JP2568508B2 - Ferroelectric matrix liquid crystal display - Google Patents

Ferroelectric matrix liquid crystal display

Info

Publication number
JP2568508B2
JP2568508B2 JP61115217A JP11521786A JP2568508B2 JP 2568508 B2 JP2568508 B2 JP 2568508B2 JP 61115217 A JP61115217 A JP 61115217A JP 11521786 A JP11521786 A JP 11521786A JP 2568508 B2 JP2568508 B2 JP 2568508B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
electric field
ferroelectric liquid
spontaneous polarization
crystal display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP61115217A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62270924A (en
Inventor
強 上村
周子 大庭
博之 大西
尚英 脇田
勲夫 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP61115217A priority Critical patent/JP2568508B2/en
Publication of JPS62270924A publication Critical patent/JPS62270924A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2568508B2 publication Critical patent/JP2568508B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は自発分極を発現する液晶を用いた液晶表示装
置、あるいは光シャッターに係わり、詳しくマトリクス
表示装置、光シャッターに関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device using a liquid crystal exhibiting spontaneous polarization or an optical shutter, and more particularly to a matrix display device and an optical shutter.

従来の技術 従来の技術を以下、図面を用いて説明する。2. Description of the Related Art A conventional technique will be described below with reference to the drawings.

現在、液晶表示装置としてはTN(Twisted Nematic)
型表示方式が最も広く用いられている。しかし、他のデ
ィスプレイ(プラズマディスプレイ、エレクトロルミネ
ッセンスディスプレイ等)と比較すると応答速度で点で
劣っており、大巾な改善が現在つで見られていない。
Currently, the liquid crystal display device is TN (Twisted Nematic)
The type display method is most widely used. However, as compared with other displays (plasma display, electroluminescence display, etc.), the response speed is inferior in terms of response speed, and no significant improvement has been seen at present.

最近、自発分極を発現する液晶として例えば強誘電性
液晶を利用した表示方式が発表され、その速い応答速度
の他に高いマトリクス性を有する可能性を持つことから
非常に注目を集めている。
Recently, a display system using, for example, a ferroelectric liquid crystal as a liquid crystal exhibiting spontaneous polarization has been announced, and has attracted much attention because of its high response speed and the possibility of having a high matrix property.

まず、強誘電性液晶について図を用いて説明する。 First, the ferroelectric liquid crystal will be described with reference to the drawings.

強誘電性液晶とは強誘電性を示す液晶のことを言う。
結晶の対称性の理論から強誘電性を示すためにはまず液
晶分子が不斉中心を有しておらなければならず、また層
構造を有しかつ層内で分子が傾いている必要がある。こ
のような対称性を満足する液晶相としてスメクチックC
カイラル相、スメクチックIカイラル相、スメクチック
Gカイラル相などが現在まで発見され強誘電性液晶相と
して認められている。本明細書では強誘電性液晶相の中
で最も高い対称性を有するスメクチックCカイラル相を
用いてその性質を説明する。第2図は強誘電性液晶分子
の模式図である。強誘電性液晶は通常、スメクチック液
晶と呼ばれる層構造を有する液晶である。分子は層の垂
直方向に対してθだけ傾いている。
A ferroelectric liquid crystal refers to a liquid crystal that exhibits ferroelectricity.
In order to exhibit ferroelectricity from the theory of crystal symmetry, liquid crystal molecules must first have an asymmetric center, and must have a layered structure and molecules must be tilted in the layer . As a liquid crystal phase satisfying such symmetry, smectic C
A chiral phase, a smectic I chiral phase, a smectic G chiral phase, and the like have been discovered to date and have been recognized as ferroelectric liquid crystal phases. In the present specification, the properties will be described using a smectic C chiral phase having the highest symmetry among ferroelectric liquid crystal phases. FIG. 2 is a schematic view of a ferroelectric liquid crystal molecule. The ferroelectric liquid crystal is usually a liquid crystal having a layer structure called a smectic liquid crystal. The molecules are tilted by θ with respect to the vertical direction of the layer.

また強誘電性液晶不斉中心をもつことからラセミ体で
ない光学活性な液晶分子によって構成されている。分子
の構成として第2図に示すように強誘電性液晶分子は分
子の長軸に垂直な方向に自発分極となる永久双極子モー
メントを有しており、カイラルスメクチックC相におい
ては第2図の円錐形(以下コーンと呼ぶ)の外側を自由
に動くことができる。またコーンの中心点Oより液晶分
子に対して下したベクトルはCダイレクターと呼ばれて
いる。
In addition, since it has a ferroelectric liquid crystal asymmetric center, it is composed of optically active liquid crystal molecules which are not racemic. As shown in FIG. 2, the ferroelectric liquid crystal molecule has a permanent dipole moment that causes spontaneous polarization in a direction perpendicular to the long axis of the molecule, and the chiral smectic C phase has a structure shown in FIG. It can move freely outside the cone (hereinafter called cone). Further, a vector lowered from the center point O of the cone with respect to the liquid crystal molecules is called a C director.

