crystal cell having bistability is Vth 1 and the threshold voltage for giving the second stable state is −Vth 2 , the selected scan electrode 92. (S)
As the electric signal applied to is shown in Figure 10 (b) phase (time) in t 1, 2V phase (time) in t 2 -V
Alternating voltage such that The other scanning electrodes 92 (n) are in the ground state as shown in FIG. On the other hand, the electric signal given to the selected signal electrode 93 (s) is O at the phase t 1 and V at the phase t 2 as shown in FIG. The electric signal given to () is O as shown in FIG.

【0053】以上に於て、電圧値VはV〈Vth1 〈2
Vと−V〉−Vth2 〉−2Vを満足する所望の値に設
定される。このような電気信号が与えられたときの、各
画素に印加される電圧波形を図11に示す。
In the above, the voltage value V is V <Vth 1 <2
It is set to a desired value which satisfies V and -V> -Vth 2> -2V. FIG. 11 shows the voltage waveform applied to each pixel when such an electric signal is applied.

【0054】図11(a),(b),(c)と(d)は
それぞれ図10(a)中の画素A,B,CとDは対応し
ている。すなわち、図11から明らかな如く、選択され
た走査線上にあるすべての画素は、第1の位相t1 で閾
値電圧−Vth2 を越える電圧−2Vが印加されるため
に、まず一担一方の光学的安定状態(第2の安定状態)
に揃えられる。このうち、情報信号有に対応する画素A
では第2の位相t2 で、閾値電圧Vth1 を越える電圧
2Vが印加されるために他方の光学的安定状態(第1の
安定状態)に転移する。又、同一走査線上に存在し、情
報信号無に対応する画素Bでは第2の位相t2 に於ける
印加電圧は閾値電圧Vth1 を越えない電圧Vであるた
めに、一方の光学的安定状態に留ったままである。
11 (a), (b), (c) and (d) correspond to the pixels A, B, C and D in FIG. 10 (a), respectively. That is, as is apparent from FIG. 11, since all the pixels on the selected scan line are applied with the voltage −2V exceeding the threshold voltage −Vth 2 at the first phase t 1 , first of all, one of the pixels is taken. Optically stable state (second stable state)
Aligned to. Of these, the pixel A corresponding to the presence of the information signal
Then, at the second phase t 2 , the voltage 2V exceeding the threshold voltage Vth 1 is applied, and therefore the optical phase shifts to the other optically stable state (first stable state). Further, in the pixel B existing on the same scanning line and corresponding to no information signal, the applied voltage in the second phase t 2 is the voltage V which does not exceed the threshold voltage Vth 1 , so that one optically stable state is obtained. Remains on.

【0055】一方、画素CとDに示される如く選択され
ない走査線上では、すべての画素CとDに印加される電
圧は+V又はOであって、いずれも閾値電圧を越えな
い。従って、各画素CとDにおける液晶分子は、配向状
態を変えることなく前回走査されたときの信号状態に対
応した配向をそのまま保持している。即ち、走査電極が
選択されたときに、まず第1の位相t1 において、一担
一方の光学的安定状態に揃えられ、第2の位相t2 にお
いて一ライン分の信号の書き込みが行われ、一フレーム
が終了して次回選択されるまでの間は、その信号状態を
保持し得るわけである。
On the other hand, on the scan line which is not selected as shown in the pixels C and D, the voltage applied to all the pixels C and D is + V or O, and neither exceeds the threshold voltage. Therefore, the liquid crystal molecules in each of the pixels C and D maintain the alignment corresponding to the signal state of the previous scan without changing the alignment state. That is, when the scan electrode is selected, first, in the first phase t 1 , one of the optically stable states is aligned, and in the second phase t 2 , a signal for one line is written, The signal state can be maintained until the end of one frame and the next selection.

【0056】従って、走査電極数が増えても、実質的な
デューティ比はかわらず、コントラストの低下とクロス
トーク等は全く生じない。
Therefore, even if the number of scanning electrodes is increased, the substantial duty ratio remains unchanged, and the deterioration of contrast and crosstalk are not caused at all.

