JPH06308501A - Liquid crystal element - Google Patents

Liquid crystal element

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Publication number
JPH06308501A
JPH06308501A JP10103393A JP10103393A JPH06308501A JP H06308501 A JPH06308501 A JP H06308501A JP 10103393 A JP10103393 A JP 10103393A JP 10103393 A JP10103393 A JP 10103393A JP H06308501 A JPH06308501 A JP H06308501A
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JP
Japan
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liquid crystal
stripe
convex portion
switching
electrodes
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10103393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirokatsu Miyata
浩克 宮田
Masaaki Shibata
雅章 柴田
Katsuhiko Shinjo
克彦 新庄
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide the liquid crystal element having nearly symmetrical switching characteristics and a large number of gradations by forming striped projecting parts on one of a pair of electrodes and subjecting these parts to an orienting treatment. CONSTITUTION:The films of ITO 1203, 1204 are formed on upper and lower glass substrates 1201, 1202 and further, pixel patterns and stripe patterns 1205 are formed on the upper glass substrate 1202 by a photolithography stage. Only the pixel patterns are formed on the lower glass substrate 1201. Further, polysiloxane 1207 is spin coated on the electrodes on the upper substrate 1202. On the other hand, the film of polyimide 1206 is formed on the electrodes on the lower substrate 1201 and is subjected to the rubbing treatment. Two sheets of the substrates 1201, 1202 are thereafter stuck to each other at a prescribed cell gap and a ferroelectric liquid crystal is injected into this gap.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、テレビジョン等に利用
される液晶素子に関し、特に強誘導性液晶を用いた液晶
素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal element used in televisions and the like, and more particularly to a liquid crystal element using a strongly inductive liquid crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のアクティブマトリクス駆動方式を
用いた液晶テレビジョンパネルでは、薄膜トランジスタ
(以下、「TFT」と記す)を画素毎にマトリクス配置
し、TFTゲートオンパルスを印加してソースとドレイ
ン間を導通状態とし、この時画像信号がソースから印加
され、キャパシタに蓄積され、この蓄積された画像信号
に対応して液晶(例えばTN液晶)が駆動し、同時に画
像信号の電圧を変調することによって階調表示が行われ
ている。
2. Description of the Related Art In a conventional liquid crystal television panel using an active matrix drive system, thin film transistors (hereinafter referred to as "TFTs") are arranged in a matrix for each pixel, and a TFT gate on pulse is applied between the source and the drain. Is made conductive, and at this time, the image signal is applied from the source, accumulated in the capacitor, and the liquid crystal (for example, TN liquid crystal) is driven corresponding to the accumulated image signal, and at the same time, the voltage of the image signal is modulated. Gradation display is performed.

【0003】しかしこのようなTN液晶を用いたアクテ
ィブマトリクス駆動方式のテレビジョンパネルでは、使
用するTFTが複雑な構造を有しているため、作製工程
数が多く、高い製造コストがネックとなっている上に、
TFTを構成している薄膜半導体(例えばポリシリコ
ン、アモルファスシリコン)を広い面積に渡って被膜形
成することが困難である。
However, in such an active matrix drive type television panel using a TN liquid crystal, since the TFT used has a complicated structure, the number of manufacturing steps is large and the high manufacturing cost is a bottleneck. In addition to
It is difficult to form a thin film semiconductor (for example, polysilicon or amorphous silicon) forming a TFT over a wide area.

【0004】一方、低コストで製造できるものとしてT
N液晶を用いたパッシブマトリクス駆動方式の表示パネ
ルが知られているが、この表示パネルでは、走査線数
(N)が増大するに従って、1画素(1フレーム)を走
査する間に一つの選択点に有効な電界が印加されている
時間(デューティー比)が1/Nの割合で減少し、この
ためにクロストークが発生し、しかも画像のコントラス
トが低いという問題を有している上、デューティー比が
小さくなると各画素の階調を電圧変調により制御するこ
とが困難となるなど、高密度配線数の表示パネル、特に
液晶テレビジョンパネルには適していない。
On the other hand, T can be manufactured at low cost.
A passive matrix drive type display panel using N liquid crystal is known. In this display panel, one selection point is provided while scanning one pixel (one frame) as the number of scanning lines (N) increases. The time during which an effective electric field is applied (duty ratio) decreases at a rate of 1 / N, which causes crosstalk, and has the problem that the contrast of the image is low. Is difficult to control the gradation of each pixel by voltage modulation, and therefore it is not suitable for a display panel having a high number of wirings, particularly a liquid crystal television panel.

【0005】この様な従来のTN液晶が持つ根本的な問
題点を解決するものとして、クラークとラガヴァルらの
米国特許第4367924号などで双安定状態を持つ強
誘電性液晶素子が提案されている。この強誘電性液晶素
子は、理想的には2つの双安定状態のいずれかに安定し
ようとして、中間的な分子位置をとらないため、階調表
現には不向きであると考えられてきた。従って、強誘電
性液晶素子を用いて階調表示を行うには画素分割法に代
表されるようなディジタル的な手法による階調表示に頼
らざるを得なかった。
As a solution to such a fundamental problem of the conventional TN liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal device having a bistable state has been proposed in US Pat. No. 4,367,924 to Clark and Lagavar et al. . It has been considered that this ferroelectric liquid crystal device is not suitable for gradation expression because it ideally tries to stabilize in one of two bistable states and does not take an intermediate molecular position. Therefore, in order to perform gradation display using the ferroelectric liquid crystal element, it was necessary to rely on gradation display by a digital method typified by a pixel division method.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
述したディジタル的な手法による階調表示法では、1フ
レームを複数の画素によって構成されたサブクレームに
分割し、1フレーム描画時において、サブクレーム内の
各画素に対してデューティー比の異なった電界を印加し
て駆動する。この場合、高階調度特性を得るためには、
1つのサブクレームを構成する画素数が増大するため、
表示画面が大きくなるに従い、1画素あたりのデューテ
ィー比がかなり小さくなる。よって、高コントラストを
得るためには液晶材料の高速応答性が要求される。また
1画素の階調表示のために多数の駆動電極を必要とす
る。さらには、複雑な演算処理回路を必要とする等、近
年注目されている高品位テレビジョン(HDTV)など
の高階調表示素子に採用するには解決すべき技術課題が
多すぎる。
However, in the gradation display method by the digital method described above, one frame is divided into subclaims composed of a plurality of pixels, and when drawing one frame, The pixels are driven by applying electric fields having different duty ratios. In this case, in order to obtain high gradation characteristics,
As the number of pixels that make up one subclaim increases,
As the display screen becomes larger, the duty ratio per pixel becomes considerably smaller. Therefore, in order to obtain high contrast, high-speed response of the liquid crystal material is required. Further, a large number of drive electrodes are required for gradation display of one pixel. Further, there are too many technical problems to be solved for use in a high gradation display device such as a high definition television (HDTV) which has been attracting attention in recent years because it requires a complicated arithmetic processing circuit.