第2図において21は液晶分子、22は永久極子、23はC
ダイレクター、24はコーン、25は層構造、26は層法線方
向、27は傾き角θを示している。
In FIG. 2, 21 is a liquid crystal molecule, 22 is a permanent pole, and 23 is C
Director, 24 is a cone, 25 is a layer structure, 26 is a layer normal direction, and 27 is a tilt angle θ.

強誘電性液晶分子は不斉原子を有しているため通常、
ねじれ構造を有している。このねじれ構造を第3図に示
す。第3図より層の法線方向にねじれ構造が存在するこ
とがわかる。
Since ferroelectric liquid crystal molecules have an asymmetric atom,
It has a twist structure. This twist structure is shown in FIG. FIG. 3 shows that a twisted structure exists in the normal direction of the layer.

第3図において31は液晶分子、32永久双極子モーメン
ト、33はねじれの周期を表すピッチ(L)、34は層構
造、35は層の法線方向、36は傾き角θを表す。
In FIG. 3, 31 is a liquid crystal molecule, 32 is a permanent dipole moment, 33 is a pitch (L) representing a period of twist, 34 is a layer structure, 35 is a normal direction of the layer, and 36 is a tilt angle θ.

次に強誘電性液晶の動作原理について図を用いて説明
する。強誘電性液晶パネルのセル厚(d)がピッチより
厚いとき(d>L)、セル基板表面の影響はセル中央部
まで及ばないため、通常、ネジレ構造を持った状態で存
在する。しかしセル厚がピッチより小さいとき(d>
L)ねじれ構造は基板表面の力でほどかれ第4図(a)
のような分子が基板表面と平行になった二つの領域(ド
メイン)が現れる。この二つの領域は分子の持つ永久双
極子モーメントがそれぞれ反対の方向を向いているもの
であり、一方は紙面裏から表方向へもう一方は紙面表か
ら裏方向へ向いている。これはそれぞれ層法線に対する
分子の傾き角に対応している。
Next, the operation principle of the ferroelectric liquid crystal will be described with reference to the drawings. When the cell thickness (d) of the ferroelectric liquid crystal panel is larger than the pitch (d> L), the influence of the cell substrate surface does not reach the center of the cell, and therefore, the ferroelectric liquid crystal panel usually has a twisted structure. However, when the cell thickness is smaller than the pitch (d>
L) The twisted structure is released by the force of the substrate surface.
There appear two regions (domains) in which the molecule is parallel to the substrate surface. In these two regions, the permanent dipole moments of the molecules are directed in opposite directions, one is directed from the back of the paper to the front, and the other is directed from the front to the back of the paper. This corresponds to the tilt angle of the molecule with respect to the layer normal.

このとき紙面裏方向から表方向に電界を印加すると永
久双極子モーメントは全て電界の方向に向き第4図
(b)のように分子が全て+θの傾き角を持った状態と
なる。このような状態で偏光板の偏光子(P)の偏光軸
方向を分子の長軸方向に検光子(A)により遮られ暗状
態が得られる。また電界を逆方向に印加すると第4図
(c)のように分子が全て−θの傾きを持つ状態となり
偏光子を通過した直線偏光は複屈折効果により検光子を
通り抜け明状態が得られる。
At this time, when an electric field is applied from the back of the paper to the front, the permanent dipole moments are all directed to the direction of the electric field, and all molecules have a tilt angle of + θ as shown in FIG. 4 (b). In this state, the direction of the polarization axis of the polarizer (P) of the polarizing plate is blocked by the analyzer (A) in the major axis direction of the molecule, and a dark state is obtained. When the electric field is applied in the opposite direction, all the molecules have a slope of -θ as shown in FIG. 4 (c), and the linearly polarized light that has passed through the polarizer passes through the analyzer due to the birefringence effect, and a bright state is obtained.

第4図(a)(b)(c)において41は電界の方向、
42は分子の永久双極子モーメント、43は層構造、44は傾
き角θ、45は偏光子(P)、検光子(A)の偏光軸をそ
れぞれ表している。
In FIGS. 4 (a), (b) and (c), 41 is the direction of the electric field,
42 denotes a permanent dipole moment of the molecule, 43 denotes a layer structure, 44 denotes a tilt angle θ, and 45 denotes a polarization axis of the polarizer (P) and the analyzer (A).

以上のように電界の正負により明暗の状態をそれぞれ
得ることができる。
As described above, light and dark states can be obtained by the positive and negative electric fields.

