JP3378038B2 - Driving method of electro-optical device - Google Patents

Driving method of electro-optical device

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JP3378038B2
JP3378038B2 JP36019592A JP36019592A JP3378038B2 JP 3378038 B2 JP3378038 B2 JP 3378038B2 JP 36019592 A JP36019592 A JP 36019592A JP 36019592 A JP36019592 A JP 36019592A JP 3378038 B2 JP3378038 B2 JP 3378038B2
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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】自発分極を有する液晶材料を電極
を有する透過性基板で挟持したものをメモリー性を利用
せずに常に電圧を印加した状態で駆動、表示するもので
あり、強誘電性液晶ライトシャッターや薄膜トランジス
タで駆動するものとして、高速、高階調性の液晶ディス
プレイに利用される液晶電気光学装置に関する発明であ
る。
[Field of Industrial Application] A liquid crystal material having spontaneous polarization is sandwiched between transparent substrates having electrodes, and is driven and displayed with a voltage constantly applied without utilizing the memory property. The present invention relates to a liquid crystal electro-optical device used for a high-speed and high-gradation liquid crystal display, which is driven by a liquid crystal light shutter or a thin film transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶を用いた電子デバイスは、時計や温
度計等に限らず、ワードプロセッサーやラップトップコ
ンピューターやテレビ受像機に至るまで広範な映像機器
への応用が期待されている。
2. Description of the Related Art Electronic devices using liquid crystals are expected to be applied not only to clocks and thermometers, but also to a wide range of video equipment such as word processors, laptop computers and television receivers.

【0003】液晶自身に自発分極を有する強誘電性液晶
の魅力はクラークやラゲルバルによって広く知らされ
た。また、これと相対する反強誘電性液晶に関してはチ
ャンダニらによって広く紹介された。これらは、これま
で広く使用されていたツイステッドネマチック(TNと
略す)液晶ディスプレイやスーパーツイステッドネマチ
ック(STNと略す)液晶ディスプレイなどのネマチッ
ク液晶とは異なった特性を有している。
The appeal of ferroelectric liquid crystals having spontaneous polarization in the liquid crystal itself has been widely known by Clark and Lagerval. The antiferroelectric liquid crystal, which is the opposite of this, was widely introduced by Chandani et al. These have characteristics different from those of nematic liquid crystals such as a twisted nematic (abbreviated as TN) liquid crystal display and a super twisted nematic (abbreviated as STN) liquid crystal display which have been widely used until now.

【0004】図1に示す模式図において強誘電性液晶
は、基板100面の配向制御にしたがって液晶分子10
2が一定方向に配列している。液晶分子と分子の間は層
構造101を形成し、3次元方向に秩序性高く配列して
いる。薄いセル厚の下では液晶分子長軸の向きは、第1
の状態102と第2の状態103という2つの状態をと
る。
In the schematic diagram shown in FIG. 1, the ferroelectric liquid crystal has liquid crystal molecules 10 according to the orientation control of the surface of the substrate 100.
2 are arranged in a fixed direction. A layered structure 101 is formed between the liquid crystal molecules, and they are highly ordered in the three-dimensional direction. The orientation of the long axis of the liquid crystal molecule is
State 102 and second state 103.

【0005】強誘電性液晶は、自発分極Ps(C/
2 )を有しており、それは図1においては矢印で示し
てある。液晶セルに電圧を印加して発生した基板面と垂
直方向に発生した電界強度E(V/m)と自発分極の積
であるPs・Eなるトルクによって自発分極の向きは電
界方向と反平行となるように動く。その動きに合わせて
液晶分子長軸は第1の状態102と第2の状態103の
2つの状態の間をスイッチングする。つまり両状態のど
ちらをとるかはそこに印加する電界方向で制御できる。
Ferroelectric liquid crystals have a spontaneous polarization Ps (C /
m 2 ), which is indicated by the arrow in FIG. The direction of the spontaneous polarization is antiparallel to the direction of the electric field due to the torque Ps · E which is the product of the spontaneous polarization and the electric field intensity E (V / m) generated in the direction perpendicular to the substrate surface generated by applying a voltage to the liquid crystal cell. To move. In accordance with the movement, the liquid crystal molecule long axis switches between the two states of the first state 102 and the second state 103. In other words, which of the two states is taken can be controlled by the direction of the electric field applied thereto.

【0006】図1に示した様な2つの状態間を自発分極
を利用したスイッチングで高速な書換が可能なこと、電
界印加を終了した後もその状態を安定に保持できるこ
と、偏光板を介して観察したときに広い視野角に渡って
その2つの状態を識別出来る等の優れた特性を有してい
るため、高速かつ大容量な画面を実現できる液晶材料と
して大いに期待されている。
It is possible to perform high-speed rewriting between two states as shown in FIG. 1 by switching using spontaneous polarization, to be able to stably maintain the state even after application of an electric field is finished, and through a polarizing plate. Since it has excellent properties such as distinguishing the two states over a wide viewing angle when observed, it is highly expected as a liquid crystal material that can realize a high-speed and large-capacity screen.