【0007】これに対して、本発明者らは、先ず、単一
のフレームに対し階調表示に対応して異なった波高値を
有するパルス電圧を液晶に印加して階調表示を行う方法
を見出した。しかしながら、この方法では、強誘電性液
晶の閾値特性が急峻であるため、非常に高い精度で印加
電圧を制御しなくてはならない。しかも、印加電圧に対
する表示画素内で局在的に発現する分極反転領域(ドメ
イン)の位置と、その成長方向がランダムになり易く、
その結果、線形の印加電圧−透過率特性を容易に得るこ
とが困難であった。
On the other hand, the present inventors firstly proposed a method of applying gray scale display by applying pulse voltages having different peak values corresponding to gray scale display to a liquid crystal for a single frame. I found it. However, in this method, since the threshold characteristic of the ferroelectric liquid crystal is steep, the applied voltage must be controlled with extremely high accuracy. Moreover, the position of the domain-inverted region (domain) that locally develops in the display pixel with respect to the applied voltage and the growth direction thereof are likely to be random,
As a result, it was difficult to easily obtain a linear applied voltage-transmittance characteristic.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
みてなされたものであり、簡単な構成で大きな階調数を
有する液晶素子を提供することが目的である。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a liquid crystal element having a large number of gradations with a simple structure.

【0009】本発明の別の目的は、一対の基板ないしは
電極の形状が非対称なセルであってもスイッチング特性
がほぼ対称な液晶素子を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a liquid crystal element having substantially symmetrical switching characteristics even in a cell in which a pair of substrates or electrodes have asymmetrical shapes.

【0010】上記課題を解決し上記目的を達成する本発
明は、一対の電極間に強誘電性液晶を有する液晶素子に
おいて、前記一対の電極のうち一方の電極上にはストラ
イプ状の凸部が形成されており、該凸部によるスイッチ
ング特性の非対称性を補償すべく配向処理が施されてい
ることを特徴とする液晶素子である。
The present invention, which solves the above problems and achieves the above objects, provides a liquid crystal device having a ferroelectric liquid crystal between a pair of electrodes, wherein a stripe-shaped convex portion is formed on one of the pair of electrodes. The liquid crystal element is formed and is subjected to alignment treatment so as to compensate for the asymmetry of the switching characteristics due to the convex portions.

【0011】又は、一対の電極間に強誘電性液晶を有す
る液晶素子において、前記一対の電極のうち一方の電極
上にはストライプ状の凸部が形成されており、該凸部の
長手方向と素子中での前記液晶のスメクチック層の層法
線方向とが異なっていて、且つ、該凸部の長手方向と素
子中における前記液晶の双安定状態での2つの分子配向
方向とのなす鋭角のうち最も絶対値の小さな角の大きさ
が、前記カイラルスメクチック層でのコーン角以下であ
るとともに、スイッチング特性がほぼ対称とすべく配向
処理を施したことを特徴とする液晶素子である。
Alternatively, in a liquid crystal element having a ferroelectric liquid crystal between a pair of electrodes, a stripe-shaped convex portion is formed on one electrode of the pair of electrodes, and the longitudinal direction of the convex portion is The layer normal direction of the smectic layer of the liquid crystal in the device is different, and the acute angle between the longitudinal direction of the convex portion and the two molecular orientation directions of the liquid crystal in the device in the bistable state The liquid crystal element is characterized in that the size of the angle having the smallest absolute value is equal to or smaller than the cone angle in the chiral smectic layer, and an alignment treatment is performed so that the switching characteristics are substantially symmetrical.

【0012】[0012]

【作用】本発明によれば、ストライプ状凸部によるスイ
ッチング特性に非対称性成分を打ち消すようなスイッチ
ング特性の非対称性成分を生じる配向処理を施すことに
より、素子としての最終的なスイッチング特性をほぼ対
称にすることができる。よって、明(白)から暗(黒)
へのスイッチングとその逆のスイッチングとが対称なも
のとなるので駆動方式の選択の自由度が広がる。
According to the present invention, the final switching characteristic as an element is made substantially symmetrical by performing the alignment treatment for producing the asymmetrical component of the switching characteristic that cancels the asymmetrical component in the switching characteristic by the stripe-shaped convex portion. Can be Therefore, light (white) to dark (black)
Since the switching to and the switching to the opposite are symmetrical, the degree of freedom in selecting the drive system is widened.

【0013】[0013]

【実施例】【Example】

(好適な実施態様の説明)まず、スイッチング特性に非
対称性を及ぼす点につき説明する。
(Description of Preferred Embodiment) First, the point of exerting asymmetry on the switching characteristic will be described.

【0014】配向規制層が上下非対称な場合には、配向
膜と液晶分子との相互作用が上下の界面で異なっている
ため、液晶分子の2つの双安定状態間のスイッチングは
非対称になる。例えば図1に示すように、状態U1から
U2へスイッチングさせる場合と状態U2からU1へス
イッチングさせる場合で、印加電圧−透過率特性に非対
称性が生じる。この様な素子を駆動させる場合には、両
方向きの書き込みに対して印加電圧−透過率特性が異な
るため、スイッチングが対称な場合に比較して駆動が単
純でない。
When the alignment control layer is vertically asymmetric, since the interaction between the alignment film and the liquid crystal molecules is different at the upper and lower interfaces, the switching between the two bistable states of the liquid crystal molecules is asymmetric. For example, as shown in FIG. 1, asymmetry occurs in the applied voltage-transmittance characteristic when switching from state U1 to U2 and when switching from state U2 to U1. When such an element is driven, the applied voltage-transmittance characteristics differ for writing in both directions, and therefore the driving is not simple as compared with the case where switching is symmetrical.

【0015】図1の場合の双安定ポテンシャル図を図2
に示す。この場合、状態U1と状態U2のどちらが安定
であるか、また、その2状態間の安定性の差は、使用す
る液晶材料と、上下の配向膜の組み合わせ、によって決
定されるため、材料等を適当に選ぶことによって、ある
程度おおまかに変化させることが可能である。
FIG. 2 shows a bistable potential diagram in the case of FIG.
Shown in. In this case, which of the state U1 and the state U2 is stable and the difference in stability between the two states are determined by the liquid crystal material used and the combination of the upper and lower alignment films. It is possible to change it to some extent by making an appropriate selection.