(文献:福田、竹添、近藤:強誘電性液晶を使った高速
ディスプレイ、オプトロニクス、9号、64頁、1983年) またこのようにセル厚がピッチより小さいセル(d<
L)においては通常ねじれ構造がほどけているため電界
を取り除いた後も分子はそのままの状態で安定であり、
いわゆるメモリー効果が生じるといわれている。
(Literature: Fukuda, Takezoe, Kondo: High-speed display using ferroelectric liquid crystal, Optronics, No. 9, p. 64, 1983) Also, cells with a smaller cell thickness (d <
In L), the molecule is stable as it is even after the electric field is removed because the twisted structure is usually unwound.
It is said that a so-called memory effect occurs.

このようなモノドメインセルに電界を印加したときそ
の応答時間(τ)は式(1)のように与えられる。
When an electric field is applied to such a mono-domain cell, its response time (τ) is given by equation (1).

ここでEは電界、Psは自発分極、ηは粘度を表す。 Here, E represents an electric field, Ps represents spontaneous polarization, and η represents viscosity.

次にマトリクス表示方式について説明する。 Next, a matrix display method will be described.

ここではマトリクス駆動法として1/3バイアス法につ
いて図を用いて説明する。
Here, the 1/3 bias method will be described with reference to the drawings as a matrix driving method.

第5図はマトリクス表示方式の電極構造を模式化した
ものである。
FIG. 5 schematically shows an electrode structure of a matrix display system.

Xは線順次走査される電極(走査電極)、Yは信号電
圧が付加される電極(信号電極)を表す。
X represents an electrode (scanning electrode) scanned line-sequentially, and Y represents an electrode (signal electrode) to which a signal voltage is applied.

次に実際に1/3バイアス駆動を行うときにX,Y電極に印
加される電圧を第6図に示す。
Next, FIG. 6 shows the voltages applied to the X and Y electrodes when the 1/3 bias driving is actually performed.

丸じるしを付与してあるところが選択点でそれ以外は
非選択点である。第6図のように選択されるラインには
+2Vを、非選択のラインには0Vを順次、走査電極(X電
極)に印加し、信号電極(Y電極)側では選択ラインに
+Vを非選択ラインには−Vを印加する。そうすると選
択点(○印)には3Vの電圧が印加されることとなり、そ
れ以外の非選択点には全て−V、あるいは+V印加され
ることとなる。このようにマトリクス表示装置では駆動
法により多少の差はあるものの基本的にバイアス電圧が
非選択点に印加されてしまう。
The points with rounding marks are selected points, and the rest are non-selected points. As shown in FIG. 6, +2 V is sequentially applied to the selected line and 0 V is sequentially applied to the non-selected line, and + V is not selected to the selected line on the signal electrode (Y electrode) side. -V is applied to the line. Then, a voltage of 3 V is applied to the selected point (indicated by a circle), and -V or + V is applied to all other non-selected points. As described above, in the matrix display device, although there is a slight difference depending on the driving method, the bias voltage is basically applied to the non-selected point.

発明が解決しようとする問題点 強誘電性液晶パネルをマトリクス駆動する場合、前記
のように非選択点にもバイアス電圧が印加されてしま
う。そのため強誘電性液晶パネルが良好な表示品位を保
つためには少なくともバイアス電圧が印加されても明る
さが変化しない必要がある。
Problems to be Solved by the Invention When a ferroelectric liquid crystal panel is driven in a matrix, a bias voltage is applied to a non-selected point as described above. Therefore, in order for the ferroelectric liquid crystal panel to maintain good display quality, it is necessary that brightness does not change at least even when a bias voltage is applied.

つまり、第6図の1/3バイアス法で説明すれば−V、
あるいは+Vでは光量は変化せず3Vになって変化する必
要があるのである。
That is, -V, as described by the 1/3 bias method in FIG.
Or, at + V, the light quantity does not change and needs to change to 3V.

結局、マトリクス駆動を行うためにはある電圧まで光
量が変化しない特性(以下、しきい値特性と呼ぶ)が必
要となる。
After all, in order to perform the matrix driving, a characteristic in which the amount of light does not change up to a certain voltage (hereinafter, referred to as a threshold characteristic) is required.

従来の自発分極を発現する液晶を用いた例えば強誘電
性液晶パネルではしきい値特性が優れたものは見出され
ておらずマトリクス表示品位が良好でないという問題点
があった。
A conventional ferroelectric liquid crystal panel using a liquid crystal exhibiting spontaneous polarization, for example, has not been found to have excellent threshold characteristics and has a problem of poor matrix display quality.