【0007】通常、強誘電性液晶は多数の短冊状の電極
を配した基板に挟持させた単純マトリクス駆動によって
表示される。そこには電界を印加した状態を安定に保持
できるつまりメモリー性を有しているというネマチック
液晶では備えていないという強誘電性液晶の特徴が利用
されている。
Generally, the ferroelectric liquid crystal is displayed by simple matrix driving in which it is sandwiched between substrates on which a large number of strip-shaped electrodes are arranged. A characteristic of the ferroelectric liquid crystal, which is not provided in the nematic liquid crystal that has a memory property that can stably hold the state of applying an electric field, is used there.

【0008】この特性を利用して例えば画素数1000
×1000以上の非常に高密度のディスプレイに応用さ
れている。ただその時には通常、2フィールド法や4パ
ルス法といった駆動方法を用いられている。その駆動方
法では、常に小さな電圧ではあるが交番電圧が印加され
ているためその波形で液晶の光学応答に揺らぎが生じて
コントラスト比に比べてかなり低下させていた。
Utilizing this characteristic, for example, the number of pixels is 1000
It has been applied to very high density displays of x1000 or more. However, at that time, a driving method such as a 2-field method or a 4-pulse method is usually used. According to the driving method, an alternating voltage, which is always a small voltage, is applied, but the optical response of the liquid crystal fluctuates due to the waveform, and the contrast ratio is considerably lowered.

【0009】実際に強誘電性液晶を基板で挟み、顕微鏡
で観察すると、図1の様に自発分極が両基板の何れかを
指し示すユニフォーム配向を示すものだけでなく、両基
板面で自発分極の向きが内側、又は外側を指示したスプ
レイ配向が観察される。この時には、液晶分子長軸の向
きが基板間で曲がっているツイスト状態となっている。
この様なツイスト配向を呈しているものは消光位を取る
ことができずコントラスト比が低い、メモリー性がとれ
ないと言った問題もあり、実用的でない配向状態とな
る。
When the ferroelectric liquid crystal is actually sandwiched between the substrates and observed with a microscope, not only those in which the spontaneous polarization shows a uniform orientation indicating either of the substrates as shown in FIG. A splay orientation with an inward or outward orientation is observed. At this time, the direction of the long axis of the liquid crystal molecules is twisted between the substrates.
Those exhibiting such a twisted orientation cannot attain an extinction position, have a low contrast ratio, and have a problem that a memory property cannot be obtained, and thus the orientation is not practical.

【0010】この配向は、分子長軸から見ればツイスト
状態となり、自発分極から見れば、スプレイ状態となっ
ており、強誘電性液晶で言う場合には、両者は同じ配向
状態を意味している。
This orientation is in a twisted state when viewed from the long axis of the molecule, and is in a splayed state when viewed from the spontaneous polarization. In the case of a ferroelectric liquid crystal, both means the same orientation state. .

【0011】高コントラスト比の表示を得ようとする時
にはユニフォーム配向を呈してメモリー性を有している
ことが大前提であるが、広い温度範囲に渡ってこれを維
持する事は難しく、前記スプレイ配向性が現れてくる。
When obtaining a display with a high contrast ratio, it is a major premise that the uniform orientation is exhibited and the memory property is maintained, but it is difficult to maintain this over a wide temperature range. Orientation appears.

【0012】そうしたメモリー性を有している強誘電性
液晶の駆動を単純マトリクスでのみ行うことに固執する
ことなく、別の駆動方法でより安定に表示する必要が出
てきた。
It has become necessary to display more stably by another driving method without being obsessed with driving only a simple matrix to drive the ferroelectric liquid crystal having such a memory property.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】自発分極を有する液晶
材料を安定に駆動する為には、表示するときには常に電
圧が印加された状態の直接駆動で明暗の状態を作ってや
ればよい。この時にはメモリー性を利用せず、自発分極
及び光学応答は、外部から印加する電界方向で完全に制
御する事が可能である。
In order to stably drive a liquid crystal material having spontaneous polarization, bright and dark states may be created by direct driving in which a voltage is always applied during display. At this time, the spontaneous polarization and the optical response can be completely controlled by the direction of the electric field applied from the outside without utilizing the memory property.

【0014】この様なことを考えると単純マトリクスパ
ネルの中で表示することは出来ないが、1画素のみの単
純シャッターとして利用される。これは、プロジェクシ
ョン用の大光量のオン/オフを制御するシャッター等に
利用される。また、薄膜トランジスタ(以下TFTと略
す)を基板画素内に備えたもので駆動する事もこの駆動
方法に含まれる。何れにしろ、ネマチック液晶では実現
不可能な高速応答性や高コントラスト比という領域を十
分に活かすものとして利用性は高い。
Considering such a matter, it cannot be displayed in a simple matrix panel, but it is used as a simple shutter having only one pixel. This is used for a shutter or the like that controls on / off of a large amount of light for projection. This driving method also includes driving a thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT) provided in the substrate pixel. In any case, it is highly useful as it can fully utilize the region of high-speed response and high contrast ratio that cannot be realized with nematic liquid crystals.

