JPH01284833A - Liquid crystal electrooptical device - Google Patents

Liquid crystal electrooptical device

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JPH01284833A
JPH01284833A JP11508988A JP11508988A JPH01284833A JP H01284833 A JPH01284833 A JP H01284833A JP 11508988 A JP11508988 A JP 11508988A JP 11508988 A JP11508988 A JP 11508988A JP H01284833 A JPH01284833 A JP H01284833A
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JP
Japan
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liquid crystal
state
electric field
electro
crystal molecules
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JP11508988A
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Japanese (ja)
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Masahiko Sato
正彦 佐藤
Toshiji Hamaya
敏次 浜谷
Toshimitsu Hagiwara
利光 萩原
Hitoshi Kondo
仁 近藤
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Takasago International Corp
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Takasago International Corp
Takasago Perfumery Industry Co
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve the yield of production and to improve productivity by constituting the device in such a manner that the liquid crystal molecules of a liquid crystal material exhibiting a ferroelectric property attain two orientation states according to the direction of the electric field to be impressed to said material and take either of the molecule orientation states stably even after the cease of the impression of the electric field. CONSTITUTION:Electrodes 3, 3' for driving the liquid crystal are patterned and formed on transparent 1, 1' to a matrix shape in a line direction and a row direction. Orientation control films 4, 4' are provided on the electrodes and one side thereof is subjected to a rubbing treatment in such a manner that the major axes of the liquid crystal molecules are arrayed in one direction. A spacer is held in place between the substrates 1, 1' superposed on each other to maintain a specified spacing, by which the liquid crystal cell is formed. The liquid crystal molecules of the liquid crystal consisting of the liquid crystal material exhibiting the ferroelectric property attain the 1st, 2nd orientation states according to the direction of the electric field to be impressed thereto and attain either of the molecule orientation states stably even after the cease of the impression of the electric field.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶表示素子や液晶光シャッターアレイ等の
液晶電気光学装置に関し、更に詳しくは強誘電性液晶を
用いた液晶電気光学装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a liquid crystal electro-optical device such as a liquid crystal display element and a liquid crystal optical shutter array, and more particularly to a liquid crystal electro-optical device using ferroelectric liquid crystal. It is.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の液晶電気光学装置としてはツィステッド・ネマチ
ック(twisted nematic)液晶を用いた
ものが知られている。このTN液晶は、画素密度を高く
したマトリクス電極構造を用いた時分割駆動の際、クロ
ストークを発生する問題点があるため、画素数が制限さ
れていた。
As a conventional liquid crystal electro-optical device, one using twisted nematic liquid crystal is known. This TN liquid crystal has a problem in that crosstalk occurs during time division driving using a matrix electrode structure with high pixel density, so the number of pixels is limited.

また、各画素に薄膜トランジスタによるスイッチング素
子を接続し、各画素毎にスイッチングするアクティブマ
トリクス方式の表示素子が知られているが、基板上に薄
膜トランジスタを形成する工程が極めて煩雑な上、その
製造コスト製造歩留り等の要因により大面積の表示素子
を作成することが難しい問題点がある。
In addition, active matrix type display elements are known in which a switching element using a thin film transistor is connected to each pixel and switching is performed for each pixel, but the process of forming the thin film transistor on the substrate is extremely complicated, and the manufacturing cost is high. There is a problem in that it is difficult to produce large-area display elements due to factors such as yield.

さらに、これらTN型液晶を用いた液晶表示装置は表示
のON、 OFFのコントラストが十分に得ることがで
きず、加えて表示装置の視野角が狭く、表示装置の近く
で複数の作業者が表示を視認することができなかった。
Furthermore, liquid crystal display devices using these TN-type liquid crystals cannot obtain sufficient contrast between ON and OFF display, and the viewing angle of the display device is narrow, making it difficult for multiple workers to view the display near the display device. could not be visually recognized.