問題点を解決するための手段 上記、問題点のしきい値特性を改善するため液晶材料
に自発分極の大きなものを用いることで一方向に配列し
た双極子モーメントがつくる内部電界を利用することを
特徴としている。
Means for solving the problem In order to improve the threshold characteristics of the problem, the use of an internal electric field generated by unidirectionally arranged dipole moments by using a liquid crystal material having a large spontaneous polarization is described. Features.

作用 自発分極を発現する液晶材料を用いることでセル内部
に双極子モーメントの配向による内部電界が生じる。こ
の内部電界は外部から印加された逆電界に対向するた
め、液晶パネルとしてより明確なしきい特性値を示すと
いう作用を有する。
Action By using a liquid crystal material exhibiting spontaneous polarization, an internal electric field is generated inside the cell due to the orientation of the dipole moment. Since the internal electric field opposes the reverse electric field applied from the outside, the liquid crystal panel has a function of exhibiting a distinctive threshold characteristic value.

実施例 一実施例として大きな自発分極を有する強誘電性液晶
材料を用いた液晶パネルの光学特性を測定した。まずセ
ル構成について説明する。第7図はラビングによる強誘
電性液晶パネルの概略図を表している。ここで71は上下
の偏光板、72は上下のガラス基板、73は透明電極層、74
は配向処理を施した有機高分子膜層、75は強誘電性液晶
層、76は対向基板間の距離(セル厚)を一定にさせるた
めのスペーサ、77はラビング方向を表している。このよ
うに対向電極間に強誘電性液晶を封入し強誘電性液晶パ
ネルを作成した。
Example As an example, the optical characteristics of a liquid crystal panel using a ferroelectric liquid crystal material having a large spontaneous polarization were measured. First, the cell configuration will be described. FIG. 7 is a schematic view of a ferroelectric liquid crystal panel by rubbing. Here, 71 is an upper and lower polarizing plate, 72 is an upper and lower glass substrate, 73 is a transparent electrode layer, 74
Is an organic polymer film layer subjected to an alignment treatment, 75 is a ferroelectric liquid crystal layer, 76 is a spacer for keeping a distance (cell thickness) between opposing substrates constant, and 77 is a rubbing direction. Thus, a ferroelectric liquid crystal was sealed between the opposing electrodes to produce a ferroelectric liquid crystal panel.

配向方法はガラス基板上に設けた有機高分子膜をラビ
ングし、液晶注入後、100℃までパネルを加熱し等方性
液体とした後、ゆっくりと徐冷する(0.6℃/min)こと
によりスメクチックCカイラル相のモノドメインを得
た。
The orientation method is smectic by rubbing the organic polymer film provided on the glass substrate, injecting liquid crystal, heating the panel to 100 ° C to make it an isotropic liquid, and slowly cooling it slowly (0.6 ° C / min). A monodomain of the C chiral phase was obtained.

用いた強誘電性液晶材料を以下の表1に示す。 Table 1 below shows the ferroelectric liquid crystal materials used.

大きな自発分極を有する強誘電性液晶としてカイラル
部に光学活性2−オクタノール基を導入した化合物の混
合物(A)を用いた。他の化合物としてスメクチックC
相を示すエステル系化合物とピリミジン系化合物の混合
物(B)を用いた。
As a ferroelectric liquid crystal having a large spontaneous polarization, a mixture (A) of a compound having an optically active 2-octanol group introduced into a chiral portion was used. Smectic C as another compound
A mixture (B) of an ester compound and a pyrimidine compound showing a phase was used.

A,B混合の組成物としてAがそれぞれ40wt%、70wt
%、90wt%をの組成物用いた。
A is 40wt% and 70wt% respectively as a composition of A and B mixture
%, 90% by weight of the composition.

ここでこれらの組成物をそれぞれ以下のように呼ぶこ
とにする。
Here, these compositions will be referred to as follows.

・Aが40wt%の組成物−A−40 ・Aが70wt%の組成物−A−70 ・Aが90wt%の組成物−A−90 これらの組成物が自発分極を以下の表2に示す。自発
分極の測定は三角波法を用いて行った。測定温度はスメ
クチックA相からスメクチックCカイラル相への転移点
より15℃下で行った。
A composition of 40 wt% A-A-40 A composition of 70 wt% A-A-70 A composition of 90 wt% A-A-90 These compositions show spontaneous polarization in Table 2 below. . The measurement of spontaneous polarization was performed using the triangular wave method. The measurement was performed at 15 ° C. below the transition point from the smectic A phase to the smectic C chiral phase.

次にこの強誘電性液晶材料を用いて電圧−透過率曲線
(以下、B−V曲線とする)を測定した。
Next, a voltage-transmittance curve (hereinafter referred to as a BV curve) was measured using this ferroelectric liquid crystal material.