【0016】一方、ストライプ状凸部を形成し、縞状の
ドメインを発現させようとする場合、ストライプ状凸部
による形状配向の効果が生じる。そして、図3の様に、
カイラルスメクチック相での層法線方向Lがストライプ
状凸部の長手方向と平行でない場合には分子が双安定状
態のうちの状態U1にある場合と状態U2にある場合と
でストライプ状凸部から受ける影響の大きさが異なるた
め、双安定状態が非対称になる。この時の双安定のポテ
ンシャル図を図4に示す。図4中Aで示した安定状態
が、分子長軸方向とストライプ凸部の方向とのなす角度
が小さい方、即ち図3に示したU1の状態に対応し、B
で示した安定状態が、分子長軸方向とストライプ凸部の
方向とのなす角度が大きい方、即ち図3に示したU2の
状態に対応している。
On the other hand, when the stripe-shaped convex portions are formed and the stripe-shaped domains are to be expressed, the effect of shape alignment is produced by the stripe-shaped convex portions. And as shown in Figure 3,
When the layer normal direction L in the chiral smectic phase is not parallel to the longitudinal direction of the stripe-shaped convex portion, the molecule is in the state U1 of the bistable states and in the state U2. The bistable states are asymmetric because of the different magnitude of the effect. A bistable potential diagram at this time is shown in FIG. The stable state shown by A in FIG. 4 corresponds to the one in which the angle between the long axis of the molecule and the direction of the stripe convex portion is small, that is, the state of U1 shown in FIG.
The stable state indicated by corresponds to the one in which the angle formed by the molecular long axis direction and the direction of the stripe convex portion is large, that is, the state of U2 shown in FIG.

【0017】このため、2つの双安定状態間のスイッチ
ング特性は非対称となり、図5に示すように印加電圧−
透過率特性に非対称性が生じる。この非対称性におい
て、2つの状態のうちどちらが安定かは、ストライプの
長手方向に対して層法線方向がどちら側に傾いているか
によって決定される。
For this reason, the switching characteristics between the two bistable states are asymmetrical, and as shown in FIG.
Asymmetry occurs in the transmittance characteristic. In this asymmetry, which of the two states is stable is determined depending on which side the layer normal direction is inclined with respect to the longitudinal direction of the stripe.

【0018】非対称性の大きさ、即ち2つの安定状態の
差は、ストライプ状凸部の間隔によって変化し、一般
に、ある範囲内では、ストライプ状凸部の間隔が小さく
なるほど非対称性の程度は大きくなる。これは、ストラ
イプ状凸部の間隔が小さいほど非対称性の原因である形
状配向の効果が大きくなるためであると考えられる。図
4中、破線で示した曲線がストライプ間隔の小さい素子
のポテンシャル曲線であり、実線で示した曲線がストラ
イプ間隔の大きい素子のポテンシャル曲線である。この
他にも、ストライプ状凸部の幅、高さによっても非対称
性の大きさを変化させることができる。また、この非対
称性は、層法線方向とストライプ状凸部とのなす角度に
よって変化するため、ラビング方向を変えることによっ
ても非対称性の程度を変化させることが可能である。し
かしながら、ストライプ状凸部の長手方向と素子中にお
ける前記液晶の双安定状態での2つの分子配向方向との
なす鋭角のうち最も絶対値の小さな角の大きさが、強誘
電性液晶のカイラルスメクチック層でのコーン角より大
きい場合には、非対称の効果は顕著には現れない。
The magnitude of the asymmetry, that is, the difference between the two stable states, changes depending on the distance between the stripe-shaped protrusions. In general, within a certain range, the smaller the distance between the stripe-shaped protrusions, the greater the degree of asymmetry. Become. It is considered that this is because the smaller the distance between the stripe-shaped convex portions is, the greater the effect of the shape orientation that causes the asymmetry becomes. In FIG. 4, the curve indicated by the broken line is the potential curve of the element with a small stripe spacing, and the curve indicated by the solid line is the potential curve of the element with a large stripe spacing. In addition to this, the degree of asymmetry can be changed also by the width and height of the stripe-shaped convex portion. Since this asymmetry changes depending on the angle formed by the layer normal direction and the stripe-shaped convex portion, the degree of asymmetry can be changed by changing the rubbing direction. However, of the acute angles formed by the longitudinal direction of the stripe-shaped convex portions and the two molecular orientation directions of the liquid crystal in the device in the bistable state, the angle having the smallest absolute value is the magnitude of the chiral smectic of the ferroelectric liquid crystal. Above a cone angle in the layer, the effect of asymmetry is not significant.

【0019】以上述べたように、ストライプ状突起を形
成した場合に形成される非対称なスイッチングの非対称
性の方向性と大きさは、ストライプ方向に対する層法線
方向の角度、ストライプ間隔、ストライプ凸部幅、凸部
高さを変化させることで自由にコントロールすることが
できる。
As described above, the directionality and size of the asymmetric switching asymmetry formed when the stripe-shaped protrusions are formed are as follows: angle in the layer normal direction with respect to the stripe direction, stripe interval, stripe convex portion. It can be freely controlled by changing the width and height of the convex portion.

【0020】また、このスイッチングの非対称性は、駆
動するパルス幅等によって現れれ方が異なり、特にスト
ライプ間隔依存性に差異が認められる。印加パルスの幅
が大きい場合にはストライプ間隔依存性は大きく観測さ
れるが、印加パルスの幅が小さい場合にはストライプ間
隔による非対称性の違いは小さい。
The switching asymmetry appears in a different manner depending on the driving pulse width and the like, and in particular, a difference in stripe interval dependency is recognized. When the width of the applied pulse is large, the dependency on the stripe spacing is observed to be large, but when the width of the applied pulse is small, the difference in asymmetry due to the stripe spacing is small.

【0021】そこで、本発明による液晶素子は、以上述
べた、上下の配向規制層が異なることによるスイッチン
グの非対称性と、ストライプ状凸部の形状配向の効果に
よる非対称とを相殺することによって、素子として、双
方向のスイッチング特性を対称にしたものである。本発
明の素子では、印加電圧−透過率特性が双方向のスイッ
チングともほぼ1本の曲線で表わすことができるため、
駆動を単純化することが可能である。
Therefore, in the liquid crystal device according to the present invention, the above-mentioned asymmetry of switching due to the difference in the upper and lower alignment control layers and the asymmetry due to the effect of the shape alignment of the stripe-shaped convex portions are canceled to each other. , The bidirectional switching characteristics are symmetrical. In the device of the present invention, the applied voltage-transmittance characteristic can be represented by almost one curve for both bidirectional switching.
It is possible to simplify the drive.