これらの問題点を解決するものとして、クラークらによ
り米国特許第4367924号公報で強誘電性液晶を用
いた電気光学装置が提案されている9この液晶電気光学
装置は外部よりの印加信号に対し数百マイクロ秒以下の
高速応答性を持つことと液晶分子が双安定性を持つこと
によって大いに期待されている液晶電気光学装置である
To solve these problems, Clark et al. proposed an electro-optical device using a ferroelectric liquid crystal in U.S. Pat. No. 4,367,924. This is a liquid crystal electro-optical device that is highly anticipated due to its high-speed response of less than 100 microseconds and the bistability of liquid crystal molecules.

このクラークらによって提案された液晶電気光学装置を
第1図を用いて説明する。
The liquid crystal electro-optical device proposed by Clark et al. will be explained with reference to FIG.

第1図は強誘電性液晶の動作説明のために、セルの例を
模式的に描いたものである。1と1゛は液晶を封入する
ための並行基板であり、その間に液晶分子層が基板面に
垂直になるように配向したカイラルスメクチックC相(
SmC”相)又は、他の強誘電性を示す液晶相を持つ液
晶材料が封入されている。
FIG. 1 schematically depicts an example of a cell for explaining the operation of a ferroelectric liquid crystal. 1 and 1 are parallel substrates for enclosing liquid crystal, and between them, a chiral smectic C phase (
A liquid crystal material having a ferroelectric liquid crystal phase) or other liquid crystal material exhibiting ferroelectric properties is sealed.

この強誘電性液晶は、一般に液晶分子が一軸方向に揃い
、かつ、スメクチック層構造を持っている。さらにスメ
クチックC相においては、液晶分子はスメクチック層の
法線方向に対し、液晶材料固有のある角度で傾いており
、さらにらせん構造をとっている。
This ferroelectric liquid crystal generally has liquid crystal molecules uniaxially aligned and has a smectic layer structure. Furthermore, in the smectic C phase, the liquid crystal molecules are tilted at a certain angle unique to the liquid crystal material with respect to the normal direction of the smectic layer, and have a helical structure.

このらせん構造は、強誘電性液晶が封入された液晶セル
を光学顕微鏡にて数百倍程度に拡大して観察した際に、
そのらせんピッチに対応するしま模様によって確認する
ことができるや 一般にこのらせんピッチは1μm弱から5μm程度とさ
れている。クラークらは、強誘電性液晶が封入された液
晶セルの基板間隔をらせんピッチ付近まで狭めると、基
板表面の影響を受けてらせんがほどけることを知見し、
これを用いたのである。
This helical structure can be seen when observing a liquid crystal cell filled with ferroelectric liquid crystal with an optical microscope under several hundred times magnification.
The helical pitch can be confirmed by the striped pattern corresponding to the helical pitch. Generally, the helical pitch is about 1 μm to about 5 μm. Clark et al. found that when the spacing between the substrates of a liquid crystal cell filled with ferroelectric liquid crystal was narrowed to near the helical pitch, the helix unraveled due to the influence of the substrate surface.
This is what I used.

基板間距離を液晶のピッチよりも小さくし液晶のラセン
をほどいた時、強誘電性液晶分子は第2図に示すように
、スメクチック相の層の法線方向に対して+θ傾いた第
1の状態(1)と−θ傾いた第2の状態(n)を取る。
When the distance between the substrates is made smaller than the pitch of the liquid crystal and the helix of the liquid crystal is unwound, the ferroelectric liquid crystal molecules form the first layer tilted by +θ with respect to the normal direction of the smectic phase layer, as shown in Figure 2. A second state (n) tilted by −θ from state (1) is taken.

この状態をクラークらは5SFLC(表面安定化状態)
と称し、この二つの状態間を外部より電界を加えて、強
誘電性液晶分子をスイッチさせることにより発生する複
屈折効果の違いにより表示を行うものであった。
This state is called 5SFLC (surface stabilized state) by Clark et al.
Display was performed by applying an external electric field between these two states to switch the ferroelectric liquid crystal molecules, and using the difference in the birefringence effect generated.