【0015】ただ、この様な駆動方法で強誘電性液晶を
表示するためには、単純マトリクスで用いていた液晶材
料を単に転用しただけでは必ずしも良くない。
However, in order to display the ferroelectric liquid crystal by such a driving method, it is not always good to simply divert the liquid crystal material used in the simple matrix.

【0016】つまり、単純マトリクス駆動するような液
晶はメモリー性を有しており、通常基板と強誘電性液晶
が形成する層構造がなす角度、これをプレチルト角と称
するが、この角度が0〜15°程度と小さくしている。
そしてこの時に液晶がとる第1の状態と第2の状態でな
す角度は狭い場合が多い。この角度(コーン角と称す
る)は、およそ10〜38°のコーン角となる。
That is, a liquid crystal that is driven by a simple matrix has a memory property, and an angle formed by a layer structure formed by a substrate and a ferroelectric liquid crystal is called a pretilt angle. It is as small as 15 °.
The angle formed by the liquid crystal at this time between the first state and the second state is often narrow. This angle (referred to as a cone angle) becomes a cone angle of approximately 10 to 38 °.

【0017】コントラスト比を高くするには明状態での
明透過率が高く、暗状態での暗透過率が低いことが要求
される。強誘電性液晶の明透過率を最大にするために
は、コーン角が45°となることが必要である。
In order to increase the contrast ratio, it is required that the bright transmittance in the bright state is high and the dark transmittance in the dark state is low. In order to maximize the bright transmittance of the ferroelectric liquid crystal, the cone angle needs to be 45 °.

【0018】したがって単純マトリクス用の材料のコー
ン角は小さすぎて高透過率を目指す直接駆動パネルには
適していない。よって直接駆動のための材料設計を行う
必要がある。
Therefore, the cone angle of the material for the simple matrix is too small to be suitable for a direct drive panel aiming at high transmittance. Therefore, it is necessary to design the material for direct drive.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】自発分極を有した液晶材
料を外部から印加する電界で制御する直接駆動によって
使用する時には、コントラスト比が高く、高速応答性が
必要となってくる。コントラスト比を高くする為には明
透過率を最大にし、暗透過率を最小にする必要がある。
When a liquid crystal material having spontaneous polarization is used by direct driving controlled by an externally applied electric field, a high contrast ratio and high speed response are required. To increase the contrast ratio, it is necessary to maximize the light transmittance and minimize the dark transmittance.

【0020】本発明は図2に示すように、電極195を
有する透過性基板190、192で自発分極を有する液
晶材料194を挟持し、前記液晶と接する一方の基板1
90面上にのみ液晶材料を一軸配向方向に配列するため
の手段191を有する装置であり、前記電極から前記液
晶材料に電圧が印加されていない時にまたは部分では自
発分極が基板間隔方向に対して内向き、または外向きと
なるスプレイ状態となり、前記電極から前記液晶材料に
電圧が印加している時には自発分極がユニフォームな状
態となることを特徴とする液晶電気光学装置に関するも
のである。
In the present invention, as shown in FIG. 2, a liquid crystal material 194 having spontaneous polarization is sandwiched between transmissive substrates 190 and 192 having electrodes 195, and one substrate 1 in contact with the liquid crystal is provided.
A device having a means 191 for arranging a liquid crystal material in a uniaxial orientation direction only on the 90th surface, and when no voltage is applied from the electrode to the liquid crystal material, or in a portion, spontaneous polarization is generated with respect to the substrate spacing direction. The present invention relates to a liquid crystal electro-optical device, which is in a splay state that is inward or outward, and has a uniform spontaneous polarization when a voltage is applied from the electrodes to the liquid crystal material.

【0021】さらに、前記ユニフォーム状態を作る為に
は、液晶のユニフォーム状態を維持する電圧以上の電圧
を印加する事を特徴とする液晶電気光学装置に関するも
のである。
Further, the present invention relates to a liquid crystal electro-optical device characterized by applying a voltage equal to or higher than a voltage for maintaining the uniform state of liquid crystal in order to form the uniform state.

【0022】また、前記液晶材料のユニフォームを形成
した時の液晶分子が第1の状態と第2の状態においてな
す角度は40〜50°である事を特徴とする液晶電気光
学装置に関するものである。
Further, the present invention relates to a liquid crystal electro-optical device characterized in that when the uniform of the liquid crystal material is formed, the angle formed by the liquid crystal molecules in the first state and the second state is 40 to 50 °. .

【0023】さらにまた、前記装置が示す電気光学特性
が示す安定な状態の方向と偏光板197の偏光軸を一致
させる事を特徴とする液晶電気光学装置である。
Furthermore, the liquid crystal electro-optical device is characterized in that the polarization direction of the polarizing plate 197 and the direction of the stable state indicated by the electro-optical characteristics of the device are matched.