B−V曲線の測定に用いた光学実験系を第8図に示
す。第8図において光源81より発せられた白色光は偏光
子82を通り液晶セル83に直線偏光として入射した後、検
光子84を通って集光レンズ85によって集光され光電子倍
増管86で感知され、ストレージオシロ87によりB−V曲
線として測定される。なお液晶セルにはプログラマブル
パルスジェネレーター88により任意の波形を加えること
ができるようにした。
FIG. 8 shows an optical experimental system used for the measurement of the BV curve. In FIG. 8, white light emitted from a light source 81 passes through a polarizer 82 and is incident on a liquid crystal cell 83 as linearly polarized light. Then, the white light passes through an analyzer 84 and is condensed by a condensing lens 85 to be detected by a photomultiplier 86. , Measured by a storage oscilloscope 87 as a BV curve. An arbitrary waveform can be added to the liquid crystal cell by the programmable pulse generator 88.

このような実験系において前述の構成を有する強誘電
性液晶パネルのB−V曲線を測定した。また強誘電性液
晶パネルのセル厚2.5μmのものを用いた。
In such an experimental system, the BV curve of the ferroelectric liquid crystal panel having the above-described configuration was measured. A ferroelectric liquid crystal panel having a cell thickness of 2.5 μm was used.

しきい値特性のB−V曲線の測定に用いた電圧波形を
第9図に示す。第9図で一定のリセットパルス91が印加
された後、しきい値特性を測定するための逆極性の可変
パルス92が印加される。この一連のパルスはある一定の
時間93(フレーム周波数)ごとに印加されている。まず
強誘電性液晶組成物A−40を用いて得られたしきい値特
性のB−V曲線の一例を第10図に示す。第10図において
横軸は時間(t)であり、縦軸は電圧(V)あるいは輝
度(B)である。上図は印加した電圧波形であり、下図
は対応する輝度曲線である。しきい値を測定するための
可変パルス101を徐々に大きくしていくと第10図ではリ
セットパルスにより暗状態となったものがだんだん明状
態になっていく。このとき可変パルスの電圧に対して可
変パルスが印加され最も光量が変化した点の輝度をプロ
ットしたものを第11図(a)(b)に示す。第11図
(a)(b)において横軸は電圧、縦軸は輝度を表して
いる。また第11図(a)(b)でリセットパルスの電圧
は25V、可変パルスの電圧は0から25Vとし、パルス幅は
両方とも1msとした。第11図(a)は可変パルスの極性
が正で暗から明状態に第11図(b)は可変パルスの極性
が負で明から暗状態にそれぞれ変化している。用いた材
料はA−40である。同様にして強誘電性液晶組成物A−
70、A−90を用いてもしきい値特性を測定した結果を第
12図(a)(b)、第13図(a)(b)にそれぞれ示
す。
FIG. 9 shows a voltage waveform used for measuring the BV curve of the threshold characteristic. After a constant reset pulse 91 is applied in FIG. 9, a variable pulse 92 of opposite polarity for measuring the threshold characteristic is applied. This series of pulses is applied every certain time 93 (frame frequency). First, an example of the BV curve of the threshold characteristic obtained using the ferroelectric liquid crystal composition A-40 is shown in FIG. In FIG. 10, the horizontal axis is time (t), and the vertical axis is voltage (V) or luminance (B). The upper diagram is the applied voltage waveform, and the lower diagram is the corresponding luminance curve. As the variable pulse 101 for measuring the threshold value is gradually increased, in FIG. 10, the dark state caused by the reset pulse gradually becomes a bright state. FIGS. 11 (a) and 11 (b) show plots of the brightness at the point where the variable pulse is applied and the amount of light changes the most with respect to the voltage of the variable pulse. 11A and 11B, the horizontal axis represents voltage, and the vertical axis represents luminance. In FIGS. 11A and 11B, the reset pulse voltage is 25 V, the variable pulse voltage is 0 to 25 V, and the pulse width is 1 ms. FIG. 11 (a) shows that the polarity of the variable pulse is positive and dark to bright, and FIG. 11 (b) shows that the variable pulse has negative polarity and changes from bright to dark. The material used is A-40. Similarly, the ferroelectric liquid crystal composition A-
The results of measuring the threshold characteristics using the 70 and A-90
12 (a) and 12 (b) and FIGS. 13 (a) and 13 (b) respectively.

前図より、各組成物のしきい値電圧(Vt)と自発分極
(Ps)をまとめたものを以下の表3に示す。なお、しき
い値電圧Vtは自発分極と同様に転移点より15℃下の温度
で測定した。
Table 3 below summarizes the threshold voltage (V t ) and spontaneous polarization (Ps) of each composition from the preceding figure. Incidentally, the threshold voltage V t is measured at a temperature under 15 ℃ than the spontaneous polarization as well as the transition point.