【0057】この際、電圧値Vの値及び位相(t1 +t
2 )=Tの値としては、用いられる液晶材料やセルの厚
さにも依存するが、通常3ボルト〜70ボルトで、0.
1μsec〜2msecの範囲で用いられる。
At this time, the value of the voltage value V and the phase (t 1 + t
The value of 2 ) = T depends on the liquid crystal material used and the thickness of the cell, but is usually 3 to 70 volts, and 0.
It is used in the range of 1 μsec to 2 msec.

【0058】本発明の駆動方法が有効に達成されるため
には、走査電極或いは信号電極に与えられる電気信号
が、必ずしも図10、図11に於て説明されるような単
純な矩形波信号でなくてもよいことは自明である。例え
ば、正弦波や三角波によって駆動することも可能であ
る。
In order to effectively achieve the driving method of the present invention, the electric signal applied to the scan electrode or the signal electrode is not necessarily a simple rectangular wave signal as described with reference to FIGS. It is self-evident that it need not be. For example, driving with a sine wave or a triangular wave is also possible.

【0059】図12、図13は、別の変形実施例であ
る。図10、図11に示した実施例との違いは図10
(b)に示す走査信号92(s)の位相t1 における電
圧は半分のVとし、その分すべての情報信号に位相t1
に於て−Vを印加している。この方法によるメリット
は、各電極に与える信号の電圧最大値が図10、図11
に示した実施例に比べ半分で済む点にある。
12 and 13 show another modified embodiment. The difference from the embodiment shown in FIGS.
Voltage in the phase t 1 of the scanning signal 92 (s) shown in (b) is a half and V, the phase t 1 the correspondingly all information signals
, -V is applied. The advantage of this method is that the maximum voltage value of the signal applied to each electrode is shown in FIGS.
It is half that in the embodiment shown in FIG.

【0060】この際、図12(a)は、選択された走査
電極92(s)に印加する電圧の波形を示し、一方、選
択されない走査電極92(n)には図12(b)に示す
様にアース状態にされ、電気信号はOボルトである。図
12(c)は、選択された信号電極93(s)に印加す
る電圧の波形を示しており、図12(d)は選択されな
い信号電極93(n)に印加する電圧波形を示してい
る。図13は、各画素A,B,CとDに印加される電圧
の波形を示している。すなわち、図13(a),
(b),(c)と(d)はそれぞれ図10(a)中の画
素A,B,CとDに対応している。
At this time, FIG. 12A shows the waveform of the voltage applied to the selected scan electrode 92 (s), while the unselected scan electrode 92 (n) is shown in FIG. 12B. Similarly, it is grounded, and the electric signal is O volt. 12C shows the waveform of the voltage applied to the selected signal electrode 93 (s), and FIG. 12D shows the voltage waveform applied to the unselected signal electrode 93 (n). . FIG. 13 shows the waveform of the voltage applied to each pixel A, B, C and D. That is, in FIG.
(B), (c) and (d) correspond to pixels A, B, C and D in FIG. 10 (a), respectively.