【0024】[0024]

【作用】本発明としては、電極を有する透過性基板で自
発分極を有する液晶材料を挟持し、前記液晶と接する一
方の基板面上にのみ液晶材料を一軸配向方向に配列する
ための手段を有する装置を用いる。この時に偏光顕微鏡
で暗状態は観察されず、自発分極が基板間隔方向に内向
きまたは外向きなスプレイ状態198となっている。
According to the present invention, there is provided a means for sandwiching a liquid crystal material having spontaneous polarization between transparent substrates having electrodes and for arranging the liquid crystal material in a uniaxial orientation direction only on one substrate surface in contact with the liquid crystal. Use the device. At this time, the dark state is not observed by the polarization microscope, and the spontaneous polarization is a splay state 198 inward or outward in the substrate spacing direction.

【0025】このセルに電圧を印加して光学特性を測定
すると、特性は単安定な特性を示す。単安定状態とは、
液晶分子が有している一方の状態に位置する事が電気光
学的に安定な特性を持つことである。この安定な状態の
側に液晶分子が配列する時の分子長軸に偏光軸を合わせ
ると低い暗透過率が得られる。
When a voltage is applied to this cell and the optical characteristics are measured, the characteristics show monostable characteristics. What is a monostable state?
Positioning in one of the states that liquid crystal molecules have is that it has electro-optically stable characteristics. A low dark transmittance can be obtained by aligning the polarization axis with the long axis of the liquid crystal molecules aligned on the side of this stable state.

【0026】次に、液晶材料に電圧が印加すると始めて
自発分極がユニフォームな状態199となり、良好な暗
状態200が得られる。
Next, when a voltage is applied to the liquid crystal material, spontaneous polarization becomes uniform state 199, and a good dark state 200 is obtained.

【0027】上述におけるユニフォーム状態を作る為に
は、液晶のスプレイ配向とならずにユニフォーム状態を
維持する電圧以上の電圧を印加する事が必要である。様
々な系で調べてみると3〜7V以上の電圧が必要とな
る。
In order to create the uniform state described above, it is necessary to apply a voltage higher than the voltage for maintaining the uniform state without causing the splay alignment of the liquid crystal. When examined in various systems, a voltage of 3 to 7 V or higher is required.

【0028】この様に電圧印加により容易にユニフォー
ム配向に変化するため実際には弱いスプレイ状態となっ
ていると考えられる。それは両面に配向手段を有してい
る時の電気光学特性を見ると理解が可能である。
As described above, it is considered that a weak splay state is actually formed because the uniform orientation is easily changed by applying a voltage. It can be understood by looking at the electro-optical properties when it has orientation means on both sides.

【0029】また、電圧を印加したときにのみユニフォ
ームな状態が得られる材料のコーン角は広い温度範囲に
渡って広く、液晶分子が第1の状態と第2の状態におい
てなす角度は40〜50°を取りやすくなる。
Further, the cone angle of the material that can obtain a uniform state only when a voltage is applied is wide over a wide temperature range, and the angle formed by the liquid crystal molecules in the first state and the second state is 40 to 50. It becomes easy to take °.

【0030】この様にすると自発分極を有する液晶材料
に常に電圧を印加して駆動する直接駆動が容易となる。
単純シャッターやTFTでの駆動にも十分使用が可能で
ある。
This makes it easy to directly drive a liquid crystal material having spontaneous polarization by always applying a voltage.
It can be fully used for driving with a simple shutter or TFT.

【0031】[0031]