しきい値電圧の特性は輝度の変化が相対的に10%とな
るときの電圧とし、可変パルスの極性が正または負のと
きのしきい値の平均値とした。
The characteristic of the threshold voltage was a voltage when the change in luminance was relatively 10%, and was an average value of the threshold when the polarity of the variable pulse was positive or negative.

この表3より自発分極が大きいほどしきい値電圧は大
きくなる。また第11図(a)(b)、第12図(a)
(b)、第13図(a)(b)をみると自発分極が大きく
なるほどしきい値特性はシャープになり、マトリクス駆
動に良好な特性になることがわかった。
From Table 3, the larger the spontaneous polarization, the larger the threshold voltage. 11 (a) and 11 (b), and FIG. 12 (a)
13 (b) and FIGS. 13 (a) and 13 (b), it was found that the larger the spontaneous polarization, the sharper the threshold characteristics, and the better the characteristics for matrix driving.

次に以上のことを説明するために簡単な理論計算を行
った。以下、図を用いて説明する。
Next, a simple theoretical calculation was performed to explain the above. Hereinafter, description will be made with reference to the drawings.

双極子モーメントが一方向に揃った状態(第4図
(b)(c)に表したような)を模式的に表した図を第
14図(a)(b)に示す。第14図(a)(b)はセルの
断面方向からみた図である。第14図(a)(b)におい
て、141は上基板、142は下基板、143は双極子モーメン
ト、144は強誘電性液晶分子、145は両極板の電荷、146
は内部電界を表している。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a state in which dipole moments are aligned in one direction (as shown in FIGS. 4B and 4C).
Figures 14 (a) and (b) show the results. FIGS. 14 (a) and 14 (b) are views as viewed from the cross-sectional direction of the cell. 14 (a) and 14 (b), 141 is an upper substrate, 142 is a lower substrate, 143 is a dipole moment, 144 is a ferroelectric liquid crystal molecule, 145 is a charge of a bipolar plate, 146
Represents an internal electric field.

双極子モーメントが一方向に揃っていることから内部
電界Efは電荷のつりあいから式(1)のように表され
る。
Since the dipole moments are aligned in one direction, the internal electric field E f is represented by the equation (1) from the balance of charges.

Q=Ps・S Q=C・Vf C=ε・ε・S/d Ef=Vf/d より、 Ef=Ps/ε・ε −(1) ここでQは電荷、Psは自発分極、Sは電極面積、Cは容
量、Vfは内部電圧、εは比誘電率、εは真空の誘電
率、dはセル厚、Efは内部電界を表している。
Q = Ps · S Q = C · V f C = ε · ε 0 · S / d E f = V f / d, E f = Ps / ε · ε 0 − (1) where Q is the charge and Ps spontaneous polarization, S is the electrode area, C is the capacitance, the V f internal voltage, epsilon is the dielectric constant, epsilon 0 is the vacuum dielectric constant, d is the cell thickness, the E f represents the internal electric field.

通常の強誘電性液晶の比誘電率(ε)を約6として自
発分極Psに対して内部電界Efをプロットしたものを第14
図に示す。
The dielectric constant of the conventional ferroelectric liquid crystal and a plot of the internal electric field E f with respect to the spontaneous polarization Ps as about 6 (epsilon) 14
Shown in the figure.

第14図より自発分極が30nC/cm2で約6V/μmの内部電
界が生ずることがわかる。
FIG. 14 shows that an internal electric field of about 6 V / μm occurs when the spontaneous polarization is 30 nC / cm 2 .

この計算値と前述の実験値の比較を第15図に示す。第
15図で横軸は自発分極(Ps)縦軸は内部電界(Ef)を表
している。実線の直線は計算値を表し(比誘電率は6と
して計算した)、●は実験値を表している。(実測のし
きい値電圧Vtをセル厚で割り電界になおしている) 第15図より実測値と計算値はほぼ良い一致をみており
内部電界が作用していると考えられる。
FIG. 15 shows a comparison between the calculated values and the experimental values described above. No.
In FIG. 15, the horizontal axis represents the spontaneous polarization (Ps) and the vertical axis represents the internal electric field (E f ). The solid straight line represents the calculated value (the relative dielectric constant was calculated as 6), and ● represents the experimental value. Internal electric field is observed (threshold has healed voltage V t to split the field in the cell thickness measured) and the measured values from Figure 15 the calculated value is almost good agreement is considered to be acting.