この時強誘電性液晶分子を第1の状態(I)より第2の
状態(II)へかえる為にスメクチック層に対して垂直
方向に例えば正の電界を加えることにより成される。ま
た逆に第2の状B (II)より第1の状B(I)へ反
転させる為には、逆に負の電界を加えることにより成さ
れるものであった。
At this time, in order to change the ferroelectric liquid crystal molecules from the first state (I) to the second state (II), for example, a positive electric field is applied in a direction perpendicular to the smectic layer. Conversely, in order to reverse the second state B (II) to the first state B (I), it was accomplished by applying a negative electric field.

すなわち外部より印加される電界の向きをかえることに
より強誘電性液晶分子の取る二状態を変化させそれに伴
って生じる電気光学効果の違いを利用するものであった
That is, by changing the direction of an externally applied electric field, the two states of ferroelectric liquid crystal molecules are changed, and the resulting difference in electro-optical effects is utilized.

さらにこの外部より印加する電界を除去しても強誘電性
液晶分子はその状態を安定に保っており第1と第2の双
安定なメモリー性を持っていた。
Furthermore, even when this externally applied electric field was removed, the ferroelectric liquid crystal molecules maintained their state stably and had the first and second bistable memory properties.

その為、この強誘電性液晶を用いた液晶電気光学装置を
駆動する信号波形としては両極性パルス列となっており
、パルス極性の切り替わる方向により強誘電性液晶分子
の取る二状態間をスイッチングしていた。
Therefore, the signal waveform that drives a liquid crystal electro-optical device using this ferroelectric liquid crystal is a bipolar pulse train, and the ferroelectric liquid crystal molecules switch between the two states depending on the direction in which the pulse polarity switches. Ta.

この二状態間のスイッチング機構に関しては、前述の米
国特許においてクラークらが提案したモデルの他多数が
現在までに提案されているが、いずれにおいても、強誘
電性液晶が本来持っているらせん形成状態を何らかの形
でらせんをほどいた状態に変えて第1と第2の双安定性
を実現した際     ゛のスイッチングの機構であっ
た。このらせんをはどき第1と第2の双安定性を実現す
るためによく知られた手法として強誘電性液晶をはさむ
液晶セルの基板間隔をそのらせんピッチ付近、すなわち
1μm程度の極めて狭い間隔にすることが知られており
、実際に行われていた。しかしながら工業的な生産技術
等を考えた場合、明らかにこの間隔は狭く、生産プロセ
ス上での困難が伴っていた。
Regarding the switching mechanism between these two states, many other models have been proposed to date, in addition to the model proposed by Clark et al. in the above-mentioned U.S. patent, but in all of them, the helical formation state that ferroelectric liquid crystals originally have has been proposed. This was the switching mechanism when the first and second bistability was achieved by changing the helix to an uncoiled state in some way. A well-known method for realizing the first and second bistability by moving this helix is to adjust the distance between the substrates of the liquid crystal cell that sandwich the ferroelectric liquid crystal to be close to the helical pitch, that is, an extremely narrow distance of about 1 μm. This is known to be the case, and has actually been done. However, when considering industrial production technology, etc., this interval is clearly narrow, which causes difficulties in the production process.

特にA4サイズ等大面積な液晶セルを1μm程度の間隔
に均一に製作することは、研究開発レベルは可能であっ
たが工業的にはほとんど不可能であった。
In particular, manufacturing large-area liquid crystal cells such as A4 size with uniform spacing of about 1 μm was possible at the research and development level, but almost impossible on an industrial scale.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

本発明者らは、これら従来の強誘電性液晶を用いた液晶
電気光学装置の問題点を解決すべく、鋭意検討を重ね本
発明に至った。
The inventors of the present invention have conducted extensive studies and arrived at the present invention in order to solve the problems of conventional liquid crystal electro-optical devices using ferroelectric liquid crystals.

従来の強誘電性液晶を用いた液晶電気光学装置では必ず
らせんをほどいた状態で、前述第2図に示した第1又は
第2の状態のみをとる双安定性を実現していたのに対し
、本発明は液晶分子がらせんを形成できる状態で前記双
安定性を実現し、これを電気光学装置に応用したもので
あり、従来の強誘電性液晶を用いた電気光学装置とは、
そのモードが全く異なったものである。
In contrast to conventional liquid crystal electro-optical devices using ferroelectric liquid crystals, which always have an uncoiled helix, achieving bistability in which only the first or second state shown in Figure 2 is achieved. The present invention realizes the bistability in a state where liquid crystal molecules can form a helix, and applies this to an electro-optical device, which is different from a conventional electro-optical device using a ferroelectric liquid crystal.
The mode is completely different.