【0061】今までに述べた本発明の説明に於ては、一
つの画素に対応する液晶化合物層は一様であり、一画素
全領域に渉ってどちらかの安定状態に配向を揃えている
ものとして来た。しかしながら、強誘電性液晶の配向状
態は、基板の表面との相互作用によって極めて微妙に作
用されるため、印加電圧と閾値電圧Vth1 又は−Vt
2 の差が小さい場合には、局所的な基板表面の僅かの
差によって、一画素内で互いに逆方向の安定配向状態が
混在している状況が生じ得る。これを利用して情報信号
の第2の位相に於て階調性を与える信号を付加すること
が可能である。例えば、図10、図11に於て述べた駆
動方法と走査信号は全く同一にして図14(a)〜
(d)に示すような階調に応じ、信号電極に印加する情
報信号の位相t2 に於けるパルス数を変えることによっ
て階調画像を得ることが可能である。
In the above description of the present invention, the liquid crystal compound layer corresponding to one pixel is uniform, and the alignment is aligned in either stable state over the entire area of one pixel. Came as being. However, since the alignment state of the ferroelectric liquid crystal is very delicately affected by the interaction with the surface of the substrate, the applied voltage and the threshold voltage Vth 1 or −Vt.
When the difference in h 2 is small, a situation in which stable alignment states in opposite directions are mixed in one pixel may occur due to a local slight difference in the substrate surface. By utilizing this, it is possible to add a signal that imparts gradation in the second phase of the information signal. For example, the driving method and the scanning signal described with reference to FIGS.
It is possible to obtain a gradation image by changing the number of pulses in the phase t 2 of the information signal applied to the signal electrode according to the gradation as shown in (d).

【0062】以下、本発明を実施例に従って説明する。The present invention will be described below with reference to examples.

【0063】(実施例1)ピッチ100μmで幅62.
5μmのストライプ状のITO膜を電極として設けた正
方形状のガラス基板を用意し、これの電極となるITO
膜が設けられている側を下向きにして図9に示す斜め蒸
着装置にセットし、次いでモリブデン製るつぼ内にSi
2 の結晶をセットした。しかる後に蒸着装置内を10
-5Torr程度の真空状態としてから、所定の方法でガ
ラス基板上にSiO2 を斜め蒸着し、800Åの斜め蒸
着膜を形成した(A電極板)。
Example 1 A pitch of 100 μm and a width of 62.
A square glass substrate provided with a 5 μm stripe ITO film as an electrode is prepared, and the ITO serving as the electrode is prepared.
The side provided with the film is faced downward and set in the oblique vapor deposition apparatus shown in FIG. 9, and then Si is placed in a molybdenum crucible.
A crystal of O 2 was set. After that, the inside of the vapor deposition device is changed to 10
After a vacuum state of about −5 Torr, SiO 2 was obliquely vapor-deposited on a glass substrate by a predetermined method to form an oblique vapor-deposited film of 800 Å (A electrode plate).

【0064】一方、同様のストライプ状のITO膜が形
成されたガラス基板上にポリイミド形成溶液(日立化成
工業(株)製の「PIQ」;不揮発分濃度14.5wt
%)をスピナー塗布機で塗布し、120℃で30分間加
熱を行なって800Åの被膜を形成した(B電極板)。
On the other hand, a polyimide forming solution (“PIQ” manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd .; non-volatile content concentration: 14.5 wt.%) Was formed on a glass substrate on which a similar striped ITO film was formed.
%) Was applied by a spinner coater and heated at 120 ° C. for 30 minutes to form an 800 Å coating (B electrode plate).

【0065】次いで、A電極板の周辺部に注入口となる
個所を除いて熱硬化型エポキシ接着剤をスクリーン印刷
法によって塗布した後に、A電極板とB電極板のストラ
イプ状のパターン電極が直交する様に重ね合わせ、2枚
の電極板の間隔が2μとなるよう、ポリイミドスペーサ
で保持した。
Next, a thermosetting epoxy adhesive was applied to the peripheral portion of the A electrode plate by screen printing except the injection port, and then the striped pattern electrodes of the A electrode plate and the B electrode plate were orthogonal to each other. The two electrode plates were held by a polyimide spacer so that the distance between the two electrode plates was 2 μm.