【0022】具体的には、使用する強誘電性液晶材料の
自発分極の正負と、上下の配向膜の組み合わせによっ
て、非対称性が打ち消されるような方向にストライプ方
向に対する層法線方向の角度の正負を決定する。ストラ
イプ状凸部を形成していない方の電極上に配向膜を形成
して一軸配向処理を行うことが好ましい。そして、使用
する駆動条件に対して、ストライプ状凸部の高さ、幅、
間隔を調整してスイッチングが対称になるようにする。
Specifically, the positive / negative of the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal material used and the positive / negative of the angle of the layer normal direction with respect to the stripe direction in a direction in which the asymmetry is canceled by the combination of the upper and lower alignment films. To decide. It is preferable to form an alignment film on the electrode on which the stripe-shaped convex portions are not formed and perform the uniaxial alignment treatment. Then, for the driving conditions used, the height, width, and
Adjust the spacing to make switching symmetrical.

【0023】本発明に用いられる液晶セル、即ち画素を
形成する一対の電極としては、少なくとも一方が透明導
電体で形成されることが望ましいく、そのような材料と
しては酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウム錫(I
TO)等が好適に用いられる。
At least one of the pair of electrodes forming the liquid crystal cell used in the present invention, that is, the pixel is preferably formed of a transparent conductor. Examples of such a material include tin oxide, indium oxide, and oxide. Indium tin (I
(TO) and the like are preferably used.

【0024】用いられる配向膜は、ポリイミド、ポリビ
ニルアルコール、等の有機物が好ましく、垂直配向処理
としては、ポリシロキサン塗布、シランカップリング処
理等が好ましいがこれらに限定されるものではない。
The alignment film used is preferably an organic substance such as polyimide or polyvinyl alcohol, and the vertical alignment treatment is preferably polysiloxane coating or silane coupling treatment, but is not limited thereto.

【0025】本発明において、ストライプ状凸部は一画
素内で均一な形状で形成されても不均一な形状で形成さ
れてもよい。また、一画素内を複数の副画素に分け、そ
れぞれの副画素内では均一とし、異なる副画素間では不
均一とするものであってもよい。この様なストライプ状
凸部は電極、或いはその上の配向膜の一部を用いて形成
してもよく、またストライプ状凸部のための特殊な部材
を設けてもよい。いずれにせよ、ストライプ状凸部は成
膜とパターニングにより容易に形成することができる。
In the present invention, the stripe-shaped convex portions may be formed in one pixel in a uniform shape or in a non-uniform shape. Alternatively, one pixel may be divided into a plurality of sub-pixels, and the sub-pixels may be uniform and different sub-pixels may not be uniform. Such a stripe-shaped convex portion may be formed by using a part of the electrode or the alignment film thereon, or a special member for the stripe-shaped convex portion may be provided. In any case, the stripe-shaped convex portion can be easily formed by film formation and patterning.

【0026】ストライプ凸部のピッチは、使用する液晶
材料、セル厚によって最適な値を選ぶ必要があるが、一
般的には3μm〜50μmが好ましい。また、凹部と凸
部の幅の小さい方がセル厚程度以上、一般的には1μm
以上であることが好ましい。さらに、ストライプの長さ
はカイラルピッチ程度以上が望ましく、一般的には凹部
と凸部の幅の小さい方に対して3倍以上必要で、好まし
くは10倍以上である。凹凸の段差は均一な配向状態を
維持する程度ならば良く、セル厚の2分の1程度以下、
一般的には100nm〜500nmの範囲が好ましい。
It is necessary to select an optimum value for the pitch of the stripe convex portions depending on the liquid crystal material used and the cell thickness, but it is generally preferable to be 3 μm to 50 μm. In addition, the smaller the width of the concave portion and the convex portion is about the cell thickness or more, generally 1 μm.
The above is preferable. Further, the length of the stripe is preferably about a chiral pitch or more, and generally, it is necessary to be 3 times or more, and preferably 10 times or more, to the smaller width of the concave portion and the convex portion. It is sufficient that the unevenness has a level difference that maintains a uniform alignment state, and is about half the cell thickness or less,
Generally, the range of 100 nm to 500 nm is preferable.

【0027】そして、本発明の液晶素子は、以下のよう
なスイッチングを行う素子として好ましく用いられる。
The liquid crystal element of the present invention is preferably used as an element for performing the following switching.

【0028】図6は、本発明の素子において観察される
反転ドメインを模式的に示した図で、液晶分子が双安定
状態のうちの一方の状態である初期状態にある領域(黒
領域)12の中に双安定状態のうちの他方の状態に分極
反転したドメイン(白領域)13が画素11中に複数縞
状に発現している様子が示されている。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the inversion domain observed in the device of the present invention. The region (black region) 12 in the initial state in which the liquid crystal molecule is one of the bistable states is shown. In the figure, a state in which a domain (white region) 13 in which the polarization is inverted to the other of the bistable states is expressed in a plurality of stripes in the pixel 11 is shown.

【0029】この縞状の反転ドメインの発現は、少なく
とも一方の電極状にストライプ状の凸部を施すことによ
って、反転ドメインがストライプを横断する方向に連結
して形成されるもので、ストライプ状凸部のない場合に
は図7に示すように、反転ドメインは無秩序に形成され
る。
The expression of the striped inversion domain is formed by connecting the inversion domains in the direction crossing the stripe by forming a striped projection on at least one electrode. In the absence of parts, the inversion domains are randomly formed as shown in FIG.

【0030】反転ドメインが無秩序に形成される場合に
は、同じ波形の信号を印加した場合でも、その度毎に現
われるドメインの形状や大きさが異なることが多く、透
過率の再現性に劣り、透過率が信号の波高値及び/また
はパルス幅に完全に対応しなくなる。そのため、画素間
での透過率のばらつきも大きくなる。
When the inversion domains are randomly formed, even when signals of the same waveform are applied, the shape and size of the domains appearing each time are often different, resulting in poor reproducibility of transmittance. The transmittance does not completely correspond to the crest value and / or the pulse width of the signal. Therefore, the variation in transmittance between pixels also increases.

【0031】一方、ドメインが縞状に発現する場合に
は、同じ波形の信号を印加した場合には同じドメインが
現われる確率が非常に大きくなり、しかも、信号の波高
値及び/またはパルス幅に応じて縞状ドメインの長さや
密度がリニアに変化するので透過率の制御性が良好にな
り、階調表示に適したものとなる。さらに、信号印加
後、ドメインウォールが形成されたさらに後にドメイン
が拡大、或いは縮小する不安定性が極めて小さく、画素
間での透過率のばらつきもほとんどなくなる。
On the other hand, when the domains are expressed in a striped pattern, the probability that the same domain appears when the signals having the same waveform are applied becomes very large, and moreover, depending on the peak value and / or pulse width of the signal. Since the length and density of the striped domains change linearly, the controllability of the transmittance becomes good, and the display becomes suitable for gradation display. Furthermore, after application of the signal, the instability of expanding or contracting the domain further after the domain wall is formed is extremely small, and there is almost no variation in transmittance between pixels.