すなわち、一対の平行基板によって形成される液晶セル
中に強誘電性液晶を有し、この状態で強誘電性液晶はス
メクチック層法線方向にらせん軸を持つようにらせんを
形成しており、この状態の時に外部より強誘電性液晶に
対し電界を加え、印加する電界の向きの反転によって液
晶分子が取る状態が変化することを利用するものである
。この時、液晶分子はその分子が持つ自発分極によって
印加される電界の向きに従って、ある特定の状態(第1
の状態)にらせん状態をほどいて揃う。次に逆向きの電
界を加えると別の状態(第2の状態)に揃う。この第1
の状態と第2の状態の違いを利用した電気光学装置であ
る。
That is, a ferroelectric liquid crystal is contained in a liquid crystal cell formed by a pair of parallel substrates, and in this state, the ferroelectric liquid crystal forms a spiral with the helical axis in the normal direction of the smectic layer. This method utilizes the fact that an electric field is externally applied to the ferroelectric liquid crystal when the liquid crystal is in the state, and the state of the liquid crystal molecules changes by reversing the direction of the applied electric field. At this time, the liquid crystal molecules enter a certain state (the first
The spiral state is unwound and aligned to the state of . Next, when an electric field in the opposite direction is applied, a different state (second state) is achieved. This first
This is an electro-optical device that utilizes the difference between the first state and the second state.

又、本発明者らはこの外部より加えられる電界の向きに
よって、液晶分子が第2の状態から第1状態にスイッチ
ングする際には必ずらせん状態を経由していることを確
認した。
Furthermore, the present inventors have confirmed that, depending on the direction of this externally applied electric field, liquid crystal molecules always pass through a helical state when switching from the second state to the first state.

さらに、本発明者らは前述の第1の状態及び第2の状態
を一度とった液晶分子は外部より加えられる電界が無(
なってもその状態を保持しつづけることを確認した。
Furthermore, the present inventors found that once the liquid crystal molecules are in the first and second states, there is no electric field applied from the outside (
It was confirmed that the state will continue to be maintained even if

すなわち、その特徴をまとめると、本発明の液晶電気光
学装置は、強誘電性液晶が液晶セル内においてらせんを
形成できる状態であり、かつ、外部より印加される電界
の向きにより液晶分子は第1又は第2の状態を取ること
ができ、この第1の状態及び第2の状態を一度とった液
晶分子は外部より加えられる電界が無くなってもその状
態を保持しつづけるものである。
That is, to summarize the characteristics, the liquid crystal electro-optical device of the present invention is in a state in which the ferroelectric liquid crystal can form a spiral within the liquid crystal cell, and the liquid crystal molecules are in a state in which the direction of the electric field applied from the outside is Alternatively, the liquid crystal molecules can take the second state, and once the liquid crystal molecules have taken the first state and the second state, they continue to maintain that state even if the electric field applied from the outside is removed.

このようにして本発明は、その目的とする強誘電性液晶
を用いた電気光学装置の新しい構成、特に新しいスイッ
チング方式及び双安定性を提供し、その結果、高速応答
性、メモリー性やコントラスト等強誘電性液晶が本来有
している特性を犠牲にせず、生産プロセスでの支障のな
い液晶電気光学装置を提供するものである。 本発明の
電気光学装置としては表示装置、光シヤツターその他様
々なものが考えられるが、以下には表示装置をその1例
として具体的に説明を試みる、しかし本発明はこの表示
装置のみに限定されるものではない又、本発明に用いら
れる液晶材料としては強誘電性を示すものが用いられる
が、特にスメクチックC0相を温度範囲として一10°
C〜70°C付近まで有している液晶が最も実用的であ
った。
In this way, the present invention provides a new configuration of an electro-optical device using a ferroelectric liquid crystal, in particular a new switching method and bistability. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal electro-optical device that does not sacrifice the inherent characteristics of ferroelectric liquid crystal and does not cause any trouble in the production process. The electro-optical device of the present invention may include a display device, an optical shutter, and various other devices. Below, a display device will be specifically explained as an example. However, the present invention is not limited to only this display device. In addition, the liquid crystal material used in the present invention is one that exhibits ferroelectricity, but in particular, the temperature range of the smectic C0 phase is from -10°C.
A liquid crystal having a temperature range of from 10°C to around 70°C was the most practical.

又、相系列はどんな相系列を有するものであっても使用
可能であったが、特にスメクチックC0相より高温側に
スメクチックA相を持つ強誘電性液晶は、その初期配向
状態が良好で欠陥のないキレイな配向が得られるために
好ましかった。
In addition, although any phase series could be used, ferroelectric liquid crystals that have a smectic A phase on the higher temperature side than the smectic C0 phase have a good initial orientation state and are free from defects. This was preferable because a clean alignment with no oxidation can be obtained.

以下に実施例を示し本発明を説明する 〔実施例1] 本実施例では、液晶電気光学装置としてマトリクス型の
液晶表示装置を用いて行った。
The present invention will be described with reference to examples below. [Example 1] In this example, a matrix type liquid crystal display device was used as the liquid crystal electro-optical device.

第1図に本実施例にて使用した液晶表示装置のセル概略
断面図を示す。同図は行方向と列方向のマドリスク状に
配置された電極部の端部の一部分を示している。
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a cell of a liquid crystal display device used in this example. The figure shows a portion of the end portion of the electrode portion arranged in a Madrisk pattern in the row direction and the column direction.

また概略図であるためその寸法は任意となっている。本
実施例で用いられたセルは従来より使用されているもの
と全(同様のものである。すなわち、透明の基板(例え
ばガラス)1.l“上に液晶駆動用の電極3,3°が行
方向と列方向にマトリックス状になるようパターニング
され形成されている。また該電極上には、配向制御膜4
,4”が設けられており、その片側は、液晶分子の長袖
が一方向に並ぶように公知のラビング処理が施されてい
る。この配向制御膜4.4°は両方とも同じ材料を用い
てもまた片側づつ異なった材料を用いてもよいが本実施
例においては、4の配向制御膜をポリイミド膜を用い、
もう一方の配向制御膜4゛にS i Oz膜を使用した
Furthermore, since this is a schematic diagram, its dimensions are arbitrary. The cell used in this example is the same as the one used conventionally. In other words, a transparent substrate (e.g. glass) 1.1" has electrodes for driving the liquid crystal at 3.3 degrees. The electrodes are patterned and formed in a matrix shape in the row and column directions.Also, an alignment control film 4 is formed on the electrodes.
, 4" is provided, and one side of the film is subjected to a known rubbing treatment so that the long sleeves of liquid crystal molecules are aligned in one direction. Both alignment control films 4.4° are made of the same material. Also, different materials may be used for each side, but in this example, a polyimide film is used as the orientation control film 4.
A SiOz film was used as the other orientation control film 4'.

このように、配向制′4B膜の種類を変えた場合、液晶
分子を外部信号により駆動させる際に、比較的大きなし
きい値を得ることができ、マトリクス状の液晶電気光学
装置では有利であった。
In this way, by changing the type of the alignment control film 4B, a relatively large threshold can be obtained when liquid crystal molecules are driven by an external signal, which is advantageous in matrix-type liquid crystal electro-optical devices. Ta.

このような基板1.1’を互いに重ね合わせ間にグラス
ファイバー製のスペーサ(図示せず)をはさんで一定間
隔に保って液晶セルを形成している。
A liquid crystal cell is formed by stacking these substrates 1.1' on top of each other and maintaining a constant spacing between them with glass fiber spacers (not shown).

本実施例ではその間隔を約20μmとした。In this example, the interval was approximately 20 μm.

本実施例で用いた強誘電性液晶材料は下記の一般式 (上記式中Rは炭素数6〜12のアルキル基を示し、R
oは炭素数9〜15の不斉炭素原子を有する光学活性基
を示し、lは1又は2である。)で表される液晶性化合
物を少なくとも一種類以上含むものであり、本実施例で
は特に以下に示す混合液晶材料を使用した。
The ferroelectric liquid crystal material used in this example has the following general formula (in the above formula, R represents an alkyl group having 6 to 12 carbon atoms, R
o represents an optically active group having an asymmetric carbon atom having 9 to 15 carbon atoms, and l is 1 or 2. ), and in this example, the following mixed liquid crystal material was used.

これらの物質ABCを含む強誘電性液晶材料のとる相系
列と相転移温度を以下に示す。
The phase series and phase transition temperature of the ferroelectric liquid crystal material containing these substances ABC are shown below.

本実施例で用いた液晶材料以外例えばビフェニル系、ピ
リミジン系等の液晶材料も使用することが可能であった
In addition to the liquid crystal material used in this example, it was also possible to use biphenyl-based, pyrimidine-based, and other liquid crystal materials.

この時、液晶材料を注入した直後の液晶セル内での液晶
の様子を偏光光学顕微鏡を用いて、観察を行った。
At this time, the state of the liquid crystal inside the liquid crystal cell immediately after the liquid crystal material was injected was observed using a polarizing optical microscope.

ちょうどスメクチックC“相である室温付近(約23°
C)の温度状態にて観察を行ったが、らせんピッチに対
応するしま模様が見られるのみで、顕微鏡のステージを
回転させて消光位の位置に合わせようとしたが、消光位
は得られなかった。次に液晶セルの電極3.3′を通し
て液晶に直流電界を加えたところ消光位が得られた。す
なわち、暗状態が得られた。この時、電界の印加を止め
ても消光位状態(暗状態)のままであった。
Around room temperature (approximately 23°
Observations were made at the temperature shown in C), but only a striped pattern corresponding to the helical pitch was observed, and although the stage of the microscope was rotated to align it with the extinction position, the extinction position could not be obtained. Ta. Next, when a direct current electric field was applied to the liquid crystal through electrodes 3.3' of the liquid crystal cell, an extinction position was obtained. That is, a dark state was obtained. At this time, even if the application of the electric field was stopped, the state remained at the extinction level (dark state).

このような液晶セルに対し、第3図に示すような電気光
学特性測定系を用いて、セルに印加した電界に対する透
過光強度の変化を測定した。
For such a liquid crystal cell, changes in transmitted light intensity with respect to an electric field applied to the cell were measured using an electro-optical characteristic measuring system as shown in FIG.

第4図(a)はセルに対し印加した三角波の波形を示し
、同図(b)は得られた透過光強度の変化である。
FIG. 4(a) shows the waveform of the triangular wave applied to the cell, and FIG. 4(b) shows the change in the intensity of transmitted light obtained.

又同図(C)は、実際のオシロスコープ波形の写真であ
る。
In addition, FIG. 6(C) is a photograph of an actual oscilloscope waveform.

いずれも、約25℃の温度で測定した。All measurements were taken at a temperature of about 25°C.

特に第4図(a)のような三角波を印加した際のスイッ
チング時の液晶分子の配列の状態を示す偏光顕微鏡写真
を第6図(a)〜(d)に示す。第1の状態(a)から
第2の状態(C)又は、第2の状M(c)から第1の状
LQ(a)の途中にらせんピッチに対応するしま模様(
b)(d)が見られ、スイッチングの過程でらせん形成
状態を経由していることがわかる。
In particular, FIGS. 6(a) to 6(d) show polarized light micrographs showing the state of arrangement of liquid crystal molecules during switching when a triangular wave as shown in FIG. 4(a) is applied. From the first state (a) to the second state (C) or from the second state M(c) to the first state LQ(a), there is a striped pattern corresponding to the helical pitch (
b) and (d) can be seen, indicating that the state passes through a helical formation state during the switching process.

さらに第5図(a)に示すようなパルス波形を加えた時
の透過光強度の変化の様子を同図(b)に示す。
Further, FIG. 5(b) shows how the transmitted light intensity changes when a pulse waveform as shown in FIG. 5(a) is applied.

又、同図(C)はその時得られたオシロスコープの波形
写真である。
Moreover, the same figure (C) is the waveform photograph of the oscilloscope obtained at that time.

第5図(a)に示すようなパルス電圧を印加した場合、
同図(b)に見られるように電圧が印加されなくなった
後でも、透過光強度は変化せず、第1の状態又は第2の
状態が保持されつづけていることがわかる。又、この時
期と暗のコントラスト比は、23.5という大きな値が
得られた。これは従来より知られた強誘電性液晶材料を
用いた表示装置で得られるコントラスト比の値とほぼ同
程度の値であり、また表示視野角も従来装置の場合と同
程度のものであった。
When applying a pulse voltage as shown in Figure 5(a),
As can be seen in FIG. 6B, even after the voltage is no longer applied, the transmitted light intensity does not change, and it can be seen that the first state or the second state continues to be maintained. Further, the contrast ratio between this period and the dark was as large as 23.5. This value is approximately the same as the contrast ratio obtained with display devices using conventionally known ferroelectric liquid crystal materials, and the display viewing angle is also comparable to that of conventional devices. .

〔実施例2〕 本実施例では、実施例1と全く同じ構造の液晶セルを用
いその基板間隔を変化させた。そのセルの厚みとしては
10μm、20μm、50μmの3タイプのセルを作成
した。
[Example 2] In this example, a liquid crystal cell having exactly the same structure as in Example 1 was used, and the distance between the substrates was changed. Three types of cells were created with cell thicknesses of 10 μm, 20 μm, and 50 μm.

これら、いずれのセルにおいても液晶材料注入直後は、
偏光顕微鏡にて消光位が得られず、かつ、らせんピッチ
に対応するしま模様が見られた。
Immediately after injecting the liquid crystal material in any of these cells,
An extinction position could not be obtained using a polarizing microscope, and a striped pattern corresponding to the helical pitch was observed.

しかし唯一10μmセルだけは、はっきりとしたしま模
様が見られず、ぼやけていたが消光位が得られないこと
より、他のセルと同様らせんを形成しているものと考え
られる。
However, only in the 10 μm cell, no clear striped pattern was observed, and although it was blurred, the extinction position could not be obtained, so it is thought that it forms a spiral like the other cells.

これらのセルに対し、第5図(a)のパルスを印加した
際のコントラスト比の値とセル間隔との関係を以下の表
に示す。
The following table shows the relationship between the contrast ratio value and the cell spacing when the pulse shown in FIG. 5(a) is applied to these cells.

±20V、IHz三角波、25℃ 二のようにセル間隔が10μm付近では液晶セルの基板
よりの影響が液晶に若干およぶので液晶分子の配向状態
がみだれコントラスト比が低くなる。一方液晶セルの厚
みが50μm付近では液晶セルの厚み方向で液晶材料の
スメクチック層がずれる為にコントラスト比が同様に低
くなる。
±20 V, IHz triangular wave, 25° C. When the cell spacing is around 10 μm as shown in 2, the liquid crystal is slightly influenced by the substrate of the liquid crystal cell, so the orientation state of the liquid crystal molecules becomes distorted and the contrast ratio becomes low. On the other hand, when the thickness of the liquid crystal cell is around 50 μm, the smectic layer of the liquid crystal material shifts in the thickness direction of the liquid crystal cell, so that the contrast ratio similarly becomes low.

この傾向は本実施例以外の場合でも見られる傾向であり
使用する液晶の持つ特性の違いによって基板よりの影響
によってコントラスト比に影響が出始める厚みが若干ず
れていた。
This tendency is also seen in cases other than this example, and the thickness at which the contrast ratio begins to be affected is slightly different due to the influence of the substrate due to the difference in the characteristics of the liquid crystal used.

〔効果〕〔effect〕

本発明は従来より知られていた強誘電性液晶を用いた電
気光学装置とは全く異なるモードでの電気光学装置であ
る。
The present invention is an electro-optical device in a completely different mode from conventionally known electro-optical devices using ferroelectric liquid crystals.

