JPH01284834A - Liquid crystal electrooptical device - Google Patents

Liquid crystal electrooptical device

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JPH01284834A
JPH01284834A JP11509088A JP11509088A JPH01284834A JP H01284834 A JPH01284834 A JP H01284834A JP 11509088 A JP11509088 A JP 11509088A JP 11509088 A JP11509088 A JP 11509088A JP H01284834 A JPH01284834 A JP H01284834A
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JP
Japan
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liquid crystal
state
electro
optical device
crystal molecules
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Application number
JP11509088A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Sato
正彦 佐藤
Toshiji Hamaya
敏次 浜谷
Toshimitsu Hagiwara
利光 萩原
Hitoshi Kondo
仁 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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 by using a liquid crystal mixture, the liquid crystal molecules of which have a spiral axis in the direction perpendicular to a smectic layer in a liquid crystal cell and which exhibits a ferroelectric property and changing the state that the liquid crystal molecules attains by the inversion of the direction of the electric field to be impressed to this liquid crystal material. 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. The spacing between the substrates 1, 1' superposed on each other is maintained in the range where the spiral formation of the liquid crystal mixture is not suppressed. The liquid crystal molecules form the spirals so as to have the spiral axis in the direction perpendicular to the smectic layer in the liquid crystal cell. The state that the liquid crystal molecules attain is changed by the inversion of the direction of the electric field to be impressed to the liquid crystal mixture exhibiting the ferroelectric property.

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(twfsted 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T”N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 T''N type liquid crystals cannot obtain sufficient display contrast between ON and OFF states, and in addition, the viewing angle of the display device is narrow, making it difficult for multiple workers to work near the display device. could not see the display.

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。
To solve these problems, Clark et al. proposed an electro-optical device using ferroelectric liquid crystal in US Pat. No. 4,367,924.

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。
This liquid crystal electro-optical device is a highly anticipated liquid crystal electro-optical device because it has a high-speed response of several hundred microseconds or less to externally applied signals and the liquid crystal molecules have bistability.

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(
Sn+C”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 sealing liquid crystal, and between them, a chiral smectic C phase (
A liquid crystal material having a liquid crystal phase 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同に揃い
、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。
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.
It can be confirmed by the striped pattern corresponding to the helical pitch.

−a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。
-a, this helical pitch is said to be from a little less than 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(I)と−θ傾いた第2の状態(If)を取る
。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。
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 (If) tilted by -θ from the state (I) is taken. This state is called 5SFLC (surface stabilized state) by Clark et al., and by applying an external electric field between these two states,
Display was performed using the difference in birefringence effect generated by switching ferroelectric liquid crystal molecules.

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の状態(II)より第1の状態N)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. On the other hand, in order to reverse the second state (II) to the first state N), 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た際のスイッチングの機
構であった。
Regarding the switching mechanism between these two states, many models have been proposed to date, including the model proposed by Clark et al. in the above-mentioned U.S. patent, but none of them utilize the helical state that ferroelectric liquid crystals inherently have. , it was a switching mechanism when the spiral was changed to an uncoiled state in some way.

このらせんをほどくためには、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。
In order to unwind this helix, it is a well-known method to make the distance between the substrates of the liquid crystal cell sandwiching the ferroelectric liquid crystal close to the helical pitch, that is, an extremely narrow distance of about 1 μm. I was worried. 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が必ずら
せんをほどいた状態で用いたのに対し、本発明はらせん
形成状態での強誘電性液晶を用いて電気光学装置を実現
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。
While conventional liquid crystal electro-optical devices using ferroelectric liquid crystals are always used in an uncoiled spiral state, the present invention realizes an electro-optical device using ferroelectric liquid crystals in a spirally formed state. The mode is completely different from conventional electro-optical devices using ferroelectric liquid crystals.

すなわち、一対の平行基板によって形成される液晶セル
はその間隔を液晶セル内に注入される強誘電性液晶材料
のらせん形成を抑制しないような基板間隔に保たれてお
り、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できる状態であり
、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)に揃
う。
In other words, in a liquid crystal cell formed by a pair of parallel substrates, the spacing between the substrates is maintained at a distance that does not inhibit the spiral formation of the ferroelectric liquid crystal material injected into the liquid crystal cell, and in this state, the ferroelectric The liquid crystal is in a state where it can form a helix with the helical axis in the normal direction of the smectic layer, and in this state, an electric field is applied to the ferroelectric liquid crystal from the outside, and the direction of the applied electric field is reversed, causing the liquid crystal molecules to take on a spiral shape. It takes advantage of the fact that the state changes. At this time, the liquid crystal molecules are aligned in a specific state (first state) according to the direction of the electric field applied due to the spontaneous polarization of the molecules.