【0032】基本的には電極表面状に凹凸ストライプを
形成すれば、それによって液晶分子の反転ドメインの形
状を縞状になるように制御でき、ドメインの安定性、階
調制御性を向上させることができる。
Basically, by forming a concavo-convex stripe on the surface of the electrode, the shape of the inversion domain of the liquid crystal molecules can be controlled so as to form a stripe, and the stability of the domain and the gradation controllability can be improved. You can

【0033】本発明に用いられる中間調信号としては、
波高値のみが変調された信号や、パルス幅のみが変調さ
れた信号、或いは波高値とパルス幅の両方が変調された
信号のいずれでも良い。この様な中間調信号を発生する
中間調信号発生手段は、半導体集積回路等により作製さ
れる。より好ましくは、一対の電極の各々に独立した信
号を印加してそれらの組み合せにより中間調信号とする
ことが望ましい。
The halftone signals used in the present invention include:
It may be either a signal in which only the peak value is modulated, a signal in which only the pulse width is modulated, or a signal in which both the peak value and the pulse width are modulated. The halftone signal generating means for generating such a halftone signal is manufactured by a semiconductor integrated circuit or the like. More preferably, it is desirable to apply an independent signal to each of the pair of electrodes and combine them to obtain a halftone signal.

【0034】本発明の素子において、1つの画素内でス
トライプ凸部の間隔を変化させた場合、より優れた階調
制御性を得ることができる。
In the element of the present invention, when the interval between the stripe convex portions in one pixel is changed, more excellent gradation controllability can be obtained.

【0035】非対称性のストライプ間隔依存性が小さい
様な駆動条件の下では、どのストライプ間隔の領域でも
スイッチングの非対称性は打ち消されるので、両方向の
スイッチングについて、等しい電圧を印加後の反転ドメ
インの面積はストライプ間隔の小さい領域ほど、ドメイ
ンが連結し易くなるために大きくなり、従って、画素内
に反転閾値の分布を形成することが可能である。この時
のドメイン反転の様子を模式的に図8に示す。図8の各
画素では、左側ほどストライプ間隔が小さくなってお
り、閾値勾配が一方向に形成されている。
Under a driving condition such that the dependency of asymmetry on the stripe spacing is small, the switching asymmetry is canceled in any stripe spacing region. Therefore, for switching in both directions, the area of the inversion domain after application of an equal voltage. Becomes larger because the domains are connected more easily in the region where the stripe interval is smaller, and therefore it is possible to form the distribution of the inversion threshold within the pixel. The state of domain inversion at this time is schematically shown in FIG. In each pixel in FIG. 8, the stripe interval is smaller on the left side, and the threshold gradient is formed in one direction.

【0036】また、非対称性のストライプ間隔依存性が
大きい様な駆動条件の下で観察される反転ドメインの様
子を図9に模式的に示す。この場合、2つの方向のスイ
ッチングとも、白書き込みになるように印加電圧の極性
を変えてある。図1に示したU2からU1へのスイッチ
ングに対しては、前述の2つの非対称効果がちょうど打
ち消されるストライプ間隔の領域よりも小さなストライ
プ間隔の領域ではより反転閾値が低くなる一方で、非対
称性が打ち消されるストライプ間隔の領域よりも大きな
ストライプ間隔の領域ではより反転閾値が高くなってい
る。また、U1からU2へのスイッチングに対しては、
これとは反対に、非対称性の打ち消される領域よりも小
さなストライプ間隔の領域でより反転閾値が高くなる一
方で、非対称性の打ち消される領域よりも大きなストラ
イプ間隔の領域ではより反転閾値が低くなるため、やは
り閾値の勾配を形成することが可能である。この場合
も、図8と同様に、ストライプの間隔は画素の左側ほど
小さくなっている。
Further, FIG. 9 schematically shows a state of the inversion domain observed under a driving condition in which the asymmetry has a large stripe spacing dependency. In this case, the polarity of the applied voltage is changed so that white writing is performed in both switching directions. For the switching from U2 to U1 shown in FIG. 1, the inversion threshold is lower in the region of stripe spacing smaller than the region of stripe spacing in which the above two asymmetry effects are just cancelled, while the asymmetry is The inversion threshold is higher in the region of the stripe interval larger than the region of the stripe interval to be canceled. Also, for switching from U1 to U2,
On the contrary, the inversion threshold is higher in the region with a smaller stripe spacing than in the asymmetrical cancellation region, while it is lower in the region with a larger stripe spacing than the asymmetrical cancellation region. Again, it is possible to form a threshold gradient. Also in this case, as in FIG. 8, the stripe interval becomes smaller toward the left side of the pixel.

【0037】ただし、この非対称性のストライプ間隔依
存性を利用して閾値の勾配を作成する場合には、図10
に示すように、印加電圧−透過率曲線の同じ部分が双方
のスイッチングで画素中の異なる領域に対応しているた
め、素子として、両方向のスイッチング特性を対称にす
るためにはストライプ間隔の異なる部分の面積をそれぞ
れ設計しておく必要がある。
However, when a threshold gradient is created by utilizing this asymmetry of the stripe spacing dependence, FIG.
As shown in, the same part of the applied voltage-transmittance curve corresponds to different regions in the pixel by both switching, and therefore, in order to make the switching characteristics symmetrical in both directions, as a device, parts with different stripe intervals are used. It is necessary to design the area of each.

【0038】この場合にも、前述したストライプ凸部の
形成による前述の縞状ドメインの形成は何ら影響を受け
ることはないので、本発明によって、良好な配向が達成
され、透過率の制御性が良く、階調表示に優れ、画素間
でのばらつきが小さいという長所を生かしたままでスイ
ッチングの非対称性をなくすることができる。
Also in this case, the formation of the above-mentioned striped domains due to the formation of the above-mentioned stripe protrusions is not affected at all, so that the present invention achieves good orientation and controllability of transmittance. It is possible to eliminate the asymmetry of switching while keeping the advantages of good, excellent gradation display, and small variation between pixels.

【0039】以下、具体的な実施例についてさらに詳細
に説明する。以下に述べる実施例では一対の基板ないし
電極の一方のラビング方向をストライプに対して反時計
回りにずらし、他方を垂直配向処理する例を挙げてい
る。
Specific examples will be described in more detail below. In the embodiments described below, the rubbing direction of one of the pair of substrates or electrodes is shifted counterclockwise with respect to the stripe, and the other is vertically aligned.

【0040】(実施例1)図11に本実施例の液晶表示
素子の画素パターンを示す。1101の正方形部が各画
素を示しており、1102は基板上の透明薄膜電極上に
設けられたストライプ凸部である。画素1101のサイ
ズは一辺が200μm、ストライプ凸部の幅は5μm、
スペースは5μmである。図12に図11中のa−a´
線によるセルの断面を示す。上下のガラス基板120
1、1202上にITO1203、1204が厚み15
0nm程で成膜されており、さらにフォトリソグラフィ
ーの工程により、上側ガラス基板には、画素パターン、
及びストライプパターン1205が形成され、下側ガラ
ス基板には画素パターンのみが形成されている。ストラ
イプパターンの段差は約70nmである。凸部を形成し
た上側基板の電極上にはさらにポリシロキサン1207
をスピン塗布し、一方、ストライプ状凸部を形成してい
ない下側基板の電極上にはポリイミド1206を約20
nmの厚さで成膜し、ラビング処理を施す。ラビング方
向は上基板側から見てストライプの長手方向に対して半
時計回りに7度の方向である。その後、2枚の基板はセ
ルギャップ1.2μmで貼り合わせられている。そのギ
ャップ中に強誘電性液晶を注入してある。強誘電性液晶
としては、
(Embodiment 1) FIG. 11 shows a pixel pattern of the liquid crystal display element of this embodiment. A square portion 1101 indicates each pixel, and 1102 is a stripe convex portion provided on the transparent thin film electrode on the substrate. The size of the pixel 1101 is 200 μm on each side, and the width of the stripe convex portion is 5 μm.
The space is 5 μm. FIG. 12 shows aa ′ in FIG.
The cross section of the cell by the line is shown. Upper and lower glass substrates 120
1,1202, ITO 1203,1204 on the thickness of 15
The film is formed to a thickness of about 0 nm, and a pixel pattern,
And a stripe pattern 1205 are formed, and only the pixel pattern is formed on the lower glass substrate. The step of the stripe pattern is about 70 nm. Polysiloxane 1207 is further formed on the electrode of the upper substrate on which the convex portion is formed.
On the other hand, polyimide 1206 is applied on the electrode of the lower substrate on which the stripe-shaped convex portions are not formed by about 20 times.
A film having a thickness of nm is formed and a rubbing process is performed. The rubbing direction is 7 degrees counterclockwise with respect to the longitudinal direction of the stripe when viewed from the upper substrate side. After that, the two substrates are bonded together with a cell gap of 1.2 μm. Ferroelectric liquid crystal is injected into the gap. As a ferroelectric liquid crystal,

【0041】[0041]

【外1】 という相系列を有し、負のPsを持ち、30℃における
液晶分子のチルト角が28.8°と大きなものを用い
た。
[Outer 1] A liquid crystal molecule having a phase sequence of, a negative Ps, and a large tilt angle of 28.8 ° of liquid crystal molecules at 30 ° C. was used.

【0042】以上のようにして液晶セルを作成した。こ
のセルは良好な配向を示し、且つ2つの消光位位置のな
す角度は30℃で45.0°と液晶分子のチルト角の2
倍に近い値であり、高コントラストが達成できた。スメ
クチックC相での層法線方向はストライプパターンの長
手方向から半時計回りに5度の方向であった。
A liquid crystal cell was prepared as described above. This cell shows a good orientation, and the angle formed by the two extinction positions is 45.0 ° at 30 ° C., which is 2 ° of the tilt angle of liquid crystal molecules.
It was a value close to twice, and high contrast could be achieved. The layer normal direction in the smectic C phase was 5 degrees counterclockwise from the longitudinal direction of the stripe pattern.

【0043】このセルの上下電極間に図13に示すよう
なパルス電圧を印加し、光学応答特性を測定した。本実
施例ではΔt=20μsec、Vap=15〜30Vとし
た。光学応答特性の評価は、2つのスイッチングの方向
に対して行い、常に白書き込みになるように印加電圧の
極性を決定した。
A pulse voltage as shown in FIG. 13 was applied between the upper and lower electrodes of this cell, and the optical response characteristics were measured. In this embodiment, Δt = 20 μsec and V ap = 15 to 30 V. The optical response characteristics were evaluated in two switching directions, and the polarity of the applied voltage was determined so that white writing was always performed.

【0044】4×4のマトリクスで、初期黒状態で異な
るパルス電圧Vapを印加して反転ドメイン形状を観察し
たところ、図6に模式的に示したような縞状のドメイン
が観測され印加電圧の増大に伴って縞の幅が広がってい
く様子が認められた。
When the inversion domain shape was observed by applying different pulse voltages V ap in the initial black state in a 4 × 4 matrix, a striped domain as schematically shown in FIG. 6 was observed and the applied voltage was It was observed that the width of the stripes widened with the increase of.

【0045】この素子の印加電圧−透過率特性は非常に
安定していて再現性に優れており、画素ごとの透過率の
ばらつきも非常に小さかった。
The applied voltage-transmittance characteristic of this element was very stable and excellent in reproducibility, and the variation in the transmittance of each pixel was very small.

【0046】また、階調制御性を示す指標であるγ=
(飽和反転電圧)/(反転閾値電圧)の値は、ストライ
プ状凸部を形成しない素子ではγ=1.03であったも
のがγ=1.10と大きくなり、階調制御性を向上させ
ることができた。
Further, γ = which is an index showing the gradation controllability
The value of (saturation inversion voltage) / (inversion threshold voltage) was increased from γ = 1.03 in the element in which the stripe-shaped convex portion was not formed to γ = 1.10 to improve the gradation controllability. I was able to.

【0047】さらに、2つの消光位位置にクロスニコル
をあわせて測定された、2つの方向のスイッチングに対
する光学応答特性は、ストライプ状修飾のない同じ構成
のセルにおいて、50%の透過率の印加電圧の差が1.
5Vであったものが、図14に示すようにほぼ等しい曲
線で表わされるようになり、スイッチングをほぼ対称に
することができた。このスイッチングの対称性は、パル
ス幅、ストライプ凸部の幅、ストライプ凸部の間隔、ラ
ビング方向、配向膜材料、液晶材料等を変化させること
によってさらに向上させることが可能である。
Further, the optical response characteristics to switching in two directions, which were measured with the crossed Nicols at the two extinction positions, were as follows. Difference of 1.
What was 5 V is now represented by substantially equal curves as shown in FIG. 14, and switching can be made almost symmetrical. This switching symmetry can be further improved by changing the pulse width, the width of the stripe convex portions, the interval between the stripe convex portions, the rubbing direction, the alignment film material, the liquid crystal material, and the like.