特に従来の強誘電性液晶を用いた電気光学装置では必須
であった強誘電性液晶材料のらせん形成の抑制を行う必
要がないため、工業的な多量生産を行う際に製造歩留ま
りを向上させ、かつ、生産の際の各種条件の許容範囲を
広く取ることが可能となった。
In particular, since there is no need to suppress the helical formation of the ferroelectric liquid crystal material, which was essential in conventional electro-optical devices using ferroelectric liquid crystals, it is possible to improve the manufacturing yield during industrial mass production. Moreover, it has become possible to have a wide tolerance range for various conditions during production.

よって、本発明は強誘電性液晶材料が本来持っていた高
速応答性や高コントラスト等の特性を犠牲にせず生産性
の向上を可能としたものである。
Therefore, the present invention makes it possible to improve productivity without sacrificing the characteristics inherent to ferroelectric liquid crystal materials, such as high-speed response and high contrast.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は液晶電気光学装置セルの概略を示す。 第2図は強誘電性液晶分子の様子を示す。 第3図は電気光学特性の測定系を示す。 第4図(a)はセルに対し印加した三角波の波形を示し
、同図(b)は得られた透過光強度の変化である。同図
(C)は実際のオシロスコープ波形の写真である。 第5図(a)はセルに対し加えたパルス波形を示し、同
図(b)にその時の透過光強度の変化の様子を示す、同
図(c)はその時得られたオシロスコープの波形写真で
ある。 第6図(a) 、 (b) 、 (c) 、 (d)は
スイッチング過程での液晶分子の配列の状態を示す偏光
顕微鏡写真である。 1.1°100.基板 2.7.、、、偏光板 3.3’、、、、電極 4.4’、、、、配向制御膜 5    、、、、液晶 6    、、、、 シール剤
FIG. 1 schematically shows a liquid crystal electro-optical device cell. Figure 2 shows the appearance of ferroelectric liquid crystal molecules. FIG. 3 shows a measurement system for electro-optical characteristics. FIG. 4(a) shows the waveform of the triangular wave applied to the cell, and FIG. 4(b) shows the change in the intensity of transmitted light obtained. Figure (C) is a photograph of an actual oscilloscope waveform. Figure 5 (a) shows the pulse waveform applied to the cell, Figure 5 (b) shows the change in transmitted light intensity at that time, and Figure 5 (c) is an oscilloscope waveform photograph obtained at that time. be. FIGS. 6(a), (b), (c), and (d) are polarized light micrographs showing the arrangement of liquid crystal molecules during the switching process. 1.1°100. Substrate 2.7. , Polarizing plate 3.3', Electrode 4.4', Alignment control film 5, Liquid crystal 6, Sealing agent

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、一対の平行基板によって形成される液晶セル中に強
誘電性を示す液晶材料が注入された液晶電気光学装置に
おいて該液晶分子は液晶セル内においてスメクチック層
に垂直方向にらせん軸を持つようにらせんを形成できる
状態であり、かつ、強誘電性を示す液晶材料に対して印
加する電界の向きによって該液晶分子が第1及び第2の
配向状態を取ることができ、前記電界の印加を中止した
後も安定していずれかの分子配向状態を取ることを特徴
とする液晶電気光学装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記液晶電気光学
装置はマトリックス型液晶表示素子であることを特徴と
する液晶電気光学装置。
[Claims] 1. In a liquid crystal electro-optical device in which a liquid crystal material exhibiting ferroelectricity is injected into a liquid crystal cell formed by a pair of parallel substrates, the liquid crystal molecules are arranged in a direction perpendicular to the smectic layer within the liquid crystal cell. The liquid crystal molecules are in a state where they can form a helix so as to have a helical axis and exhibit ferroelectricity, and the liquid crystal molecules can take the first and second orientation states depending on the direction of the electric field applied to the liquid crystal material, A liquid crystal electro-optical device characterized in that it stably assumes one of the molecular orientation states even after the application of the electric field is stopped. 2. The liquid crystal electro-optical device according to claim 1, wherein the liquid crystal electro-optical device is a matrix type liquid crystal display element.
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