これらの結果より、自発分極が大きくなると内部電界
が大きくなり、しきい値特性が良好になることがわか
る。第15図より、しきい値電圧はセル厚が2.0μm程度
のセルで約3V以上で明確な値を示すとすると内部電界が
約6V/μm以上で明確なものとなると考えられる。内部
電界を6V/μm以上にするためには2.0μm程度のセル厚
で強誘電性液晶材料の自発分極は約30nC/cm2以上ある必
要がある。
From these results, it can be seen that as the spontaneous polarization increases, the internal electric field increases and the threshold characteristics become better. From FIG. 15, it is considered that if the threshold voltage shows a clear value at about 3 V or more in a cell having a cell thickness of about 2.0 μm, the internal electric field becomes clear at about 6 V / μm or more. In order to make the internal electric field 6 V / μm or more, the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal material needs to be about 30 nC / cm 2 or more at a cell thickness of about 2.0 μm.

なお、上記実施例は、強誘電性液晶を引用したが、本
発明の本質は、液晶の自発分極によるパネル厚み方向の
内部電圧と、マトリクス駆動時の非選択時の電界との関
係にあり、パネル厚み方向の内部電界に及ぼす自発分極
を有する液晶であれば何れであっても、発明の効果は程
度の差はあるものの得られ、特に強誘電性液晶に限定さ
れるものではない。
Although the above embodiment cited the ferroelectric liquid crystal, the essence of the present invention lies in the relationship between the internal voltage in the panel thickness direction due to the spontaneous polarization of the liquid crystal and the electric field during non-selection during matrix driving. The effect of the present invention can be obtained with any degree of liquid crystal having spontaneous polarization which affects the internal electric field in the panel thickness direction, and is not particularly limited to ferroelectric liquid crystal.

発明の効果 本発明はマトリクス液晶表示装置において、マトリク
ス性を高めるために自発分極の大きい液晶材料を用い、
その内部電界を大きくすることでマトリクス駆動に必要
なしきい値特性を良好にするという効果を見出したもの
である。
Effect of the Invention The present invention uses a liquid crystal material having a large spontaneous polarization to enhance the matrix property in a matrix liquid crystal display device.
It has been found that by increasing the internal electric field, the threshold characteristics required for matrix driving can be improved.

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

第1図は自発分極の内部電界の実測値と計算値をプロッ
トしたグラフ、第2図は強誘電性液晶の動作原理を模式
的に表した模式図、第3図は強誘電性液晶のねじれ構造
を模式的に表した模式図、第4図(a)(b)(c)は
強誘電性液晶パネルの表示原理を模式的に表した模式
図、第5図はマトリクス表示パネルの電極構成を模式化
した模式図、第6図は1/3バイアス駆動法の電圧印加の
状態を表した模式図、第7図は強誘電性液晶パネルの構
成図、第8図は光学特性を測定するためのシステムを表
した構成図、第9図はしきい値特性を測定するための電
圧波形を表した波形図、第10図は実際のしきい値特性を
測定した一例を表した特性図、第11図(a)(b)はA
−40のしきい値特性をまとめた特性図、第12図(a)
(b)はA−70のしきい値特性をまとめた特性図、第13
図(a)(b)はA−90のしきい値特性をまとめた特性
図、第14図は自発分極が一様に揃ったときの内部電界を
表す模式図、第15図は自発分極に対する内部電界の計算
値をプロットしたグラフである。 71……上下の偏光板、72……上下のガラス基板、73……
透明電極層、74……配向処理を施した有機高分子膜層、
75……強誘電性液晶層、76……スペーサ、77……ラビン
グ方向を示す。
FIG. 1 is a graph in which measured and calculated values of the internal electric field of spontaneous polarization are plotted, FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing the operation principle of the ferroelectric liquid crystal, and FIG. 3 is a twist of the ferroelectric liquid crystal. FIGS. 4 (a), 4 (b) and 4 (c) are schematic diagrams schematically showing the structure of the ferroelectric liquid crystal panel, and FIG. 5 is an electrode configuration of the matrix display panel. FIG. 6 is a schematic diagram showing the state of voltage application by the 1/3 bias driving method, FIG. 7 is a configuration diagram of a ferroelectric liquid crystal panel, and FIG. 8 measures optical characteristics. FIG. 9 is a waveform diagram showing a voltage waveform for measuring a threshold characteristic, FIG. 10 is a characteristic diagram showing an example of measuring an actual threshold characteristic, FIGS. 11 (a) and (b) show A
Characteristic diagram summarizing the threshold characteristics of −40, FIG. 12 (a)
(B) is a characteristic diagram summarizing the threshold characteristics of A-70, FIG.
14A and 14B are characteristic diagrams summarizing the threshold characteristics of A-90, FIG. 14 is a schematic diagram showing an internal electric field when spontaneous polarization is uniformly arranged, and FIG. It is the graph which plotted the calculation value of the internal electric field. 71 ... Top and bottom polarizing plates, 72 ... Top and bottom glass substrates, 73 ...
Transparent electrode layer, 74 ... Oriented organic polymer film layer,
75 indicates a ferroelectric liquid crystal layer, 76 indicates a spacer, 77 indicates a rubbing direction.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇田 尚英 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (72)発明者 太田 勲夫 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−156046(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Naohide Wakita 1006 Kadoma, Kadoma City Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. JP-A-60-156046 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第一の基板上に帯状の電極が複数本互いに
平行に設けられた第一の電極群と、これと相対向として
第二の基板上に帯状の電極が複数本互いに平行に設けら
れており、かつ、前記第一の電極群とは直交するよう
に、所定のギャップを隔てて配置された第二の電極群と
の間に、自発分極を発現する液晶が挟まれてなるマトリ
クス液晶表示パネルにおいて、前記第一の電極群には順
次走査パルスが印加され、前記第二の電極群には並列に
明乃至は暗の信号電圧をほぼ一斉に付加する線順次駆動
方式を行うように構成されており、前記液晶の自発分極
によるパネルの厚み方向の内部電界がマトリクス駆動時
の非選択時の電界よりも大きいことを特徴とするマトリ
クス液晶表示装置。
1. A first electrode group in which a plurality of strip-shaped electrodes are provided on a first substrate in parallel with each other, and a plurality of strip-shaped electrodes on a second substrate are opposed to each other in parallel with each other. And a liquid crystal exhibiting spontaneous polarization is sandwiched between a second electrode group arranged at a predetermined gap so as to be orthogonal to the first electrode group. In a matrix liquid crystal display panel, a line-sequential driving method is performed in which a scanning pulse is sequentially applied to the first electrode group, and a light or dark signal voltage is almost simultaneously applied to the second electrode group in parallel. A matrix liquid crystal display device, wherein the internal electric field in the thickness direction of the panel due to the spontaneous polarization of the liquid crystal is larger than the electric field when the matrix is not selected during the matrix driving.
【請求項2】液晶表示パネルの内部電界が6V/μm以上
であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載
のマトリクス液晶表示装置。
2. The matrix liquid crystal display device according to claim 1, wherein an internal electric field of the liquid crystal display panel is 6 V / μm or more.
JP61115217A 1986-05-20 1986-05-20 Ferroelectric matrix liquid crystal display Expired - Fee Related JP2568508B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61115217A JP2568508B2 (en) 1986-05-20 1986-05-20 Ferroelectric matrix liquid crystal display