【0048】(実施例2)図15に本実施例の液晶表示
素子の画素パターンを示す。1501の正方形部が各画
素を示しており、1502は基板上の透明薄膜電極上に
設けられたストライプ凸部である。画素1501のサイ
ズは一辺が200μm、ストライプ凸部の幅は5μmで
ある。最もストライプ状凸部の密な箇所は5μmスペー
ス、最も疎な箇所は15μmスペースであり、段差は7
0nmである。ラビング方向は実施例1と同じ、上基板
側から見てストライプの長手方向に対して半時計回りに
7度の方向である。作製方法、液晶材料、配向膜材料、
垂直配向処理、セルギャップ等も実施例1と同じであ
る。
(Embodiment 2) FIG. 15 shows a pixel pattern of the liquid crystal display element of this embodiment. The square portion of 1501 indicates each pixel, and 1502 is the stripe convex portion provided on the transparent thin film electrode on the substrate. The size of the pixel 1501 is 200 μm on each side, and the width of the stripe convex portion is 5 μm. The densest part of the stripe-shaped convex part is a 5 μm space, the sparsest part is a 15 μm space, and the step is 7
It is 0 nm. The rubbing direction is the same as in Example 1 and is 7 degrees counterclockwise with respect to the longitudinal direction of the stripe when viewed from the upper substrate side. Fabrication method, liquid crystal material, alignment film material,
The vertical alignment treatment, cell gap, etc. are the same as in the first embodiment.

【0049】以上のようにして液晶セルを作成した。こ
のセルは良好な配向を示し、且つ2つの消光位位置のな
す角度は30℃で45.2°と液晶分子のチルト角の2
倍に近い値であり、高コントラストが達成できた。スメ
クチックC相での層法線方向はストライプパターンの長
手方向から半時計回りに約5度の方向であった。
A liquid crystal cell was prepared as described above. This cell shows a good orientation, and the angle formed by the two extinction positions is 45.2 ° at 30 ° C., which is 2 times the tilt angle of the liquid crystal molecules.
It was a value close to twice, and high contrast could be achieved. The layer normal direction in the smectic C phase was about 5 degrees counterclockwise from the longitudinal direction of the stripe pattern.

【0050】このセルの上下電極間に図13に示すよう
なパルス電圧を印加し、光学応答特性を測定した。実施
例1と同じΔt=20μsec、Vap=15〜30Vの
条件で測定を行った。光学応答特性の評価は、2つのス
イッチングの方向に対して行い、常に白書き込みになる
ように印加電圧の極性を決定した。
A pulse voltage as shown in FIG. 13 was applied between the upper and lower electrodes of this cell, and the optical response characteristics were measured. The measurement was performed under the same conditions as in Example 1 with Δt = 20 μsec and V ap = 15 to 30 V. The optical response characteristics were evaluated in two switching directions, and the polarity of the applied voltage was determined so that white writing was always performed.

【0051】4×4のマトリクスで、初期黒状態で異な
るパルス電圧Vapを印加して反転ドメイン形状を観察し
たところ、両方向のスイッチングに対して、図8に模式
的に示したように、印加電圧の低い場合にはストライプ
間隔の小さい側にのみ縞状の反転ドメインが出現し、印
加電圧の増大に伴ってストライプ間隔の広い側に伸びて
いく様子が認められた。これは、本実施例のようなパル
ス幅の小さいような駆動条件の下ではストライプ状凸部
による形状配向効果のストライプ間隔依存性が小さく、
本実施例におけるストライプ間隔の範囲では、すべての
ストライプ間隔の領域で上下の配向膜の非対称性による
スイッチングの非対称性をキャンセルすることができた
ためであると考えられる。
When a different pulse voltage V ap was applied in the initial black state in a 4 × 4 matrix and the inversion domain shape was observed, as shown in FIG. When the voltage was low, it was observed that stripe-shaped inversion domains appeared only on the side with a small stripe interval and extended to the side with a wide stripe interval as the applied voltage increased. This is because the stripe spacing dependency of the shape orientation effect by the stripe-shaped convex portions is small under the driving condition where the pulse width is small as in the present embodiment,
It is considered that the switching asymmetry due to the asymmetry of the upper and lower alignment films could be canceled in all the stripe spacing regions in the present embodiment.

【0052】この素子の印加電圧−透過率特性は非常に
安定していて再現性に優れており、また、画素ごとの透
過率のばらつきも非常に小さかった。
The applied voltage-transmittance characteristic of this element was very stable and excellent in reproducibility, and the variation of the transmittance among the pixels was very small.

【0053】この素子の印加電圧−透過率特性を図16
に示す。この様に、両方向のスイッチングを示す2つの
印加電圧−透過率曲線はほぼ一致しており、対称なスイ
ッチングが達成されていることを示している。このスイ
ッチングの対称性は、パルス幅、ストライプ凸部の幅、
ストライプ状凸部の画素内での分布、ラビング方向、配
向膜材料、液晶材料等を変化させることによってさらに
向上させることが可能である。
The applied voltage-transmittance characteristic of this element is shown in FIG.
Shown in. As described above, the two applied voltage-transmittance curves showing switching in both directions are substantially the same, which shows that symmetrical switching is achieved. The symmetry of this switching is pulse width, stripe convex width,
It can be further improved by changing the distribution of the stripe-shaped convex portions within the pixel, the rubbing direction, the alignment film material, the liquid crystal material, and the like.

【0054】また、階調制御性を示す指標であるγ=
(飽和反転電圧)/(反転閾値電圧)の値は、ストライ
プ状凸部を形成しない素子ではγ=1.03であったも
のがγ=1.30と大きくなり、ストライプの間隔を画
素内で変化させることにより、この様に非常に効果的に
階調制御性を向上させることができた。
Further, γ = which is an index showing gradation controllability
The value of (saturation inversion voltage) / (inversion threshold voltage) was γ = 1.30 in the element in which the stripe-shaped convex portion was not formed, and was increased to γ = 1.30. By changing it, the gradation controllability could be improved very effectively in this way.