【実施例】【Example】

『実施例1』 一方の基板上のみ配向手段を形成した強
誘電性液晶セルについて記述する。自発分極を有した液
晶セルの状態維持電圧特性を評価した結果について図2
を用いて記述する。青板ガラス190にインジウム・チ
ン・オキサイド(ITOと省略する)195をスパッタ
法や蒸着法にて500〜2000Åの膜厚に成膜し、通
常のフォトリソ工程でパターニングした。この基板を2
枚190、192を用意し、一方の基板上190にスピ
ンコート法でポリイミド191を塗布し280℃で焼成
した。ポリイミドとしては日立化成製LQ5200、ま
たは東レ製LP−64を用いた。厚さは100〜300
Åであった。この基板をラビング処理を施して一軸配向
処理とした。これをもう一方の配向膜を施していないガ
ラス基板192と対向させた。配向膜側基板上には、シ
リカ粒子である触媒化成製真絲球1.5μmのスペーサ
ー(図面には記載なし)を散布し、対向電極側にはエポ
キシ樹脂製のシール剤193をスクリーン印刷で形成し
た。両基板はスペーサーの直径に合わせて1.5μmに
貼り合わせた。セル内部にはフェニルピリミジン系の強
誘電性液晶194を注入した。相系列は等方相−スメク
チックA相−スメクチックC* 相−結晶相であった。自
発分極の大きさは6nC/cm2 であり、比誘電率は
4.4、セルに14V印加した時の応答速度は100μ
秒であった。等方相への転移温度は約90℃であり、液
晶材料を110℃にまで加熱し、液晶が等方相になった
状態で真空注入した。
[Example 1] A ferroelectric liquid crystal cell in which an alignment means is formed only on one substrate will be described. FIG. 2 shows the result of evaluating the state-maintaining voltage characteristics of the liquid crystal cell having spontaneous polarization.
It describes using. Indium-tin-oxide (abbreviated as ITO) 195 was formed on the blue plate glass 190 by a sputtering method or a vapor deposition method to a film thickness of 500 to 2000 Å, and patterned by a normal photolithography process. 2 this board
Sheets 190 and 192 were prepared, and polyimide 191 was applied onto one of the substrates 190 by a spin coating method, and baked at 280 ° C. As the polyimide, Hitachi Chemical LQ5200 or Toray LP-64 was used. Thickness is 100-300
It was Å. This substrate was subjected to rubbing treatment to obtain uniaxial orientation treatment. This was opposed to the other glass substrate 192 not provided with an alignment film. On the orientation film side substrate, a spacer (not shown in the drawing) of silica gel particles made by Catalysts and Chemicals Co., Ltd., 1.5 μm in diameter, is scattered, and a sealing agent 193 made of epoxy resin is formed on the counter electrode side by screen printing. did. Both substrates were attached to each other to a thickness of 1.5 μm according to the diameter of the spacer. Phenylpyrimidine-based ferroelectric liquid crystal 194 was injected into the cell. The phase sequence was isotropic phase-smectic A phase-smectic C * phase-crystalline phase. The magnitude of spontaneous polarization is 6 nC / cm 2 , the relative dielectric constant is 4.4, and the response speed when a voltage of 14 V is applied to the cell is 100 μ.
It was seconds. The transition temperature to the isotropic phase was about 90 ° C., the liquid crystal material was heated to 110 ° C., and vacuum injection was performed while the liquid crystal was in the isotropic phase.

【0032】電圧を印加せずに偏光顕微鏡で配向状態を
確認した。電極部及び電極以外の所の配向は、何れもセ
ルを回転しても暗状態の位置は得られず、スプレイ配向
を呈していた。
The alignment state was confirmed by a polarization microscope without applying a voltage. Regarding the orientation of the electrode portion and the portion other than the electrode, the position in the dark state was not obtained even when the cell was rotated, and the splay orientation was exhibited.

【0033】20Vの電圧を印加しコーン角の測定を行
った。結果を図8に示した。コーン角は0〜50℃の温
度範囲で43°±2°と安定な角度を示した。
The cone angle was measured by applying a voltage of 20V. The results are shown in Fig. 8. The cone angle showed a stable angle of 43 ° ± 2 ° in the temperature range of 0 to 50 ° C.

【0034】これに方形波を20から0.1Vまで印加
し、その時の光学応答を測定した。液晶セルの透過率
は、高電圧を印加した時には高速に変化し、低電圧を印
加した時には1秒以上かかって飽和するものである。そ
の時の透過率を調べた。結果を図3に示した。この時の
偏光板と液晶分子長軸を一致させる事により得られる消
光位の位置は、偏光子を第1の状態に合わせた時150
(○プロット)と、第2の状態に併せた時151(□プ
ロット)と両方の場合で測定した。
A square wave was applied to this from 20 to 0.1 V, and the optical response at that time was measured. The transmittance of the liquid crystal cell changes rapidly when a high voltage is applied, and it takes 1 second or more to saturate when a low voltage is applied. The transmittance at that time was examined. The results are shown in Fig. 3. At this time, the position of the extinction position obtained by matching the long axis of the liquid crystal molecule with that of the polarizing plate is 150 when the polarizer is adjusted to the first state.
(O plot) and 151 (□ plot) when combined with the second state were measured.

【0035】偏光子を第1の状態に合わせた時には高電
圧から低電圧に渡って安定した暗状態となりユニフォー
ム状態199が得られた。コントラスト比は約100と
なった。
When the polarizer was adjusted to the first state, a stable dark state was obtained from a high voltage to a low voltage, and a uniform state 199 was obtained. The contrast ratio became about 100.

【0036】しかしながら第2の状態に偏光子を合わせ
た時には約5V以下で暗状態の増加が大きくなった。状
態維持電圧としては5Vということになる。第1の状態
に偏光子を合わせた時のコントラスト比と第2の状態に
偏光子を合わせた時のコントラスト比が一致させる為に
は15Vと大きな電圧を要した。この方向に分子が向く
ことは安定でない事を表している。
However, when the polarizer was adjusted to the second state, the increase in the dark state was large at about 5 V or less. The state maintaining voltage is 5V. A large voltage of 15V was required to make the contrast ratio when the polarizer was adjusted to the first state and the contrast ratio when the polarizer was adjusted to the second state. Molecules pointing in this direction are not stable.

【0037】以上のことから図2の偏光板197、20
2を第1の状態に偏光板の偏光軸を配置した方がコント
ラスト比が高く良好なパネルが形成できる。
From the above, the polarizing plates 197 and 20 shown in FIG.
When the polarizing axis of the polarizing plate is arranged in the first state of No. 2, the contrast ratio is high and a good panel can be formed.