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61115217A JP2568508B2 (en) 1986-05-20 1986-05-20 Ferroelectric matrix liquid crystal display

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62270924A JPS62270924A (en) 1987-11-25
JP2568508B2 true JP2568508B2 (en) 1997-01-08

Family

ID=14657261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61115217A Expired - Fee Related JP2568508B2 (en) 1986-05-20 1986-05-20 Ferroelectric matrix liquid crystal display

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2568508B2 (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60156046A (en) * 1984-01-23 1985-08-16 Canon Inc Driving method of optical modulating element

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62270924A (en) 1987-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5189535A (en) Liquid crystal display element and method for driving same
JPH09281528A (en) Ferroelectric liquid crystal element, its production and production of liquid crystal element
US5047757A (en) Method of addressing a ferroelectric liquid crystal display
US5278684A (en) Parallel aligned chiral nematic liquid crystal display element
KR100751188B1 (en) Method of Fabricating Ferroelectric Liquid Crystal Display
JP2568508B2 (en) Ferroelectric matrix liquid crystal display
JP3205598B2 (en) Liquid crystal display device and driving method thereof
JPH0792562B2 (en) Driving method for liquid crystal display device
JPS62273284A (en) Ferroelectric liquid crystal material for use in matrix display
JP2000019485A (en) Method for driving liquid crystal device
JPH1082985A (en) Display element and display element device
JP2563553B2 (en) Ferroelectric liquid crystal composition and liquid crystal display device
JP2730548B2 (en) Matrix type liquid crystal display
JPS6256933A (en) Driving method for liquid crystal matrix display panel
CA1304485C (en) Liquid crystal display element and method for driving same
JPS62160420A (en) Liquid crystal element
JPH0745661B2 (en) Liquid crystal display
JPH0950050A (en) Antiferroelectric liquid crystal display element
JPH0768521B2 (en) Liquid crystal electro-optical device
JPS62262833A (en) Driving method for liquid crystal matrix panel
JP3094013B2 (en) Ferroelectric liquid crystal display
JP2000347160A (en) Ferroelectric liquid crystal device
JPS63133125A (en) Driving method for liquid crystal matrix panel
JPS6256934A (en) Driving method for liquid crystal matrix panel
JPH07116440B2 (en) Liquid crystal composition and liquid crystal display device

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees