JP3048886B2 - Liquid crystal display - Google Patents

Liquid crystal display

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JP3048886B2
JP3048886B2 JP15824095A JP15824095A JP3048886B2 JP 3048886 B2 JP3048886 B2 JP 3048886B2 JP 15824095 A JP15824095 A JP 15824095A JP 15824095 A JP15824095 A JP 15824095A JP 3048886 B2 JP3048886 B2 JP 3048886B2
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smectic
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関し、特
に視野角の広い液晶表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display, and more particularly to a liquid crystal display having a wide viewing angle.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電
力、低駆動電圧といった平面表示素子にとって非常に有
利な特徴を持っているため、ラップトップ型のパーソナ
ルコンピューターやワードプロセッサー、携帯端末、携
帯用テレビなどのディスプレイとして、これらの情報機
器にとってなくてはならない存在となっている。現在、
STNモード、及びTFT(薄膜トランジスタ)を用い
たTNモードの2つの表示モードが盛んに用いられてお
り、また、強誘電性液晶についても盛んに研究が行われ
ている。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display device has very advantageous characteristics for a flat display device, such as a thin, lightweight, low power consumption and low driving voltage. Therefore, a laptop personal computer, a word processor, a portable terminal, a portable terminal, and the like. It has become indispensable for these information devices as displays for televisions and the like. Current,
Two display modes, an STN mode and a TN mode using a TFT (thin film transistor), are actively used, and ferroelectric liquid crystals are also being actively studied.

【0003】図8(a)は、従来の液晶表示装置におけ
る液晶セルの構造の一例を示す概略的な断面図である。
FIG. 8A is a schematic sectional view showing an example of the structure of a liquid crystal cell in a conventional liquid crystal display device.

【0004】図において、1は、対向して配置された一
対の対向基板10,11を有する液晶セルで、その一方
の対向基板10を構成するガラス基板2aの表面にはイ
ンジウム錫酸化物(以下ITOと略記する。)等からな
る透明な信号電極3aが複数本互いに平行に配置され、
その上にはSiO2等からなる透明な絶縁膜4aが形成
されている。また、他方の対向基板11を構成するガラ
ス基板2bの表面には、ITO等からなる透明な走査電
極3bが上記信号電極3aと直交するよう複数本互いに
平行に配置されており、該走査電極3bの表面は、Si
2等からなる透明な絶縁膜4bで被覆されている。そ
して上記各絶縁膜4a,4b上には、ラビング処理など
の一軸配向処理が施された配向膜5a,5bが形成され
ている。この配向膜には、ポリイミド膜、ナイロン膜、
ポリビニルアルコール膜などの有機高分子やSiO斜方
蒸着膜などが用いられる。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a liquid crystal cell having a pair of opposing substrates 10 and 11 arranged opposite to each other. Indium tin oxide (hereinafter referred to as “indium tin oxide”) is formed on the surface of a glass substrate 2 a constituting one of the opposing substrates 10. A plurality of transparent signal electrodes 3a made of ITO or the like are arranged in parallel with each other;
A transparent insulating film 4a made of SiO 2 or the like is formed thereon. A plurality of transparent scanning electrodes 3b made of ITO or the like are arranged on the surface of the glass substrate 2b constituting the other counter substrate 11 in parallel with each other so as to be orthogonal to the signal electrodes 3a. The surface of
It is covered with a transparent insulating film 4b made of O 2 or the like. On the insulating films 4a and 4b, alignment films 5a and 5b that have been subjected to a uniaxial alignment process such as a rubbing process are formed. The alignment film includes a polyimide film, a nylon film,
An organic polymer such as a polyvinyl alcohol film or a SiO oblique deposition film is used.

【0005】ここで、上記2枚のガラス基板2a,2b
は一部に液晶の注入口を残して封止剤6で貼り合わさ
れ、液晶がその注入口から、配向膜5a,5bで挟まれ
る空間内に注入されて扶持されており、上記注入口は封
止剤8で封止されている。このようにして貼り合わせた
2枚のガラス基板2a,2bの外側面には、それぞれの
偏光軸が直交するよう位置決めした偏光板12a,12
bが配置してある。
Here, the two glass substrates 2a, 2b
Are bonded together with a sealant 6 leaving a part of the liquid crystal injection port, and the liquid crystal is injected from the injection port into a space sandwiched between the alignment films 5a and 5b, and is supported. It is sealed with a stopper 8. On the outer surfaces of the two glass substrates 2a, 2b thus bonded, the polarizing plates 12a, 12 positioned so that their respective polarization axes are orthogonal to each other.
b is arranged.

【0006】なお、表示面積が広い液晶パネルでは、図
8(a)に示すように、2枚のガラス基板2a,2bが
互いに平行に一定のセル厚で対向するように、これらの
間にスペーサー9が配置されている。
In a liquid crystal panel having a large display area, as shown in FIG. 8A, a spacer is provided between two glass substrates 2a and 2b so as to face each other in parallel with a constant cell thickness. 9 are arranged.

【0007】ところで、上記STNモードやTNモード
に用いられているネマティック液晶は光学的及び電気的
な特性からみて一軸性の分子であり、屈折率、誘電率に
関して、分子長軸に平行な方向と分子長軸に垂直な方向
(分子短軸)とで異方性を持っている。
By the way, the nematic liquid crystal used in the above STN mode or TN mode is a uniaxial molecule in view of optical and electrical characteristics, and its refractive index and dielectric constant are different from those in the direction parallel to the molecular long axis. It has anisotropy in the direction perpendicular to the long axis of the molecule (the short axis of the molecule).

【0008】このため、図8(b)に示すように、ネマ
ティック液晶にこれを挟持する電極22により電界が印
加されると、ネマティック液晶の分子21は矢印で示さ
れるように水平配向と垂直配向との間で配向状態を変化
させる。
For this reason, as shown in FIG. 8B, when an electric field is applied to the nematic liquid crystal by the electrode 22 sandwiching the nematic liquid crystal, the molecules 21 of the nematic liquid crystal are aligned horizontally and vertically as indicated by arrows. And the alignment state is changed.

【0009】従って、液晶セル1を通過した光は、この
配向変化に応じて偏光状態を変化させることとなる。つ
まり液晶セルは、表示装置として利用できるわけであ
る。
Therefore, the light that has passed through the liquid crystal cell 1 changes its polarization state in accordance with this change in alignment. That is, the liquid crystal cell can be used as a display device.

【0010】ここで、配向の変化は、大きく液晶の誘電
異方性と初期配向状態で決まり、目的により使いわけら
れる。通常、液晶は、その誘電異方性が正であれば、そ
の分子長軸が電極膜と平行になるように配向処理され
(水平配向)、その誘電異方性が負であれば、その分子
長軸が電極膜と垂直になるように配向処理される(垂直
配向)。
Here, the change in the alignment is largely determined by the dielectric anisotropy of the liquid crystal and the initial alignment state, and is properly used depending on the purpose. In general, liquid crystal is aligned (horizontal alignment) so that its molecular long axis is parallel to the electrode film if its dielectric anisotropy is positive, and its molecular anisotropy if its dielectric anisotropy is negative. The alignment treatment is performed so that the major axis is perpendicular to the electrode film (vertical alignment).

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところが、これらのネ
マティック液晶を用いた表示装置は、水平配向と垂直配
向、あるいはその中間の配向状態により表示を行うた
め、複屈折、偏光状態が観察する方向によって大きく異
なり、根本的に視角特性が悪く、装置正面方向からは表
示を認識できても、角度の深い斜め方向からは明瞭にそ
の表示の認識ができないという問題がある。
However, a display device using these nematic liquid crystals performs display in a horizontal alignment, a vertical alignment, or an intermediate state between them, so that the birefringence and the polarization state depend on the observation direction. There is a problem that the viewing angle characteristic is fundamentally poor, and the display cannot be recognized clearly from a deep oblique direction even if the display can be recognized from the front direction of the device.

【0012】この視角が狭いという問題に対しては、一
つの画素内にプレティルト角(電界を印加していない状
態で液晶分子が基板表面から立ち上がっている角度)が
臨む方向(以下、プレティルト角の方向という。)が異
なる部分を複数箇所設けるマルチドメイン法等の解決策
が試みられているが、この解決策により上記視角の問題
が完全に解決されている訳ではない。
In order to solve the problem that the viewing angle is narrow, a direction in which a pretilt angle (an angle at which liquid crystal molecules rise from the substrate surface in a state where no electric field is applied) faces one pixel (hereinafter, the pretilt angle is referred to as a pretilt angle). A solution such as a multi-domain method in which a plurality of portions having different directions are provided has been tried, but this solution does not completely solve the problem of the viewing angle.

【0013】ところで、メモリー性と高速応答性を有す
る液晶として、強誘電性液晶〔N.A.Clark and S.T. Lag
erwall: Appl. Phys. Lett. 36(1980) 899.〕があり、
これは次世代の液晶表示装置の液晶として期待されてい
るものであり、しかも視野角が広いという特徴も持って
いる。
By the way, ferroelectric liquid crystal [NAClark and ST Lag
erwall: Appl. Phys. Lett. 36 (1980) 899.)
This is expected as a liquid crystal of a next-generation liquid crystal display device, and has a feature that a viewing angle is wide.

【0014】図2は強誘電性液晶の分子配向の原理を説
明するための概念図である。強誘電性液晶分子13はス
メクティック層法線17に対してθだけ傾いた角度で配
向しており、分子長軸に垂直な方向に自発分極23を持
っている。この様な液晶の相をカイラルスメクティック
C相と呼び、液晶分子が非カイラルな場合、すなわち強
誘電性液晶でない場合の液晶相は、単にスメクティック
C相と呼ぶ。
FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the principle of the molecular orientation of the ferroelectric liquid crystal. The ferroelectric liquid crystal molecules 13 are oriented at an angle inclined by θ with respect to the smectic layer normal 17 and have spontaneous polarization 23 in a direction perpendicular to the molecular long axis. Such a liquid crystal phase is referred to as a chiral smectic C phase, and a liquid crystal phase in which liquid crystal molecules are non-chiral, that is, a non-ferroelectric liquid crystal is simply referred to as a smectic C phase.

【0015】スメクティック層法線17は多くの場合、
ラビング等の一軸配向処理方向と一致するものである。
このような強誘電性液晶の駆動は、図2に示すように、
電界をy方向に略平行に印加することにより行う。つま
り、該y方向に略平行に印加された電界と自発分極との
相互作用により、液晶分子13の一端が円錐軌跡14上
を回転運動する。つまり、極性の異なるパルス電界によ
り、該液晶分子13は、その一端が上記円錐軌跡14上
の2点a、bに位置する2つの状態の間でスイッチング
する。
The smectic layer normal 17 is often
This is the same as the uniaxial orientation processing direction such as rubbing.
Driving such a ferroelectric liquid crystal, as shown in FIG.
This is performed by applying an electric field substantially parallel to the y direction. That is, one end of the liquid crystal molecule 13 rotates on the conical trajectory 14 due to the interaction between the electric field applied substantially parallel to the y direction and the spontaneous polarization. That is, the liquid crystal molecules 13 switch between two states in which one end thereof is located at two points a and b on the conical trajectory 14 by the pulse electric fields having different polarities.

【0016】ここで、15は液晶分子13を円錐底面へ
投影したもの(C−ダイレク)である。このスイッチン
グは、上記液晶分子の両状態ともその分子長軸がセル基
板面と平行であるスイッチングであり、このため、強誘
電性液晶を用いた画像表示では、複屈折の角度依存性が
少なく、画面正面に対して深い角度からでも、画面正面
方向と変わらない表示を認識することができる。
Here, 15 is a projection (C-direct) of the liquid crystal molecules 13 projected onto the bottom of the cone. This switching is a switching in which the molecular major axis is parallel to the cell substrate surface in both states of the liquid crystal molecules. Therefore, in the image display using the ferroelectric liquid crystal, the angle dependence of birefringence is small, Even when viewed from a deep angle with respect to the front of the screen, it is possible to recognize a display that is the same as the front of the screen.

【0017】この様に強誘電性液晶は平面表示装置にと
って有利な特徴を持っているが、分子配向が複雑で均一
な配向制御が容易ではなく、また自発分極が反転する時
に生じる内部反電界がスイッチングに悪影響を及ぼすと
いった問題があり、液晶材料やデバイス構成にネマティ
ック液晶以上の工夫を必要とする。
As described above, the ferroelectric liquid crystal has advantageous characteristics for a flat display device, but the molecular alignment is complicated, uniform alignment control is not easy, and the internal reversal electric field generated when the spontaneous polarization is inverted is reduced. There is a problem that the switching is adversely affected, and the liquid crystal material and device configuration need to be devised more than nematic liquid crystal.

【0018】図3(a)〜(e)は強誘電性液晶の実際
の分子配向を説明するための図である。カイラルスメク
ティックC相液晶の層構造では実際には、それぞれのス
メクティック層が基板表面と完全に垂直にはなっておら
ず、図3のように『く』の字に折れ曲がったシェブロン
構造となっている。これは強誘電性液晶ではないスメク
ティックC相液晶でも同様である。シェブロン構造は、
スメクティック層の折れ曲がり方向とプレティルト角の
方向の関係により、折れ曲がり方向が異なるC1配向と
C2配向の2種類に区別される。
FIGS. 3A to 3E are diagrams for explaining the actual molecular orientation of the ferroelectric liquid crystal. In the layer structure of the chiral smectic C-phase liquid crystal, actually, each smectic layer is not completely perpendicular to the substrate surface, but has a chevron structure bent in a “<” shape as shown in FIG. . The same applies to a smectic C-phase liquid crystal which is not a ferroelectric liquid crystal. The chevron structure is
Depending on the relationship between the bending direction of the smectic layer and the direction of the pretilt angle, the smectic layer is classified into two types, C1 orientation and C2 orientation, in which the bending directions are different.

【0019】さらに、カイラルスメクティックC相やス
メクティックC相では、下基板から上基板に向かう方向
に対して液晶分子がほぼ平行に配向しているユニフォー
ム配向と、捩れて配向しているツイスト配向の2種類の
配向状態が表れ、合計4種類のC1U、C1T、C2
U、C2T配向が出現することが知られている。これに
ついては発明者らの論文〔N. Itoh et al. :LIQUID CRY
STALS, 15(1993) 699.〕を参照されたい。なお、図3
(a),図3(b),図3(c),図3(d)はそれぞ
れ上記C1U配向,C1T配向,C2U配向,C2T配
向を示しており、また、図3(e)はハイプレチルト状
態のC2U配向を示している。
Further, in the chiral smectic C phase and the smectic C phase, there are two types, a uniform orientation in which liquid crystal molecules are oriented substantially parallel to the direction from the lower substrate to the upper substrate, and a twist orientation in which the liquid crystal molecules are twisted. There are four types of orientation states, for a total of four types of C1U, C1T,
It is known that U and C2T orientations appear. This is discussed in our paper [N. Itoh et al .: LIQUID CRY
STALS, 15 (1993) 699.]. Note that FIG.
3 (a), 3 (b), 3 (c) and 3 (d) show the C1U, C1T, C2U and C2T orientations, respectively, and FIG. 3 (e) shows the high pretilt. The C2U orientation of the state is shown.

【0020】実際の表示装置では、複数の配向状態が混
在すると不均一な表示になるので、広い面積に渡って1
種類の配向状態に揃えなければならない。スメクティッ
ク層の折れ曲がり角度が異なるCl、C2配向について
は、層の折れ曲がり角度と、配向膜により規定されるプ
レティルト角との間の幾何学的な制御により揃えること
ができる〔J. Kanbe et al. :Ferroelectrics, 114(199
1) 3., A. Tagawa etal. :JAPAN DISPLAY' 92 DIGEST,
519.〕が、ユニフォーム配向とツイスト配向の2種類の
配向については、これをいずれか一方の配向に揃える制
御が容易ではない。
In an actual display device, if a plurality of alignment states coexist, an uneven display is obtained.
It must be aligned to different types of orientation. Cl and C2 orientations having different bending angles of the smectic layer can be aligned by geometric control between the layer bending angle and the pretilt angle defined by the alignment film [J. Kanbe et al .: Ferroelectrics, 114 (199
1) 3., A. Tagawa etal.:JAPAN DISPLAY '92 DIGEST,
519.] However, it is not easy to control two types of orientations, that is, the uniform orientation and the twist orientation, to make them one of the orientations.

【0021】強誘電性液晶分子はカイラル性を持ってい
るため、隣り合う分子同士は自発的に捩れて並ぶ性質が
あり、また、配向膜と自発分極の間に電気的な極性力が
働き、配向膜と液晶との界面で自発分極の方向が規制さ
れるため、上下の基板に同じ配向処理を施した場合には
ツイスト配向状態が安定になる場合が多い。
Since the ferroelectric liquid crystal molecules have a chiral property, adjacent molecules have the property of being spontaneously twisted and arranged, and an electric polar force acts between the alignment film and the spontaneous polarization. Since the direction of spontaneous polarization is regulated at the interface between the alignment film and the liquid crystal, the twist alignment state is often stabilized when the same alignment treatment is performed on the upper and lower substrates.

【0022】また、メモリー性を安定に出現させるため
には、図2で説明した円錐軌跡における線分oaと線分
obで示す位置に、液晶分子を双安定配向させることが
必要であり、上下の基板に同じ配向処理を施すことが望
ましい。光学的には、ユニフォーム配向状態は暗状態が
存在し、表示装置に適した状態であり、ツイスト配向状
態は暗状態が存在せず表示装置には適さない。ユニフォ
ーム配向状態を安定に出現させるために配向膜の最適化
やクロスラビングなどの対策が報告されているが、安定
なユニフォーム配向を得るための課題は完全には解決さ
れていない。
Further, in order to make the memory property appear stably, it is necessary to make the liquid crystal molecules bistable at positions indicated by the line segments oa and ob in the conical locus described in FIG. It is desirable to perform the same alignment treatment on the substrate. Optically, the uniform alignment state has a dark state and is suitable for a display device, and the twist alignment state does not have a dark state and is not suitable for a display device. Although measures such as optimizing the alignment film and cross-rubbing have been reported in order to make the uniform alignment state appear stably, the problem of obtaining a stable uniform alignment has not been completely solved.

【0023】また、メモリー性を活かすことはできない
が、強誘電性液晶をTFTなどのアクティブ素子と組み
合わせた上で、その液晶分子を片安定配向させて、つま
り図2で説明した円錐軌跡における線分oaと線分ob
で示す位置のいずれかに配向させて、階調表示を得る方
法も報告されているが、強誘電性液晶分子の自発的に捩
れる性質のため、液晶分子を片安定配向させてもユニフ
ォーム配向状態が常に安定になるとは限らない。
Although the memory property cannot be utilized, the ferroelectric liquid crystal is combined with an active element such as a TFT, and then the liquid crystal molecules are unidirectionally aligned, that is, the line in the conical locus described in FIG. Min oa and line segment ob
Although a method of obtaining a gray scale display by orienting to any of the positions indicated by, has been reported, due to the spontaneous twisting property of the ferroelectric liquid crystal molecules, uniform alignment even when the liquid crystal molecules are unidirectionally aligned. The state is not always stable.

【0024】また、内部反電界によるスイッチングの不
良は自発分極に由来するだけに強誘電性液晶にとって非
常に解決が困難な問題である。
In addition, the switching failure due to the internal reversal electric field is a problem that is very difficult to solve for ferroelectric liquid crystal because it is caused by spontaneous polarization.

【0025】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、液晶分子の光軸が基板表面と平行
な面内で変化する安定なユニフォーム配向状態を実現す
ることができ、しかも内部反電界によるスイッチング不
良を回避でき、これにより高コントラストで視野角の広
い表示を実現できる液晶表示装置を得ることを目的とす
る。
The present invention has been made to solve such a problem, and can realize a stable uniform alignment state in which the optical axis of liquid crystal molecules changes in a plane parallel to the substrate surface. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device capable of avoiding a switching failure due to an internal anti-electric field and thereby realizing a display with a high contrast and a wide viewing angle.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】この発明に係る液晶表示
装置は、対向して配置され、それぞれ少なくとも電極膜
及び配向膜を有する一対の透光性基板と、該一対の透光
性基板間に介在するスメクティックC相液晶と、該電極
膜に選択的に電圧を印加して、該スメクティックC相液
晶における液晶分子の光軸の方向を切り替える駆動手段
と、該スメクティックC相液晶における液晶分子の光軸
変化を光学的に識別する識別手段とを備えている。該ス
メクティックC相液晶は、その液晶分子の長軸が該電極
膜と平行となるよう該液晶分子を片安定配向させたもの
である。そのことにより上記目的が達成される。
A liquid crystal display device according to the present invention comprises a pair of light-transmitting substrates which are disposed to face each other and have at least an electrode film and an alignment film, and a liquid-crystal display device between the pair of light-transmitting substrates. Driving means for selectively applying a voltage to the intervening smectic C-phase liquid crystal and the electrode film to switch the direction of the optical axis of the liquid crystal molecules in the smectic C-phase liquid crystal; Identification means for optically identifying an axis change. The smectic C phase liquid crystal is one in which the liquid crystal molecules are semi-stablely aligned such that the major axis of the liquid crystal molecules is parallel to the electrode film. Thereby, the above object is achieved.

【0027】この発明は上記液晶表示装置において、前
記一対の透光性基板の各基板には、その一方の基板と他
方の基板とで構成材料が異なる絶縁膜を、該電極膜を覆
うよう形成したものである。
According to the present invention, in the above liquid crystal display device, an insulating film having a different material from that of the one substrate and the other substrate is formed on each of the pair of light transmitting substrates so as to cover the electrode film. It was done.

【0028】この発明は上記液晶表示装置において、前
記一対の透光性基板の各基板には、その一方の基板と他
方の基板とで構成材料が異なる配向膜を形成したもので
ある。
According to the present invention, in the above-mentioned liquid crystal display device, an alignment film having different constituent materials is formed on each of the pair of translucent substrates on the one substrate and the other substrate.

【0029】この発明は上記液晶表示装置において、前
記一対の透光性基板の一方に形成された配向膜と、その
他方に形成された配向膜とに、条件の異なるラビング処
理を施したものである。
According to the present invention, in the above liquid crystal display device, an alignment film formed on one of the pair of translucent substrates and an alignment film formed on the other side are subjected to rubbing treatment under different conditions. is there.

【0030】[0030]

【作用】この発明においては、画像表示のための液晶と
して、スメクティックC相液晶を用いているため、液晶
分子の光軸が基板表面と平行な面内で変化することとな
り、これにより、液晶分子の複屈折の角度依存性が少な
く、表示面に対して深い角度からでも正面方向からと変
わらない表示の認識を行うことができる。
In the present invention, since a smectic C-phase liquid crystal is used as a liquid crystal for displaying an image, the optical axis of the liquid crystal molecule changes in a plane parallel to the substrate surface. Is less dependent on the angle of birefringence, and the display can be recognized as from the front even at a deep angle with respect to the display surface.

【0031】また、スメクティックC相液晶は自発分極
を有していないため、自発分極が反転する時に生じる内
部反電界がスイッチングに悪影響を及ぼすのを回避で
き、また自発分極による液晶分子の捩れがないので、ユ
ニフォーム配向を容易に実現できる。
Further, since the smectic C phase liquid crystal does not have spontaneous polarization, it is possible to prevent the internal reversal electric field generated when the spontaneous polarization is reversed from adversely affecting the switching, and there is no twist of the liquid crystal molecules due to the spontaneous polarization. Therefore, uniform orientation can be easily realized.

【0032】さらに、スメクティックC相液晶では、そ
のスメクティック層構造がシェブロン構造となっている
ため、初期安定状態では液晶分子は基板表面に対して完
全に平行とはなっておらず、このためスメクティックC
相液晶に電界を印加することにより、その液晶分子の二
軸誘電異方性の作用により、液晶分子をその光軸変化の
円錐軌跡上における初期安定位置と他の位置との間で変
位させることができる。従って、この液晶分子の変化
を、偏光板等により明暗の変化として取り出すことによ
り、画像表示が可能となる。
Further, in the smectic C phase liquid crystal, since the structure of the smectic layer is a chevron structure, the liquid crystal molecules are not completely parallel to the substrate surface in the initial stable state.
Applying an electric field to the phase liquid crystal, the liquid crystal molecules are displaced between the initial stable position on the conical locus of the optical axis change and other positions by the action of the biaxial dielectric anisotropy of the liquid crystal molecules. Can be. Therefore, an image can be displayed by extracting the change in the liquid crystal molecules as a change in brightness using a polarizing plate or the like.

【0033】また、スメクティックC相液晶では、自発
分極を有しないため、自発分極の電界応答により配向方
向が揃えられるという現象は生じないが、配向処理を上
下基板で異なるものとするなどの手法により液晶分子を
片安定配向させて均一なユニフォーム配向状態を実現す
ることができ、これによりスメクティックC相液晶によ
る表示が不均一な表示となるのを回避できる。
Further, since the smectic C-phase liquid crystal does not have spontaneous polarization, the phenomenon that the alignment directions are aligned by the electric field response of the spontaneous polarization does not occur. The liquid crystal molecules can be unidirectionally aligned to achieve a uniform uniform alignment state, thereby preventing the display by the smectic C-phase liquid crystal from being non-uniform.

【0034】ここでは、上基板側と下基板側とで、配向
膜の構成材料、あるいは該電極膜を覆う絶縁膜の構成材
料を異ならせることにより、スメクティックC相液晶の
分子を片安定配向させて均一なユニフォーム配向状態を
得ることができる。
Here, by making the constituent material of the alignment film or the constituent material of the insulating film covering the electrode film different between the upper substrate side and the lower substrate side, the molecules of the smectic C-phase liquid crystal are uni-stablely aligned. Uniform uniform alignment state can be obtained.

【0035】また、上基板側の配向膜と下基板側の配向
膜とに、条件の異なるラビング処理を施すことにより、
スメクティックC相液晶の分子を片安定配向させて均一
なユニフォーム配向状態を得ることができる。
By subjecting the alignment film on the upper substrate side and the alignment film on the lower substrate side to rubbing treatment under different conditions,
The molecules of the smectic C-phase liquid crystal can be half-stably aligned to obtain a uniform uniform alignment state.

【0036】[0036]

【実施例】まず、本発明の基本原理について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the basic principle of the present invention will be described.

【0037】本発明においては、対向する一対の基板間
に、その液晶分子の光軸が電極膜と平行になるよう片安
定配向させたスメクティックC相液晶を設け、電界を印
加することによって、二軸誘電異方性と電界との相互作
用により液晶分子の光軸を円錐軌跡上で変化させ、該光
軸の移動を偏光板等を用いて検出するようにすることに
より、従来のネマティック液晶を用いた表示装置におけ
る視角特性の問題を解決できる。
In the present invention, a smectic C-phase liquid crystal which is half-stable and oriented so that the optical axis of the liquid crystal molecule is parallel to the electrode film is provided between a pair of opposed substrates, and an electric field is applied to the liquid crystal. By changing the optical axis of the liquid crystal molecules on a conical trajectory by the interaction between the axial dielectric anisotropy and the electric field, and detecting the movement of the optical axis using a polarizing plate or the like, the conventional nematic liquid crystal can be used. The problem of the viewing angle characteristics in the display device used can be solved.

【0038】つまり、カイラルスメクティックC相液晶
(強誘電性液晶)及びスメクティックC相液晶は光学
的、電気的な特性について二軸性であり、屈折率、誘電
率に関して分子長軸に平行な方向と、2つの直交する分
子短軸方向とでそれぞれ異なる値を持っている。
That is, the chiral smectic C-phase liquid crystal (ferroelectric liquid crystal) and the smectic C-phase liquid crystal are biaxial in optical and electrical characteristics, and have a refractive index and a dielectric constant in a direction parallel to the molecular long axis. Have different values in the two orthogonal molecular short axis directions.

【0039】屈折率については二軸異方性は非常に小さ
く実用上特に有用ではないが、誘電率の二軸異方性(二
軸誘電異方性)は有用である。
Regarding the refractive index, the biaxial anisotropy is very small and is not particularly useful in practical use, but the biaxial anisotropy of the dielectric constant (biaxial dielectric anisotropy) is useful.

【0040】この二軸誘電異方性について図2を用いて
説明する。3つの異なる誘電率の値ε1、ε2、ε3は
それぞれ、ε1が分子短軸方向に平行でかつ液晶分子の
プレチルト角を含む面(ティルト面)にも平行な成分、
ε2が分子短軸方向に平行でかつティルト面に垂直な成
分、ε3が分子長軸に平行な成分である。
The biaxial dielectric anisotropy will be described with reference to FIG. The three different dielectric constant values ε1, ε2, and ε3 are components in which ε1 is parallel to the molecular minor axis direction and also parallel to the plane (tilt plane) that includes the pretilt angle of the liquid crystal molecule.
ε2 is a component parallel to the minor axis of the molecule and perpendicular to the tilt plane, and ε3 is a component parallel to the major axis of the molecule.

【0041】スメクティックC相液晶には自発分極23
は存在しないが、誘電率の成分ε2は強誘電性液晶の自
発分極と平行な成分と一致する。一軸性のネマティック
液晶では上記誘電率ε1と誘電率ε2が等しく、誘電率
ε3だけが他のものと異なるが、強誘電性液晶及びスメ
クティックC相液晶では上記誘電率ε1、ε2、ε3の
すべてが異なった値となっている。
The smectic C phase liquid crystal has a spontaneous polarization of 23.
Does not exist, but the component ε2 of the dielectric constant coincides with the component parallel to the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal. In a uniaxial nematic liquid crystal, the permittivity ε1 and the permittivity ε2 are equal, and only the permittivity ε3 is different from the others. The values are different.

【0042】一般に、 Δε=ε3−ε1, δε=ε2−ε1, と定義し、δεを二軸誘電異方性と呼ぶ。In general, Δε = ε3-ε1, δε = ε2-ε1, and δε is called biaxial dielectric anisotropy.

【0043】スメクティックC相液晶は、自発分極を持
たず自発的な捩れがないのでユニフォーム配向が容易で
あるが、スメクティック層は強誘電性液晶と同じように
シェブロン構造となっている。このため図3に示すC1
U配向あるいはC2U配向の状態が表れやすい。これら
の配向状態では液晶分子は図2のような完全な水平配向
とはなっておらず、液晶分子は円錐軌跡上の線分oaあ
るいは線分obと、線分ocの間の位置に存在してい
る。
The smectic C-phase liquid crystal does not have spontaneous polarization and does not spontaneously twist, so that uniform alignment is easy. However, the smectic layer has a chevron structure like the ferroelectric liquid crystal. Therefore, C1 shown in FIG.
The state of U orientation or C2U orientation tends to appear. In these alignment states, the liquid crystal molecules are not completely horizontally aligned as shown in FIG. 2, and the liquid crystal molecules exist at positions between the line segment oa or the line segment ob and the line segment oc on the conical locus. ing.

【0044】スメクティックC相液晶に電界を印加する
と、Jonesらが報告しているように液晶分子は二軸誘電
異方性の作用によりその光軸を変化させる〔J. C. Jone
s etal.: Mol. Cryst. Liq. Cryst. Letter, vol. 7
(3), pp.91〕。二軸誘電異方性が正であれば安定に存在
している場所から、液晶分子が上記円錐軌跡14上を線
分oaあるいは線分ob上に移動し、二軸誘電異方性が
負であれば、線分co上に向かって分子は移動する。
When an electric field is applied to the smectic C-phase liquid crystal, the liquid crystal molecule changes its optical axis by the action of biaxial dielectric anisotropy as reported by Jones et al. [JC Jone
s etal .: Mol. Cryst. Liq. Cryst. Letter, vol. 7
(3), pp.91]. If the biaxial dielectric anisotropy is positive, the liquid crystal molecules move from the place where the biaxial dielectric anisotropy is stably present on the conical locus 14 onto the line segment oa or the line segment ob, and the biaxial dielectric anisotropy becomes negative. If there is, the molecule moves toward the line segment co.

【0045】この時の光軸の変化を示したのが図5であ
る。17はスメクティック層法線である。18、18’
はC2U配向状態での光軸位置であり、19、19’は
C1U配向状態での光軸位置である。一般に層法線17
に対して光軸がなす角度は、C1U配向の方がC2U配
向よりも大きい。例えば液晶の二軸誘電異方性が正で、
液晶がC2U配向した表示装置であれば、初期の光軸は
光軸位置18か18’にあり、電界を印加すると光軸は
光軸位置18から20、あるいは光軸位置18’から2
0’に移動する。一方の偏光板の偏光軸12aを、初期
の光軸位置18’に平行に、他方の偏光板の偏光軸12
bを、該一方の偏光板の光軸12aと直交させておけ
ば、初期の光軸位置18’と電界印加時の光軸位置2
0’の間で液晶分子の光軸を変化させることにより明暗
の表示が得られる。
FIG. 5 shows the change of the optical axis at this time. 17 is a smectic layer normal line. 18, 18 '
Are optical axis positions in the C2U alignment state, and 19 and 19 ′ are optical axis positions in the C1U alignment state. Generally layer normal 17
Is larger in the C1U orientation than in the C2U orientation. For example, the biaxial dielectric anisotropy of the liquid crystal is positive,
In the case of a display device in which the liquid crystal is C2U-oriented, the initial optical axis is located at the optical axis position 18 or 18 ', and when an electric field is applied, the optical axis is moved from the optical axis position 18 to 20 or from the optical axis position 18'.
Move to 0 '. The polarization axis 12a of one polarizing plate is parallel to the initial optical axis position 18 '
If b is perpendicular to the optical axis 12a of the one polarizing plate, the initial optical axis position 18 'and the optical axis position 2 when an electric field is applied can be obtained.
By changing the optical axis of the liquid crystal molecules between 0 ', bright and dark display can be obtained.

【0046】この時に問題となるのは、偏光板の偏光軸
12aからずれている光軸位置18と20との間で光軸
の変化が起こる部分である。通常のセル構成で双安定配
向を得た場合には、Ouchiらが示しているように図3に
直線と破線で示す2つの配向状態UPとDOWNがラン
ダムに表れる〔Y. Ouchi et al.: Jap. J. Appl. Phy
s., vol.26, 1987, pp.1〕。
At this time, a problem occurs in a portion where the optical axis changes between the optical axis positions 18 and 20 which are shifted from the polarization axis 12a of the polarizing plate. When a bistable orientation is obtained in a normal cell configuration, as shown by Ouchi et al., Two orientation states UP and DOWN shown by a straight line and a broken line in FIG. 3 appear at random [Y. Ouchi et al .: Jap. J. Appl. Phy
s., vol.26, 1987, pp.1].

【0047】強誘電性液晶では自発分極の電界応答によ
り上記2つの配向状態UPとDOWNのどちらか一方の
配向状態に表示部分全体を揃えることができるが、自発
分極のないスメクティックC相液晶では混在した配向を
揃えることはできない。
In the ferroelectric liquid crystal, the entire display portion can be aligned in one of the two alignment states UP and DOWN by the electric field response of spontaneous polarization, but in the smectic C phase liquid crystal without spontaneous polarization, It is not possible to align the orientations.

【0048】Jonesらの報告では、配向層は、30°の
蒸着角度によるSiO膜であり、上記2つの配向状態U
PとDOWNが混在していることを記している。液晶分
子の光軸が光軸位置18と光軸位置20にある配向部分
は、不均一な表示につながるため、スメクティックC相
液晶の表示装置では、最初から液晶分子の光軸が光軸位
置18’にある配向部分だけにしておかなければならな
い。このためには配向処理を上下基板で別にするなどの
手段により片安定配向させることが必要である。
According to the report of Jones et al., The alignment layer is a SiO film with a deposition angle of 30 °, and the two alignment states U
It indicates that P and DOWN are mixed. Since the alignment portion where the optical axis of the liquid crystal molecules is located at the optical axis position 18 and the optical axis position 20 leads to non-uniform display, in the display device of the smectic C-phase liquid crystal, the optical axis of the liquid crystal molecule is initially adjusted to the optical axis position 18. Only the alignment part at 'must be kept. For this purpose, it is necessary to perform one-sided stable alignment by means such as separate alignment treatment between the upper and lower substrates.

【0049】なお、図2では円錐軌跡上の点a、bとc
は3次元的な配置に描かれているが、これは、あくまで
分子レベルでの話であり、実用上は図5に示すように基
板面内での光軸移動であるから、スメクティックC相液
晶では、視角としては、強誘電性液晶と同様にネマティ
ック液晶にはない広さが得られる。
In FIG. 2, points a, b and c on the cone locus are shown.
Is drawn in a three-dimensional arrangement, but this is a story on the molecular level only, and in practice, the movement of the optical axis in the substrate plane as shown in FIG. Then, as with the ferroelectric liquid crystal, a wider viewing angle than the nematic liquid crystal can be obtained.

【0050】以下、本発明の実施例について説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

【0051】(実施例1)図1は本発明の第1の実施例
による液晶表示装置の液晶セルの構造を示す断面図であ
る。図において、100は本実施例の液晶セルである。
この液晶セル100では、絶縁膜104a,104bと
して、OCD TYPE2(東京応化社製シリコンフィルムの
製品名)を上下ガラス基板2a,2bの表面に形成し、
上側のガラス基板2bには配向膜105bとしてPVA
(ポリビニルアルコール)、下側のガラス基板2aには
配向膜105aとしてナイロンを塗布している。該両基
板2a,2bの配向膜105a,105bには、同じ条
件のパラレルラビングによる一軸配向処理を施してい
る。また、上記両ガラス基板2a,2bは、セル厚が
1.5μmとなるよう貼り合わせてある。
Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a liquid crystal cell of a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 100 denotes a liquid crystal cell of this embodiment.
In the liquid crystal cell 100, OCD TYPE2 (product name of a silicon film manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) is formed on the surfaces of the upper and lower glass substrates 2a and 2b as insulating films 104a and 104b.
PVA is used as an alignment film 105b on the upper glass substrate 2b.
(Polyvinyl alcohol), nylon is applied to the lower glass substrate 2a as an alignment film 105a. The alignment films 105a and 105b of both substrates 2a and 2b are subjected to uniaxial alignment processing by parallel rubbing under the same conditions. The two glass substrates 2a and 2b are bonded together so that the cell thickness becomes 1.5 μm.

【0052】また、該両ガラス基板間には、スメクティ
ックC相を示す液晶107として、SCE13R(メル
ク社製)が注入されている。また該液晶の配向状態とし
ては、該液晶を等方相から冷却し、2つの配向状態UP
とDOWNが混在しない片安定の均一なC2U配向を実
現している。上記SCE13Rは二軸誘電異方性が正の
液晶である。
SCE13R (manufactured by Merck) is injected between the two glass substrates as a liquid crystal 107 exhibiting a smectic C phase. In addition, as the alignment state of the liquid crystal, the liquid crystal is cooled from the isotropic phase, and two alignment states UP
And DOWN are realized, and a half-stability uniform C2U orientation is realized. SCE13R is a liquid crystal having positive biaxial dielectric anisotropy.

【0053】また、偏光板12a,12bについては、
一方の偏光板をその偏光軸が該液晶の光軸と平行な方向
になるよう、他方の偏光板を、その偏光軸が該一方の偏
光板のものと直交する方向に暗状態が得られるように設
置している。ここでは、スメクティック層法線に対して
液晶の光軸のなす角度は、6.3°であった。
Further, regarding the polarizing plates 12a and 12b,
One of the polarizing plates is oriented such that its polarization axis is parallel to the optical axis of the liquid crystal, and the other polarizing plate is oriented such that a dark state is obtained in a direction whose polarization axis is orthogonal to that of the one polarizing plate. Installed in Here, the angle formed by the optical axis of the liquid crystal with respect to the smectic layer normal was 6.3 °.

【0054】本実施例の液晶セルのその他の構成は、上
記図8(a)に示す従来の液晶セルと同じである。
The other structure of the liquid crystal cell of this embodiment is the same as that of the conventional liquid crystal cell shown in FIG.

【0055】このような構成の本実施例では、60Hz
の矩形波を電圧を変化しながら液晶に印加し、液晶の光
軸の変化を調べたところ、図6に示す結果が得られた。
電圧の増加に伴って、スメクティック層法線に対して液
晶の光軸のなす角度(θm)が大きくなっていく。ま
た、図7は、この時の、光軸の変化による透過光の変化
を示しており、2V付近にしきい値が存在し、通常ネマ
ティック液晶で見られるような電圧−透過光特性となっ
ている。また、通常のネマティック液晶表示装置で用い
られる電圧平均化法によって決定した波形を印加して、
本実施例の表示装置を駆動したところ、選択的に情報を
表示することができた。
In this embodiment having such a configuration, the frequency of 60 Hz
Was applied to the liquid crystal while changing the voltage, and the change in the optical axis of the liquid crystal was examined. The result shown in FIG. 6 was obtained.
As the voltage increases, the angle (θm) between the optical axis of the liquid crystal and the normal to the smectic layer increases. FIG. 7 shows the change of the transmitted light due to the change of the optical axis at this time. There is a threshold value near 2 V, and the voltage-transmitted light characteristic as usually seen in a nematic liquid crystal is obtained. . Also, by applying a waveform determined by a voltage averaging method used in a normal nematic liquid crystal display device,
When the display device of this example was driven, information could be selectively displayed.

【0056】この表示装置は、強誘電性液晶のような2
値表示ではなく図7のように連続的に透過光が変化する
ので任意の階調表示を行うこともできる。
This display device is compatible with a ferroelectric liquid crystal.
Since the transmitted light changes continuously as shown in FIG. 7 instead of the value display, an arbitrary gradation display can be performed.

【0057】また、視角特性を測定したところ、正面方
向を0°、基板面を90°として、コントラスト及び階
調数は上下方向±80°、左右方向±75°まで正面と
かわらないものとなり、視認性の高い表示が得られた。
When the viewing angle characteristics were measured, the front direction was set to 0 ° and the substrate surface was set to 90 °, and the contrast and the number of gradations were not different from the front up to ± 80 ° in the vertical direction and ± 75 ° in the horizontal direction. A display with high visibility was obtained.

【0058】(実施例2)図4(a)は本発明の第2の
実施例による液晶表示装置の液晶セルの構造を示す断面
図である。図において、200は本実施例の液晶セルで
ある。この液晶セル200では、絶縁膜204a,20
4bとして、OCD TYPE2(東京応化社製)を、配向膜
205a,205bとしてナイロンをそれぞれ上下のガ
ラス基板2b,2aに形成している。また、上下の基板
2a,2bに対しては、押し込み量の異なるラビング処
理を施し、これらの基板を、セル厚が1.5μmとなる
よう貼り合わせている。ここで、上記ラビング方向はパ
ラレル処理によるものとした。
(Embodiment 2) FIG. 4A is a sectional view showing the structure of a liquid crystal cell of a liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 200 denotes a liquid crystal cell of this embodiment. In this liquid crystal cell 200, the insulating films 204a, 20
As 4b, OCD TYPE2 (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) is formed on the upper and lower glass substrates 2b and 2a, respectively, as alignment films 205a and 205b. The upper and lower substrates 2a and 2b are subjected to rubbing treatments with different pushing amounts, and these substrates are bonded to each other so that the cell thickness becomes 1.5 μm. Here, the rubbing direction is based on parallel processing.

【0059】該両ガラス基板間には、スメクティックC
相を示す液晶207として、SCE13R(メルク社
製)が注入されている。また該液晶の配向状態として
は、該液晶を等方相から冷却し、2つの配向状態UPと
DOWNが混在しない片安定の均一なC2U配向を実現
している。このように一対の基板の一方と他方とで強度
の異なるラビング処理を施すことによってもスメクティ
ックC相液晶における片安定配向を得ることができた。
A smectic C is provided between the two glass substrates.
SCE13R (manufactured by Merck) is injected as a liquid crystal 207 indicating a phase. Further, as the alignment state of the liquid crystal, the liquid crystal is cooled from the isotropic phase to realize a monostable and uniform C2U alignment in which the two alignment states UP and DOWN are not mixed. As described above, by performing rubbing treatments having different intensities between one and the other of the pair of substrates, it was possible to obtain a half-stable orientation in the smectic C-phase liquid crystal.

【0060】また、偏光板12a,12bについては、
一方の偏光板をその偏光軸が該液晶の光軸と平行な方向
になるよう、また他方の偏光板を、その偏光軸が該一方
の偏光板のものと直交する方向に暗状態が得られるよう
に設置している。
Further, regarding the polarizing plates 12a and 12b,
A dark state can be obtained by setting one polarizing plate so that its polarization axis is parallel to the optical axis of the liquid crystal, and setting the other polarizing plate so that its polarization axis is orthogonal to that of the one polarizing plate. It is installed as follows.

【0061】本実施例の液晶セルのその他の構成は、上
記図8(a)に示す従来の液晶セルと同じである。
The other structure of the liquid crystal cell of this embodiment is the same as that of the conventional liquid crystal cell shown in FIG.

【0062】この実施例では、上記構成の液晶セルに矩
形波を印加したところ、該液晶セルは、実施例1と同様
にしきい値をもった電圧−透過光特性を示した。また、
電圧平均化法によって決定した波形を液晶に印加して上
記液晶セルを駆動したところ、選択的に情報を表示する
ことができた。これにより本実施例の表示装置により実
施例1と同じように広い視角特性の階調表示が得られ
た。
In this embodiment, when a rectangular wave was applied to the liquid crystal cell having the above configuration, the liquid crystal cell exhibited a voltage-transmitted light characteristic having a threshold value as in the first embodiment. Also,
When the waveform determined by the voltage averaging method was applied to the liquid crystal to drive the liquid crystal cell, information could be selectively displayed. As a result, a gradation display with a wide viewing angle characteristic was obtained by the display device of the present embodiment as in the first embodiment.

【0063】(実施例3)図4(b)は本発明の第3の
実施例による液晶表示装置の液晶セルの構造を示す断面
図である。図において、300は本実施例の液晶セルで
ある。この液晶セル300では、絶縁膜304b,30
4aとして、上側ガラス基板2bにOCDTYPE2(東京
応化社製)、下側ガラス基板2aにZQ−3(触媒化成
社製)を形成し、配向膜305a,305bとしてはナ
イロンを該両基板2a,2bに形成し、両基板側で同じ
条件のパラレルラビングを施している。また、該両基板
2a,2bは、セル厚が1.5μmとなるよう貼り合わ
せている。
(Embodiment 3) FIG. 4B is a sectional view showing the structure of a liquid crystal cell of a liquid crystal display according to a third embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 300 denotes a liquid crystal cell of this embodiment. In this liquid crystal cell 300, the insulating films 304b, 30
4a, OCDTYPE2 (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) is formed on the upper glass substrate 2b, ZQ-3 (manufactured by Catalyst Chemicals Co., Ltd.) is formed on the lower glass substrate 2a, and nylon is used as the alignment films 305a, 305b. And both substrates are subjected to parallel rubbing under the same conditions. The two substrates 2a and 2b are bonded together so that the cell thickness becomes 1.5 μm.

【0064】また、該両ガラス基板間には、スメクティ
ックC相を示す液晶307として、SCE13R(メル
ク社製)が注入されている。また該液晶の配向状態とし
ては、該液晶を等方相から冷却し、2つの配向状態UP
とDOWNが混在しない片安定の均一なC2U配向を実
現している。このように上下の基板で異なる絶縁膜を形
成することによってもスメクティックC相液晶における
片安定配向を得ることができた。
Further, SCE13R (manufactured by Merck) is injected as a liquid crystal 307 exhibiting a smectic C phase between the two glass substrates. In addition, as the alignment state of the liquid crystal, the liquid crystal is cooled from the isotropic phase, and two alignment states UP
And DOWN are realized, and a half-stability uniform C2U orientation is realized. As described above, by forming different insulating films on the upper and lower substrates, it was possible to obtain a half-stable orientation in the smectic C-phase liquid crystal.

【0065】また、偏光板12a,12bについては、
一方の偏光板をその偏光軸が該液晶の光軸と平行な方向
になるよう、また他方の偏光板を、その偏光軸が該一方
の偏光板のものと直交する方向に暗状態が得られるよう
に設置している。
Further, regarding the polarizing plates 12a and 12b,
A dark state can be obtained by setting one polarizing plate so that its polarization axis is parallel to the optical axis of the liquid crystal, and setting the other polarizing plate so that its polarization axis is orthogonal to that of the one polarizing plate. It is installed as follows.

【0066】本実施例の液晶セルのその他の構成は、上
記図8(a)に示す従来の液晶セルと同じである。
The other structure of the liquid crystal cell of this embodiment is the same as that of the conventional liquid crystal cell shown in FIG.

【0067】この実施例では、上記構成の液晶セルに矩
形波を印加したところ、該液晶セルは、実施例1、実施
例2と同様にしきい値をもった電圧−透過光特性を示し
た。また、電圧平均化法によって決定した波形を、上記
液晶セルに印加して駆動したところ、選択的に情報を表
示することができた。この表示装置により実施例1、実
施例2と同じように広い視角特性の階調表示が得られ
た。
In this embodiment, when a rectangular wave was applied to the liquid crystal cell having the above configuration, the liquid crystal cell exhibited a voltage-transmitted light characteristic having a threshold value as in the first and second embodiments. In addition, when the waveform determined by the voltage averaging method was applied to the liquid crystal cell and driven, information could be selectively displayed. With this display device, a gradation display with a wide viewing angle characteristic was obtained as in the first and second embodiments.

【0068】(実施例4)図4(c)は本発明の第4の
実施例による液晶表示装置の液晶セルの構造を示す断面
図である。図において、400は本実施例の液晶セルで
ある。この液晶セル400では、上側のガラス基板2b
には絶縁膜404bとしてOCD TYPE2(東京応化社
製)を形成し、下側のガラス基板2aには絶縁膜は形成
していない。また、配向膜405b,405aとして
は、ナイロンを上下ガラス基板2b,2aに形成し、両
基板には同じ条件のパラレルラビングを施している。ま
た両基板は、セル厚が1.5μmとなるよう貼り合わせ
ている。
(Embodiment 4) FIG. 4C is a sectional view showing the structure of a liquid crystal cell of a liquid crystal display according to a fourth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 400 denotes a liquid crystal cell of this embodiment. In this liquid crystal cell 400, the upper glass substrate 2b
OCD TYPE2 (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) is formed as an insulating film 404b, and no insulating film is formed on the lower glass substrate 2a. As the alignment films 405b and 405a, nylon is formed on the upper and lower glass substrates 2b and 2a, and both substrates are subjected to parallel rubbing under the same conditions. The two substrates are bonded so that the cell thickness becomes 1.5 μm.

【0069】また、該両ガラス基板間には、スメクティ
ックC相を示す液晶407として、SCE13R(メル
ク社製)が注入されている。また該液晶の配向状態とし
ては、該液晶を等方相から冷却し、2つの配向状態UP
とDOWNが混在しない片安定の均一なC2U配向を実
現している。このように、片側の基板にのみ絶縁膜を形
成したセル構造によってもスメクティックC相液晶にお
ける片安定配向を得ることができた。
Further, SCE13R (manufactured by Merck) is injected as a liquid crystal 407 exhibiting a smectic C phase between the two glass substrates. In addition, as the alignment state of the liquid crystal, the liquid crystal is cooled from the isotropic phase, and two alignment states UP
And DOWN are realized, and a half-stability uniform C2U orientation is realized. As described above, even with the cell structure in which the insulating film was formed only on one side of the substrate, it was possible to obtain a half-stable orientation in the smectic C-phase liquid crystal.

【0070】また、偏光板12a,12bについては、
一方の偏光板をその偏光軸が該液晶の光軸と平行な方向
になるよう、また他方の偏光板を、その偏光軸が該一方
の偏光板のものと直交する方向に暗状態が得られるよう
に設置している。
Further, regarding the polarizing plates 12a and 12b,
A dark state can be obtained by setting one polarizing plate so that its polarization axis is parallel to the optical axis of the liquid crystal, and setting the other polarizing plate so that its polarization axis is orthogonal to that of the one polarizing plate. It is installed as follows.

【0071】本実施例の液晶セルのその他の構成は、上
記図8(a)に示す従来の液晶セルと同じである。
The other structure of the liquid crystal cell of this embodiment is the same as that of the conventional liquid crystal cell shown in FIG.

【0072】この実施例では、上記構成の液晶セルに矩
形波を印加したところ、液晶セルは、実施例1、実施例
2、実施例3と同様にしきい値をもった電圧−透過光特
性を示した。また、電圧平均化法によって決定した波形
を液晶に印加して液晶セルを駆動したところ、選択的に
情報を表示することができた。この実施例の表示装置に
より実施例1、実施例2、実施例3と同じように広い視
角特性の階調表示が得られた。
In this embodiment, when a rectangular wave was applied to the liquid crystal cell having the above-described structure, the liquid crystal cell exhibited a voltage-transmitted light characteristic having a threshold value similarly to the first, second, and third embodiments. Indicated. When the liquid crystal cell was driven by applying the waveform determined by the voltage averaging method to the liquid crystal, information could be selectively displayed. With the display device of this embodiment, a gradation display with a wide viewing angle characteristic was obtained as in the first, second, and third embodiments.

【0073】なお、上記実施例では、液晶セルの構造に
ついては、図8に示す従来の液晶セルと同一の構造とし
たが、液晶セルの構造は、これに限るものではなく、ス
イッチング素子としてTFTを形成した基板を有するも
のでもよい。
In the above embodiment, the structure of the liquid crystal cell is the same as that of the conventional liquid crystal cell shown in FIG. 8, but the structure of the liquid crystal cell is not limited to this. May be provided with a substrate on which is formed.

【0074】そこで、上記実施例1〜実施例4の変形例
として、該各実施例の液晶セルにおける一対の対向基板
の一方をTFTを有する構造としたものを作製した。
Therefore, as a modified example of the above-described first to fourth embodiments, the liquid crystal cell of each of the embodiments was manufactured such that one of a pair of opposed substrates had a structure having a TFT.

【0075】上記実施例1〜実施例4の変形例のいずれ
のものにおいても、液晶の配向状態として、2つの配向
状態UPとDOWNが混在しない均一な片安定であるC
2U配向を実現することができた。
In any of the modifications of the first to fourth embodiments, the alignment state of the liquid crystal is such that the two alignment states UP and DOWN are uniform and half-stable.
2U orientation could be realized.

【0076】ここで上記各変形例は、対応する上記各実
施例とは、基板にスイッチング素子としてTFTが形成
されている点で異なるのみであり、その他の構成は同一
である。例えば、一対の偏光板については、一方の偏光
板をその偏光軸が該液晶の光軸と平行な方向になるよ
う、また他方の偏光板を、その偏光軸が該一方の偏光板
のものと直交する方向に暗状態が得られるように設置し
ている。
Here, each of the above-described modifications is different from the above-mentioned respective embodiments only in that a TFT is formed as a switching element on a substrate, and the other configuration is the same. For example, as for a pair of polarizing plates, one polarizing plate has a polarizing axis in a direction parallel to the optical axis of the liquid crystal, and the other polarizing plate has a polarizing axis of the one polarizing plate. It is installed so that a dark state can be obtained in the direction perpendicular to the direction.

【0077】そして、上記実施例1〜実施例4の変形例
では、通常、ネマティック液晶で用いられるTFT駆動
電圧により液晶セルを駆動することにより、画素を構成
する液晶にて選択的な情報の表示を行うことができた。
この結果、上記各変形例では、上記実施例1〜実施例4
と同じように広い視角特性の階調表示が得られた。
In the modification of the first to fourth embodiments, a liquid crystal cell is driven by a TFT driving voltage used for a nematic liquid crystal, thereby selectively displaying information in a liquid crystal constituting a pixel. Was able to do.
As a result, in each of the above-described modified examples, the above-described first to fourth embodiments are performed.
A gray scale display having a wide viewing angle characteristic was obtained in the same manner as in the above.

【0078】なお、本発明は上述した実施例やその変形
例に限定されるものではなく、スメクティック相の液晶
の配向状態として、均一な片安定配向が得られ、液晶の
光軸方向の切り替えを電圧印加により行う手段と、該光
軸の変化を光学的に識別する手段とを有するものであれ
ば、どのようなものでもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment and its modified examples. As the alignment state of the liquid crystal in the smectic phase, a uniform half-stable alignment can be obtained, and the switching of the optical axis direction of the liquid crystal can be performed. Any means may be used as long as it has means for applying a voltage and means for optically discriminating the change in the optical axis.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上のように本発明に係る液晶表示装置
によれば、その液晶分子を電極膜と平行に片安定配向さ
せたスメクティックC相液晶を備え、電極膜に選択的に
電圧を印加することによって、液晶の光軸の方向を切り
替え、該液晶の光軸の変化を光学的に識別するようにし
たので、高コントラストで視野角の広い表示を実現する
ことができる効果がある。
As described above, according to the liquid crystal display device of the present invention, there is provided a smectic C-phase liquid crystal in which the liquid crystal molecules are unidirectionally aligned in parallel with the electrode film, and a voltage is selectively applied to the electrode film. By doing so, the direction of the optical axis of the liquid crystal is switched, and the change in the optical axis of the liquid crystal is optically identified. Therefore, there is an effect that a display with a high contrast and a wide viewing angle can be realized.

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

【図1】本発明の第1の実施例による液晶表示装置の液
晶セル断面の構造を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a liquid crystal cell of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】スメクティックC相液晶及び強誘電性液晶の分
子配向を原理的に説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining in principle the molecular orientation of a smectic C-phase liquid crystal and a ferroelectric liquid crystal.

【図3】スメクティックC相液晶及び強誘電性液晶の分
子配向を、実際の液晶セルでの液晶分子の状態を想定し
て説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the molecular orientation of a smectic C-phase liquid crystal and a ferroelectric liquid crystal assuming the state of liquid crystal molecules in an actual liquid crystal cell.

【図4】本発明のその他の実施例による液晶表示装置を
説明するための図であり、図4(a)は第2の実施例に
よる液晶セル断面の構造、図4(b)は第3の実施例に
よる液晶セル断面の構造、図4(c)は第4の実施例に
よる液晶セル断面の構造を示す図である。
4A and 4B are views for explaining a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention. FIG. 4A is a cross-sectional structure of a liquid crystal cell according to a second embodiment, and FIG. FIG. 4C is a diagram showing a cross-sectional structure of the liquid crystal cell according to the fourth embodiment.

【図5】本発明の実施例1〜実施例4による液晶表示装
置における液晶の光軸変化を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a change in the optical axis of the liquid crystal in the liquid crystal display device according to the first to fourth embodiments of the present invention.

【図6】上記各実施例の液晶表示装置における電圧−光
軸変化特性を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a voltage-optical axis change characteristic in the liquid crystal display device of each of the above embodiments.

【図7】上記各実施例の液晶表示装置における電圧−透
過光特性を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing voltage-transmitted light characteristics in the liquid crystal display devices of the above embodiments.

【図8】従来の液晶表示装置を説明するための図であ
り、図8(a)はその液晶セル断面の構造を示す図、図
8(b)は従来のネマティック液晶の分子の運動を説明
するための図である。
8A and 8B are views for explaining a conventional liquid crystal display device, FIG. 8A is a view showing a cross-sectional structure of the liquid crystal cell, and FIG. 8B is a view for explaining the movement of molecules of a conventional nematic liquid crystal. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2a 下ガラス基板 2b 上ガラス基板 3a 信号電極 3b 走査電極 6,8 封止剤 9 スペーサ 10,11 対向基板 100,200,300,400 液晶表示装置(液晶
セル) 104a,104b,204a,204b,304a,
304b,404b絶縁膜 105a,105b,205a,205b,305a,
305b,405a,405b 配向膜 107,207,307,407 スメクティックC相
液晶
2a Lower glass substrate 2b Upper glass substrate 3a Signal electrode 3b Scanning electrode 6,8 Sealant 9 Spacer 10,11 Counter substrate 100,200,300,400 Liquid crystal display device (liquid crystal cell) 104a, 104b, 204a, 204b, 304a ,
304b, 404b insulating films 105a, 105b, 205a, 205b, 305a,
305b, 405a, 405b Alignment film 107, 207, 307, 407 Smectic C phase liquid crystal

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 対向して配置され、それぞれ少なくとも
電極膜及び配向膜を有する一対の透光性基板と、 該一対の透光性基板間に介在するスメクティックC相液
晶と、 該電極膜に選択的に電圧を印加して、該スメクティック
C相液晶における液晶分子の光軸の方向を切り替える駆
動手段と、 該スメクティックC相液晶における液晶分子の光軸変化
を光学的に識別する識別手段とを備え、 該スメクティックC相液晶は、その液晶分子の長軸が該
電極膜と平行となるよう該液晶分子を片安定配向させた
ものである液晶表示装置。
1. A pair of translucent substrates each having at least an electrode film and an alignment film disposed opposite to each other; a smectic C-phase liquid crystal interposed between the pair of translucent substrates; A driving means for applying a voltage to switch the direction of the optical axis of the liquid crystal molecules in the smectic C-phase liquid crystal; and an identification means for optically identifying a change in the optical axis of the liquid crystal molecules in the smectic C-phase liquid crystal. A liquid crystal display device in which the smectic C-phase liquid crystal is one in which liquid crystal molecules are semi-stablely aligned such that the major axis of the liquid crystal molecules is parallel to the electrode film.
【請求項2】 前記一対の透光性基板の各基板には、そ
の一方の基板と他方の基板とでは構成材料が異なる絶縁
膜が該電極膜を覆うよう形成されている請求項1記載の
液晶表示装置。
2. The substrate according to claim 1, wherein each of the pair of translucent substrates is formed with an insulating film having a different material from that of the one substrate and the other substrate so as to cover the electrode film. Liquid crystal display.
【請求項3】 前記一対の透光性基板の各基板には、そ
の一方の基板と他方の基板とでは構成材料が異なる配向
膜が形成されている請求項1記載の液晶表示装置。
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein each of the pair of light-transmitting substrates is formed with an alignment film whose constituent material is different between one substrate and the other substrate.
【請求項4】 前記一対の透光性基板の一方に形成され
た配向膜と、その他方に形成された配向膜とは、条件の
異なるラビング処理が施されている請求項1記載の液晶
表示装置。
4. The liquid crystal display according to claim 1, wherein the alignment film formed on one of the pair of translucent substrates and the alignment film formed on the other side are subjected to rubbing treatment under different conditions. apparatus.
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