【0038】『実施例2』 実施例1にしめした特性の
液晶材料をTFTを配したセルに上記液晶を注入した時
について図4を用いて記述する。コーニング7059基
板280上に通常の低温プロセスで自己整合型nチャン
ネルのポリシリコンTFT281を作成した。ソース側
292にはリード電極287と接続し、ドレイン側28
8には画素電極282をITOで配置した。対向の基板
としては、同様にコーニング7059基板283を用
い、基板上に画素共通電極286をITOで形成後、ス
ピンコート法でポリイミド289を塗布し280℃で焼
成した。ポリイミドとしては日立化成製LQ1500、
または東レ製LP−64を用いた。厚さは100〜30
0Åであった。この基板をラビング処理を施して一軸配
向処理とした。この時にTFT基板側のラビングを行う
時には各リード電極をグランドに落として静電気で素子
が破壊されないように充分に配慮した。
[Embodiment 2] A case where the liquid crystal material having the characteristics shown in Embodiment 1 is injected into a cell provided with TFTs will be described with reference to FIG. A self-aligned n-channel polysilicon TFT 281 was formed on a Corning 7059 substrate 280 by a normal low temperature process. The source side 292 is connected to the lead electrode 287, and the drain side 28
In No. 8, the pixel electrode 282 was arranged with ITO. Similarly, a Corning 7059 substrate 283 was used as the opposite substrate, and after forming the pixel common electrode 286 with ITO on the substrate, polyimide 289 was applied by spin coating and baked at 280 ° C. As polyimide, Hitachi Chemical LQ1500,
Alternatively, Toray LP-64 was used. The thickness is 100-30
It was 0Å. This substrate was subjected to rubbing treatment to obtain uniaxial orientation treatment. At this time, when rubbing the TFT substrate side, each lead electrode was dropped to the ground, and sufficient consideration was given so that the device would not be destroyed by static electricity.

【0039】次にTFT基板側にはシリカ粒子である触
媒化成製真絲球1.5μmのスペーサーを散布し、対向
電極側にはシール剤、この場合はエポキシ樹脂のスクリ
ーン印刷を行った。両基板はスペーサーの直径に合わせ
て1.5μmに貼り合わせた。セル内部にはフェニルピ
リミジン系の強誘電性液晶290を注入した。相系列は
等方相−スメクチックA相−スメクチックC* 相−結晶
相であった。等方相への転移温度は約80℃であり、液
晶材料を100℃にまで加熱し、液晶が等方相になった
状態で真空注入した。
Next, a spacer of 1.5 μm of spherical particles made by Catalysts and Chemicals made of silica, which is a silica particle, was sprinkled on the TFT substrate side, and a sealant, in this case an epoxy resin, was screen printed on the counter electrode side. Both substrates were attached to each other to a thickness of 1.5 μm according to the diameter of the spacer. Phenylpyrimidine-based ferroelectric liquid crystal 290 was injected into the cell. The phase sequence was isotropic phase-smectic A phase-smectic C * phase-crystalline phase. The transition temperature to the isotropic phase was about 80 ° C., the liquid crystal material was heated to 100 ° C., and vacuum injection was performed while the liquid crystal was in the isotropic phase.

【0040】代表的なTFTのゲート−ドレイン特性を
図5に示した。約7桁のオン/オフ比がとれた。
The gate-drain characteristics of a typical TFT are shown in FIG. An on / off ratio of about 7 digits was obtained.

【0041】電圧を印加していない時にはスプレイ配向
を呈していたが、TFTから状態維持電圧以上の電圧を
印加し、基板間で自発分極の向きは一様な方向を示し、
ユニフォーム配向に変化した。液晶のオンとオフの状態
は、画素電極に発生する電界方向で完全に制御されその
時のコントラスト比は約100であった。
When no voltage was applied, a splay alignment was exhibited, but when a voltage higher than the state maintaining voltage was applied from the TFT, the direction of spontaneous polarization between the substrates was uniform.
Changed to uniform orientation. The on / off state of the liquid crystal was completely controlled by the direction of the electric field generated in the pixel electrode, and the contrast ratio at that time was about 100.

【0042】『比較例1』 実施例1と同様の液晶材料
を用いて今度は2枚の基板の一方でなく、両側に配向膜
を形成した時の特性を調べた。図6より配向手段が対称
なのでいずれの状態に消光位を合わせても特性としては
一致した。
"Comparative Example 1" Using the same liquid crystal material as in Example 1, the characteristics when the alignment films were formed not on one of the two substrates but on both sides were examined. As shown in FIG. 6, since the alignment means is symmetric, the characteristics were the same regardless of the extinction position.

【0043】状態維持電圧は、約3Vでありその電圧以
下での暗状態での上昇が見られた。
The state maintaining voltage was about 3 V, and a rise in the dark state was observed below that voltage.

【0044】高電圧を印加しても良好な暗透過率は得ら
れずコントラスト比は20〜40であり良好な特性とは
言えなかった。
Even when a high voltage was applied, good dark transmittance was not obtained, and the contrast ratio was 20 to 40, which was not good characteristics.