次に逆向きの電界を加えると別の第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。
Next, when an electric field in the opposite direction is applied, a different second state is achieved. 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く
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 have confirmed that liquid crystal molecules once in the first and second states continue to maintain these states even when no externally applied electric field is applied.

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、液晶セルの基板間隔が従来の液晶セルの基板
間隔に、比べ十分に広いため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第1の状態から第2の状態又は
第2の状態から第1の状態へスイッチングする際にはら
せん状態を経由するものである。
That is, to summarize the characteristics, in the liquid crystal electro-optical device of the present invention, the distance between the substrates of the liquid crystal cell is sufficiently wide compared to the distance between the substrates of a conventional liquid crystal cell, so that the ferroelectric liquid crystal can form a spiral within the liquid crystal cell. state, and depending on the direction of the electric field applied from the outside, the liquid crystal molecules are in the first or second state.
When switching from the first state to the second state or from the second state to the first state, the state goes through a spiral state.

このようにして本発明は、その目的とする強誘電性を用
いた電気光学装置の新しい構成、特に新しいスイッチン
グ方式を提供し、その結果、高速応答性やコントラスト
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。
In this way, the present invention aims to provide a new configuration of an electro-optical device using ferroelectricity, in particular a new switching method, and as a result, achieves the high-speed response, contrast, etc. that ferroelectric liquid crystals inherently have. The purpose of the present invention is to provide a liquid crystal electro-optical device that does not interfere with the production process without sacrificing its characteristics.

本発明の電気光学装置としては表示装置、光シヤツター
その能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。
The electro-optical device of the present invention may include a display device, an optical shutter, and other devices with various functions, but a specific explanation will be given below using a display device as an example. However, the present invention is limited only to this display device. It is not something that will be done.

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C*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 addition, as the liquid crystal material used in the present invention, a material exhibiting ferroelectricity is used, and in particular, a liquid crystal having a smectic C* phase in a temperature range of 110"C to around 70"C is the most practical. Met.

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C1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 C1 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。
EXAMPLE 1 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
と全く同様の構成を持つものである。すなわち、透明の
基板(例えばガラス)1゜1°上に液晶駆動用の電極3
,3°が行方向と列方向にマトリ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SiO□膜を使用
した。
Furthermore, since this is a schematic diagram, its dimensions are arbitrary. The cell used in this embodiment has exactly the same configuration as that used conventionally. That is, an electrode 3 for driving the liquid crystal is placed 1°1° above a transparent substrate (for example, glass).
, 3° are patterned and formed in a matrix shape in the row and column directions. Further, alignment control films 4, 4'' are provided on the electrodes, and one side of the alignment control films 4, 4'' is subjected to a known rubbing treatment so that the long sleeves of liquid crystal molecules are aligned in one direction. , 4'' may be made of the same material or different materials may be used for each side, but in this embodiment, a polyimide film is used as the orientation control film of 4, and a polyimide film is used for the other orientation control film 4'. A SiO□ film was used.

このように、配向制御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, when the type of alignment control film is changed, a relatively large threshold value can be obtained when liquid crystal molecules are driven by an external signal, which is advantageous in a matrix liquid crystal electro-optical device.

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。但し、本実施例で
はその間隔を従来の場合に比べて十分広くとり、液晶材
料の持つらせんピッチより広くとりらせんの形成を抑制
しない程度の間隔を取っている。
A liquid crystal cell is formed by stacking such substrates 1 and 1' on top of each other and maintaining a constant spacing with a glass fiber spacer (not shown) interposed between them. However, in this embodiment, the spacing is made sufficiently wider than in the conventional case, and is wider than the helical pitch of the liquid crystal material, so as not to suppress the formation of the helix.

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一般式(上記式中
Rは炭素数6〜12のアルキル基を示し、Ro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 general formula (in the above formula, R represents an alkyl group having 6 to 12 carbon atoms, and Ro represents an optically active group having an asymmetric carbon atom having 9 to 15 carbon atoms. ,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.

79 ℃     64  °C093℃13 Q ←
−−+ 3 mA 4−−−+ 3 m” C←−−h
 Cryまた、本実施例で用いた強誘電性液晶材料のら
せんピッチは室温付近で約2.8μmと広いピッチを持
つものであった。
79 °C 64 °C093 °C13 Q ←
−−+ 3 mA 4−−−+ 3 m” C←−−h
Further, the ferroelectric liquid crystal material used in this example had a wide helical pitch of about 2.8 μm near room temperature.

また、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 materials used in this example, it was also possible to use other liquid crystal materials such as biphenyl-based and pyrimidine-based 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C0相である室温付近く約23 
’C)の温度状態にて観察を行うと、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B(暗状態)のままであった。
Around room temperature, which is exactly the smectic C0 phase, about 23
When observing at temperature 'C), only a striped pattern corresponding to the helical pitch was seen, and although I tried rotating the microscope stage 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 extinction state B (dark state) remained.

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.

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.

いずれも、約25°Cの温度で測定する。All measurements are taken at a temperature of approximately 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の状態(C)から第1の状
態(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. A striped pattern (b) corresponding to the helical pitch is formed between the first state (a) and the second state (C) or between the second state (C) and the first state (a).
)(d), 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。
Furthermore, when a pulse voltage as shown in FIG. 5(a) is applied, even after the voltage is no longer applied as shown in FIG. 5(b), the transmitted light intensity does not change and remains in the first state or It can be seen that the second state continues to be maintained. or,
The contrast ratio between this period and the dark was a large value of 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。その間隔として幅10μ
m、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 the same structure as in Example 1 was used, and the distance between the substrates was changed. The width is 10μ as the interval
Three types of cells were created: m, 20 μm, and 50 μm.

また液晶セルに注入した強誘電性液晶材料も実施例1の
場合と同じものを用いた。
Furthermore, the same ferroelectric liquid crystal material as in Example 1 was used as the material injected into the liquid crystal cell.

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.

こ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。
As described above, when the cell spacing is around 10 μm, the liquid crystal is slightly influenced by the substrate of the liquid crystal cell, so that the orientation state of the liquid crystal molecules becomes blurred, 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.

しかし、10μmの間隔の液晶セルにおいても十分な表
示品質が得られており実用上の問題はなかった。
However, sufficient display quality was obtained even with liquid crystal cells having an interval of 10 μm, and there were no practical problems.

また、実施例で使用した強誘電性液晶材料のらせん形成
を完全に抑制する臨界のセル厚みは2゜0μm付近であ
った。
Further, the critical cell thickness for completely suppressing the spiral formation of the ferroelectric liquid crystal material used in the examples was around 2.0 μm.

〔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 ferroelectric liquid crystal materials, which was essential in conventional electro-optical devices using ferroelectric liquid crystals, manufacturing yields can be improved during industrial mass production. In addition, 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木来持っていた高
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 of 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αシ 第6図 第β図 (5コ) 手続補正書 昭和63年6月9山
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. FIG. 5(a) shows the pulse waveform applied to the cell, and FIG. 5(b) shows how the transmitted light intensity changes at that time. Figure (C) is an oscilloscope waveform photograph obtained at that time. Figure 6 (a), (b), (c), and (d) are the switching process.

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
誘電性を示す液晶を少なくとも一種類以上含む強誘電性
液晶混合物が注入された液晶電気光学装置において、前
記一対の平行基板の間隔は前記液晶混合物のらせん形成
を抑制しない範囲に保たれており、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、前記強
誘電性を示す液晶混合物に対して印加する電界の向きの
反転によって該液晶分子が取る状態を変化させることを
利用す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項に記載された構成を有する液
晶電気光学装置において、前記液晶混合物に印加される
電界の向きによって、液晶混合物は第1または第2の分
子配向状態のいずれか特徴とした液晶電気光学装置 3、特許請求の範囲第1項又は第2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。
[Scope of Claims] 1. A liquid crystal electro-optical device in which a ferroelectric liquid crystal mixture containing at least one type of liquid crystal exhibiting ferroelectricity is injected into a liquid crystal cell formed by a pair of parallel substrates, The spacing between the parallel substrates is maintained within a range that does not inhibit spiral formation of the liquid crystal mixture, and the liquid crystal molecules are in a state in which they can form a spiral with a helical axis perpendicular to the smectic layer in the liquid crystal cell, and . A liquid crystal electro-optical device characterized in that it utilizes changing the state of the liquid crystal molecules by reversing the direction of an electric field applied to the liquid crystal mixture exhibiting ferroelectricity. 2. In the liquid crystal electro-optical device having the structure described in claim 1, the liquid crystal mixture is characterized in either the first or second molecular orientation state depending on the direction of the electric field applied to the liquid crystal mixture. A liquid crystal electro-optical device 3 according to claim 1 or 2, wherein the liquid crystal electro-optical device is a matrix type liquid crystal display element.
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