【0066】こうして作成したセル内に等方相となって
いる前述のビフェニルエステル液晶化合物を注入口から
注入し、その注入口を封口した。このセルを徐冷によっ
て降温させ、温度を約30℃で維持させた状態で、一対
の偏光子をクロスニコル状態で設けてから顕微鏡観察し
たところ、非らせん構造のSmC* が形成されており、
角度θ≒10°であることが判明した。この方向に、ク
ロスニコルの一方の偏光子の軸方向を合致させ2液晶素
子を作成し、この液晶素子を図10、図11に示す駆動
法により駆動させたところ、良好なメモリー駆動が可能
であることが判明した。
The above-mentioned biphenyl ester liquid crystal compound in the isotropic phase was injected from the injection port into the cell thus prepared, and the injection port was sealed. When the cell was cooled by gradual cooling and the temperature was maintained at about 30 ° C., a pair of polarizers were provided in a crossed Nicol state and then microscopic observation showed that SmC * having a non-helical structure was formed.
It was found that the angle θ≈10 °. A two-liquid crystal element was prepared by matching the axial direction of one of the crossed Nicols polarizers with this direction, and when this liquid crystal element was driven by the driving method shown in FIGS. 10 and 11, good memory driving was possible. It turned out to be.

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明によれば、高コントラストな表示
を可能にしたマトリクス駆動を実現した点に極めて多大
な効果をもたらした。
According to the present invention, an extremely great effect is brought about in that the matrix driving which enables the high contrast display is realized.

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

【図1】本発明で用いた液晶素子を模式的に示す斜視
図。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a liquid crystal element used in the present invention.

【図2】本発明で用いた別の液晶素子を模式的に示す斜
視図。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing another liquid crystal element used in the present invention.

【図3】本発明で用いた液晶素子の平面図。FIG. 3 is a plan view of a liquid crystal element used in the present invention.

【図4】図3のA−A断面図。4 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図5】本発明で用いた別の液晶素子の断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view of another liquid crystal element used in the present invention.

【図6】本発明における液晶分子の配向状態を模式的に
示す平面図。
FIG. 6 is a plan view schematically showing an alignment state of liquid crystal molecules in the present invention.

【図7】一軸性処理方向と平均的分子軸方向のなす角度
θ及び光学的コントラストと液晶層の厚さとの関係を表
す説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the angle θ formed by the uniaxial processing direction and the average molecular axis direction, the optical contrast, and the thickness of the liquid crystal layer.

【図8】一軸性処理方向と平均的分子軸方向のなす角度
θ及び光学的コントラストと液晶層の厚さとの関係を表
す説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the angle θ formed by the uniaxial processing direction and the average molecular axis direction, the optical contrast, and the thickness of the liquid crystal layer.

【図9】斜方蒸着法で用いる装置の断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view of an apparatus used in the oblique vapor deposition method.

【図10】(a)は本発明で用いたマトリクス電極の平
面図。(b)は選択された走査電極の信号を示す説明
図。(c)は選択されない走査電極の信号を示す説明
図。(d)は選択された信号電極の情報信号を示す説明
図。(e)は選択されない信号電極の情報信号を示す説
明図。
FIG. 10A is a plan view of a matrix electrode used in the present invention. FIG. 6B is an explanatory diagram showing signals of selected scan electrodes. FIG. 6C is an explanatory diagram showing signals of unselected scan electrodes. (D) Explanatory drawing which shows the information signal of the selected signal electrode. (E) is an explanatory view showing an information signal of a signal electrode which is not selected.

【図11】(a)は画素Aの液晶に印加される電圧の波
形図。(b)は画素Bの液晶に印加される電圧の波形
図。(c)は画素Cの液晶に印加される電圧の波形図。
(d)は画素Dの液晶に印加される電圧の波形図。
11A is a waveform diagram of a voltage applied to the liquid crystal of the pixel A. FIG. (B) is a waveform diagram of the voltage applied to the liquid crystal of the pixel B. (C) is a waveform diagram of the voltage applied to the liquid crystal of the pixel C.
(D) is a waveform diagram of the voltage applied to the liquid crystal of the pixel D.

【図12】(a)は別の具体例における選択された走査
電極の信号を示す説明図。(b)は別の具体例における
選択されない走査電極の信号を示す説明図。(c)は別
の具体例における選択された信号電極の情報信号を示す
説明図。(d)は別の具体例における選択されない信号
電極の情報信号を示す説明図。
FIG. 12A is an explanatory diagram showing signals of selected scan electrodes in another specific example. FIG. 9B is an explanatory diagram showing signals of unselected scan electrodes in another specific example. FIG. 6C is an explanatory diagram showing an information signal of a selected signal electrode in another specific example. (D) Explanatory drawing which shows the information signal of the signal electrode which is not selected in another specific example.

【図13】(a)は別の具体例における画素Aの液晶に
印加される電圧の波形図。(b)は別の具体例における
画素Bの液晶に印加される電圧の波形図。(c)は別の
具体例における画素Cの液晶に印加される電圧の波形
図。(d)は別の具体例における画素Dの液晶に印加さ
れる電圧の波形図。
FIG. 13A is a waveform diagram of a voltage applied to the liquid crystal of the pixel A in another specific example. FIG. 6B is a waveform diagram of a voltage applied to the liquid crystal of the pixel B in another specific example. FIG. 6C is a waveform diagram of a voltage applied to the liquid crystal of the pixel C in another specific example. FIG. 6D is a waveform diagram of a voltage applied to the liquid crystal of the pixel D in another specific example.

【図14】(a)は信号電極に印加する電圧の波形例を
示す説明図。(b)は信号電極に印加する電圧の波形例
を示す説明図。(c)は信号電極に印加する電圧の波形
例を示す説明図。(d)は信号電極に印加する電圧の波
形例を示す説明図。
FIG. 14A is an explanatory diagram showing a waveform example of a voltage applied to a signal electrode. FIG. 6B is an explanatory diagram showing a waveform example of the voltage applied to the signal electrode. (C) is explanatory drawing which shows the waveform example of the voltage applied to a signal electrode. (D) Explanatory drawing which shows the waveform example of the voltage applied to a signal electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

500 ラビング方向 501 ラビング方向と平行となっているSmA相での
平均分子軸方向 502 SmC* 相での第1の平均分子軸方向 502′ SmC* 相での第2の平均分子軸方向 503 SmC* 相での電圧印加時の飽和した第3の平
均分子軸方向 503′ SmC* 相での電圧印加時の飽和した第4の
平均分子軸方向 504 クロスニコルの一方の偏光子の偏光軸方向 506 クロスニコルの他方の偏光子の偏光軸方向 505 基板面 θ 電極間の電圧を零とした時のSmC* での第1の平
均分子軸方向502とSmA相での平均分子軸方向50
1とのなす角度 Θ 電圧印加時のSmC* 相での飽和した第3の平均分
子軸方向503とSmA相での平均分子軸方向501と
のなす角度
500 rubbing direction 501 rubbing direction average molecular axis direction 502 in SmA phase are parallel SmC * first average molecular axis direction 502 in phase 'SmC * phase at a second average molecular axis direction 503 SmC * Saturated third average molecular axis direction when voltage is applied in phase 503 ′ SmC * Saturated fourth average molecular axis direction when voltage is applied in phase 504 Cross Polarization axis direction of one polarizer of Nicole 506 Cross Polarization axis direction of the other polarizer of Nicole 505 Substrate surface θ First average molecular axis direction 502 in SmC * and average molecular axis direction 50 in SmA phase when voltage between electrodes is zero
The angle between the third average molecular axis direction 503 in the SmC * phase and the average molecular axis direction 501 in the SmA phase when a voltage is applied.

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 a.少なくとも1つの偏光子と、少なく
とも一方を一軸性配向処理した一対の基板、該一対の基
板のそれぞれに交差させて設けた第1の電極群と第2の
電極群とで構成したマトリクス電極及びらせん構造の形
成を抑制するのに十分な基板間間隔に配置させた一軸異
方相を生じるカイラルスメクティック液晶を有する液晶
セルと、を備えた液晶素子、並びに、 b.前記第1の電極群の選択された少なくとも1つの第
1の電極に、選択されていない時の第1の電極への印加
電圧を基準にして、第1位相で一方極性パルスを印加
し、第2位相で他方極性パルスを印加し、該第1位相
で、前記選択された少なくとも1つの第1の電極と前記
第2の電極群の全ての電極との交差部の全領域における
カイラルスメクティック液晶が一方の配向状態を生じる
様に、前記第2の電極群の全ての電極に第1の電圧信号
を印加し、該第2の位相で、前記選択された少なくとも
1つの第1の電極と前記第2の電極群との交差部のカイ
ラルスメクティック液晶が階調情報に応じた一方の配向
状態と他方の配向状態との混在状態を生じる様に、前記
第2の電極群の全ての電極に第2の電圧信号を印加する
電圧印加手段を有する液晶装置。
1. A method comprising: a. A matrix electrode and a helix composed of at least one polarizer, a pair of substrates in which at least one is uniaxially oriented, and a first electrode group and a second electrode group which are provided so as to intersect with the pair of substrates, respectively. A liquid crystal cell having a chiral smectic liquid crystal that produces a uniaxial anisotropic phase and that is arranged at a sufficient inter-substrate spacing to suppress the formation of a structure; and b. A one-polarity pulse is applied to the selected at least one first electrode of the first electrode group in a first phase with reference to a voltage applied to the first electrode when not selected, The other polarity pulse is applied in two phases, and in the first phase, the chiral smectic liquid crystal in the entire region of the intersection of the selected at least one first electrode and all the electrodes of the second electrode group is generated. A first voltage signal is applied to all the electrodes of the second electrode group so as to generate one alignment state, and the selected at least one first electrode and the first voltage signal are applied in the second phase. The chiral smectic liquid crystal at the intersection with the second electrode group has a second state for all electrodes of the second electrode group so that a mixed state of one alignment state and the other alignment state depending on gradation information is generated. Liquid crystal having voltage applying means for applying the voltage signal of Location.
【請求項2】 前記第1の電極群が走査電極群で、第2
の電極群が信号電極群である請求項1の液晶装置。
2. The first electrode group is a scanning electrode group, and the second electrode group is a scanning electrode group.
The liquid crystal device according to claim 1, wherein the electrode group is a signal electrode group.
【請求項3】 前記一軸異方相での液晶分子軸が前記一
軸性配向処理した方向に揃ってなる請求項1の液晶装
置。
3. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal molecular axes in the uniaxial anisotropic phase are aligned in the direction of the uniaxial alignment treatment.
【請求項4】 前記一軸異方相がスメクティックA相で
ある請求項1の液晶装置。
4. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the uniaxial anisotropic phase is a smectic A phase.
【請求項5】 前記一軸性配向処理がラビング処理であ
る請求項1の液晶装置。
5. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the uniaxial alignment treatment is a rubbing treatment.
【請求項6】 前記カイラルスメクティック液晶がカイ
ラルスメクティック相より高温側にコレステリック相を
生じる液晶である請求項1の液晶装置。
6. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the chiral smectic liquid crystal is a liquid crystal that produces a cholesteric phase at a temperature higher than a chiral smectic phase.
【請求項7】 前記カイラルスメクティック液晶がカイ
ラルスメクティック相より高温側にコレステリック相及
びスメクティックA相を生じる液晶であって、該コレス
テリック相及びスメクティックA相の温度を通して降温
させて形成されてなる液晶である請求項1の液晶装置。
7. The chiral smectic liquid crystal is a liquid crystal that produces a cholesteric phase and a smectic A phase at a temperature higher than a chiral smectic phase, and is a liquid crystal formed by lowering the temperature of the cholesteric phase and the smectic A phase. The liquid crystal device according to claim 1.
【請求項8】 前記コレステリック相での液晶がグラン
ジュアン組織を形成してなる液晶である請求項7の液晶
装置。
8. The liquid crystal device according to claim 7, wherein the liquid crystal in the cholesteric phase is a liquid crystal having a Granduan structure.
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