【0045】『実施例3』 実施例1で使用した単純シ
ャッターを3パネルと実施例2で用いたTFTセルを1
枚用いて液晶プロジュクターを作成した。図7を用いて
説明する。ダイクロイックミラー171を用いて赤、
緑、青の3色に分割し各光を単純シャッター172に入
射させる。その光をTFTセル173に導入し、レンズ
系174を用いて壁上175に投射させるシステムとな
っている。
[Embodiment 3] The simple shutter used in Embodiment 1 is 3 panels and the TFT cell used in Embodiment 2 is 1.
A liquid crystal projector was created by using one piece. This will be described with reference to FIG. Using the dichroic mirror 171, red,
The light is divided into three colors, green and blue, and each light is made incident on the simple shutter 172. The light is introduced into the TFT cell 173 and projected onto the wall 175 using the lens system 174.

【0046】その時に3色の光は単純シャッターで特定
の1色、例えば赤の光、のみがTFTセルに入射し、そ
の時にはTFTセルには赤の映像信号が形成されてい
る。これを赤の映像、緑の映像、青の映像と順次単純シ
ャッターとTFTセルを切り換える。1色の映像の形成
時間を5m秒で切り換えていくと、投射像60Hzのカ
ラー映像が形成される。単純シャッターのオンとオフ
は、5m秒間マイナス10Vの電圧を印加してオン状
態、プラス10Vを10m秒間印加しオフ状態とした。
液晶の応答速度はこの電圧で100μ秒であり、応答波
形と対応して光学変化する。この3色いずれかの色を投
射させたのと対応させてTFTパネルの映像を切り換え
た。この駆動周波数ならば観察者の目にもちらつきとな
って見えず、安定したテレビ映像が表示できる。
At this time, the light of three colors is incident on the TFT cell by a simple shutter and only one specific color, for example, red light, and at that time, a red image signal is formed in the TFT cell. The red shutter image, the green shutter image, and the blue shutter image are sequentially switched between the simple shutter and the TFT cell. When the formation time of the image of one color is switched in 5 ms, a color image of the projected image of 60 Hz is formed. The simple shutter was turned on and off by applying a voltage of -10 V for 5 msec and turned off by applying 10 V for 10 msec.
The response speed of the liquid crystal is 100 μsec at this voltage, and it optically changes corresponding to the response waveform. The image on the TFT panel was switched in correspondence with the projection of any one of these three colors. With this driving frequency, it is possible to display a stable TV image without flicker in the eyes of the observer.

【0047】[0047]

【効果】本発明は、自発分極を有する液晶材料に常に電
圧が印加された状態で駆動するものであり、従来の交流
波形を印加したメモリー性を利用した駆動と異なり、広
い温度範囲に渡って安定に表示することができる。本発
明は、単純シャッターやTFTで駆動するもの等にも広
範に応用することが可能で、液晶テレビやプロジェクシ
ョンにも応用できる。
According to the present invention, a liquid crystal material having spontaneous polarization is driven in a state where a voltage is always applied, and unlike the conventional driving utilizing a memory property in which an AC waveform is applied, a wide temperature range is applied. It can be displayed stably. The present invention can be widely applied to things such as those driven by simple shutters and TFTs, and can also be applied to liquid crystal televisions and projections.

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

【図1】強誘電性液晶の概要を示す図FIG. 1 is a diagram showing an outline of a ferroelectric liquid crystal.

【図2】本発明のセルの構造を示した図FIG. 2 is a diagram showing the structure of a cell of the present invention.

【図3】本発明の効果を表した図FIG. 3 is a diagram showing the effect of the present invention.

【図4】本発明をTFTセルに応用した図FIG. 4 is a diagram in which the present invention is applied to a TFT cell.

【図5】TFTの特性を示した図FIG. 5 is a diagram showing TFT characteristics.

【図6】本発明に対する比較例を示した図FIG. 6 is a diagram showing a comparative example with respect to the present invention.

【図7】本発明を利用した液晶プロジュクションの応用
例を示した図
FIG. 7 is a diagram showing an application example of liquid crystal projection using the present invention.

【図8】液晶のコーン角の温度依存性を示した図FIG. 8 is a diagram showing temperature dependence of a cone angle of liquid crystal.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−287231(JP,A) 特開 昭63−284525(JP,A) 特開 平3−243915(JP,A) 特開 平4−278914(JP,A) 特開 昭62−235927(JP,A) 特開 平2−148022(JP,A) 特開 平2−219821(JP,A)Continued front page       (56) Reference JP-A-3-287231 (JP, A)                 JP 63-284525 (JP, A)                 JP-A-3-243915 (JP, A)                 JP-A-4-278914 (JP, A)                 JP 62-235927 (JP, A)                 JP-A-2-148022 (JP, A)                 JP-A-2-219821 (JP, A)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一対の基板と、 前記一対の基板のそれぞれに形成された電極と、 前記一対の基板に挟まれた自発分極を有する液晶と、 前記一対の基板の一方のみに形成された前記液晶を一軸
配向させる手段と、 偏光板とを有し、 前記液晶に電圧が印加されている時には、電界方向によ
り前記自発分極が第1のユニフォーム状態または第2の
ユニフォーム状態となり、 前記液晶に電圧が印加されていない時には、前記自発分
極が前記一対の基板の間隔方向にスプレイ状態とな、 前記自発分極が前記第1のユニフォーム状態または前記
第2のユニフォーム状態のいずれか一の状態における前
記液晶の分子長軸と前記偏光板の偏光軸とを合わせてな
る電気光学装置の駆動方法であって、 駆動する時に、前記スプレイ状態を用いないで常に電圧
を印加し前記第1のユニフォーム状態および前記第2の
ユニフォーム状態のみを用いること、および前記液晶の
コーン角は0〜50℃の温度範囲において43°±2°
の範囲にあることを特徴とする電気光学装置の駆動方
法。
1. A pair of substrates, an electrode formed on each of the pair of substrates, a liquid crystal having spontaneous polarization sandwiched between the pair of substrates, and the liquid crystal formed on only one of the pair of substrates. It has a means for uniaxially aligning the liquid crystal and a polarizing plate, and when a voltage is applied to the liquid crystal, the spontaneous polarization becomes the first uniform state or the second uniform state depending on the direction of the electric field, and the voltage is applied to the liquid crystal. when but not applied, prior Symbol spontaneous polarization Ri is do the splay state to the interval direction of the pair of substrates, the spontaneous polarization of the first uniform states or the
A driving method of an electro-optical device, comprising: aligning a molecular long axis of the liquid crystal with a polarization axis of the polarizing plate in any one of the second uniform states , wherein the spray state is not used when driving. Always voltage
Is applied to use only the first uniform state and the second uniform state, and the cone angle of the liquid crystal is 43 ° ± 2 ° in the temperature range of 0 to 50 ° C.
The method for driving an electro-optical device is characterized in that
【請求項2】 一対の基板と、 前記一対の基板のそれぞれに形成された電極と、 前記一対の基板の一方に形成された電極に接続された薄
膜トランジスタと、 前記一対の基板に挟まれた自発分極を有する液晶と、 前記一対の基板の一方または他方のみに形成された前記
液晶を一軸配向させる手段と、 偏光板とを有し、 前記液晶に電圧が印加されている時には、電界方向によ
り前記自発分極が第1のユニフォーム状態または第2の
ユニフォーム状態となり、 前記液晶に電圧が印加されていない時には、前記自発分
極が前記一対の基板の間隔方向にスプレイ状態とな、 前記自発分極が前記第1のユニフォーム状態または前記
第2のユニフォーム状 態のいずれか一の状態における前
記液晶の分子長軸と前記偏光板の偏光軸とを合わせてな
る電気光学装置の駆動方法であって、 駆動する時に、前記スプレイ状態を用いないで常に電圧
を印加し前記第1のユニフォーム状態および前記第2の
ユニフォーム状態のみを用いること、および前記液晶の
コーン角は0〜50℃の温度範囲において43°±2°
の範囲にあることを特徴とする電気光学装置の駆動方
法。
2. A pair of substrates, an electrode formed on each of the pair of substrates, a thin film transistor connected to an electrode formed on one of the pair of substrates, and a spontaneous sandwiched between the pair of substrates. A polarized liquid crystal, a means for uniaxially aligning the liquid crystal formed on only one or the other of the pair of substrates, and a polarizing plate, and when a voltage is applied to the liquid crystal, the spontaneous polarization becomes the first uniform state or a second uniform state, when a voltage to the liquid crystal is not applied, Ri do the previous SL spontaneous polarization splay state in the interval direction of the pair of substrates, the spontaneous polarization The first uniform state or the
A driving method for an electro-optical device comprising combining the polarization axis of the polarizing plate and the molecular long axis of the liquid crystal in any one of the states of the second uniform state, when driving, use the splay state Not always with voltage
Is applied to use only the first uniform state and the second uniform state, and the cone angle of the liquid crystal is 43 ° ± 2 ° in the temperature range of 0 to 50 ° C.
The method for driving an electro-optical device is characterized in that
【請求項3】 請求項1または請求項2において、前記
液晶に電圧が印加されている時の電圧は、前記ユニフォ
ーム状態を維持できる3V以上の電圧であることを特徴
とする電気光学装置の駆動方法。
3. The driving of the electro-optical device according to claim 1, wherein a voltage when a voltage is applied to the liquid crystal is a voltage of 3 V or more that can maintain the uniform state. Method.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか一において、
前記液晶はフェニルピリミジン系の強誘電性液晶である
ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A method of driving an electro-optical device, wherein the liquid crystal is a phenylpyrimidine-based ferroelectric liquid crystal.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか一において、
前記一対の基板の間隔は1.5μmであることを特徴と
する電気光学装置の駆動方法。
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A method of driving an electro-optical device, wherein a distance between the pair of substrates is 1.5 μm.
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