【0055】(実施例3)図17に本実施例の液晶表示
素子の画素パターンを示す。1701の正方形部が各画
素を示しており、1702は基板上の透明薄膜電極上に
設けられたストライプ凸部である。画素1701のサイ
ズは一辺が200μm、ストライプ凸部の幅は3μmで
ある。最もストライプ状凸部の密な箇所は1μmスペー
ス、最も疎な箇所は15μmスペースであり、図17に
示すような配置となっている。凸部の段差は70nmで
ある。ラビング方向は上基板側から見てストライプの長
手方向に対して半時計回りに9度の方向である。作製方
法、液晶材料、配向膜、垂直配向処理、セルギャップ等
は、実施例1と同じである。
(Embodiment 3) FIG. 17 shows a pixel pattern of the liquid crystal display element of this embodiment. A square portion of 1701 indicates each pixel, and 1702 is a stripe convex portion provided on the transparent thin film electrode on the substrate. The size of the pixel 1701 is 200 μm on a side, and the width of the stripe convex portion is 3 μm. The densest stripe-shaped convex portion has a 1 μm space and the sparsest portion has a 15 μm space, and the arrangement is as shown in FIG. The step difference of the convex portion is 70 nm. The rubbing direction is 9 degrees counterclockwise with respect to the longitudinal direction of the stripe when viewed from the upper substrate side. The manufacturing method, liquid crystal material, alignment film, vertical alignment treatment, cell gap, etc. are the same as in Example 1.

【0056】以上のようにして液晶セルを作成した。こ
のセルは良好な配向を示し、且つ2つの消光位位置のな
す角度は30℃で45.2°と液晶分子のチルト角の2
倍に近い値であり、高コントラストが達成できた。スメ
クチックC相での層法線方向はストライプパターンの長
手方向から半時計回りに約7度の方向であった。
A liquid crystal cell was prepared as described above. This cell shows a good orientation, and the angle formed by the two extinction positions is 45.2 ° at 30 ° C., which is 2 times the tilt angle of the liquid crystal molecules.
It was a value close to twice, and high contrast could be achieved. The layer normal direction in the smectic C phase was approximately 7 degrees counterclockwise from the longitudinal direction of the stripe pattern.

【0057】このセルの上下電極間に図13に示すよう
なパルス電圧を印加し、光学応答特性を測定した。Δt
=100μsec、Vap=5〜9Vの条件で測定を行っ
た。光学応答特性の評価は、2つのスイッチングの方向
に対して行い、常に白書き込みになるように印加電圧の
極性を決定した。
A pulse voltage as shown in FIG. 13 was applied between the upper and lower electrodes of this cell, and the optical response characteristics were measured. Δt
= 100 μsec, V ap = 5-9V. The optical response characteristics were evaluated in two switching directions, and the polarity of the applied voltage was determined so that white writing was always performed.

【0058】4×4のマトリクスで、初期黒状態で異な
るパルス電圧Vapを印加して反転ドメイン形状を観察し
たところ、図9に模式的に示したような結果が得られ
た。つまり、2つの消光位のうちストライプ凸部の長手
方向とのなす角の大きい側に消光位を合わせた場合のス
イッチングに対しては、ストライプ間隔の小さな領域で
反転閾値が低くなる一方で、ストライプ間隔の大きな領
域では反転閾値が高くなっていた。また、逆にストライ
プ凸部の長手方向とのなす角の小さい側に消光位を合わ
せた場合のスイッチングに対しては、ストライプ間隔の
大きな領域で反転閾値が低くなる一方で、ストライプ間
隔の小さな領域ではより反転閾値が高くなっている。そ
して、本実施例で用いたストライプ間隔において中間的
な間隔の部分では、どちらのスイッチングに対しても、
ほぼ同じ反転電圧値を示した。これは、この様にパルス
幅が長いような駆動条件の下では、形状効果によるスイ
ッチングの非対称性のストライプ間隔依存性が大きく、
中間的なストライプ範囲の領域にだけが2つの非対称性
をキャンセルでき、ほぼ対称のスイッチング挙動をしめ
したためであると考えられる。
When a different pulse voltage V ap was applied in the 4 × 4 matrix in the initial black state and the shape of the inverted domain was observed, the result schematically shown in FIG. 9 was obtained. That is, for switching when the extinction position is adjusted to the side of the two extinction positions where the angle formed by the stripe convex portion with the longitudinal direction is large, the inversion threshold value becomes low in the region with a small stripe interval, while the stripe The reversal threshold was high in the region with a large interval. On the contrary, for switching when the extinction position is adjusted to the side where the angle formed by the stripe convex portion with the longitudinal direction is small, the inversion threshold becomes low in the region with a large stripe interval while the inversion threshold becomes low in the region with a large stripe interval. In, the inversion threshold is higher. Then, in the portion of the intermediate spacing in the stripe spacing used in this embodiment, for either switching,
They showed almost the same inversion voltage value. This is because under a driving condition with a long pulse width, the asymmetry of switching due to the shape effect greatly depends on the stripe spacing,
It is considered that this is because the two asymmetries can be canceled only in the region of the intermediate stripe range, and the almost symmetric switching behavior is exhibited.

【0059】以上示した様に、スイッチングの方向によ
って反転する領域に違いはあるものの、1つの画素内に
反転閾値の異なる領域を作成することができた。
As shown above, although there is a difference in the inversion region depending on the switching direction, it is possible to create regions having different inversion thresholds in one pixel.

【0060】この非対称性のストライプ間隔依存性を利
用して閾値の勾配を作成する場合には、図10に示す様
に、印加電圧−透過率曲線の同じ部分が双方のスイッチ
ングで画素中の異なる領域に対応しているため、素子と
して、両方向のスイッチング特性を対称にするためには
ストライプ間隔の異なる部分の面積をそれぞれ設計して
おく。
When the threshold gradient is created by utilizing this asymmetry of stripe spacing dependence, as shown in FIG. 10, the same portion of the applied voltage-transmittance curve is different in the pixel due to both switching. Since it corresponds to the region, the areas of the portions having different stripe intervals are designed as elements in order to make the switching characteristics in both directions symmetrical.

【0061】この素子の印加電圧−透過率特性は非常に
安定していて再現性に優れており、また、画素ごとの透
過率のばらつきも非常に小さかった。
The applied voltage-transmittance characteristic of this element was very stable and excellent in reproducibility, and the variation in the transmittance of each pixel was very small.

【0062】この素子の印加電圧−透過率特性を図18
に示す。実線がストライプ凸部の長手方向とのなす角の
大きい側に消光位を合わせた場合のスイッチングを示し
ており、破線がストライプ凸部の長手方向とのなす角の
小さい側に消光位を合わせた場合のスイッチングを示し
ている。この様に、両方向のスイッチングを示す2つの
印加電圧−透過率曲線はほぼ一致しており、ほぼ対称な
スイッチングが達成されていることを示している。この
スイッチングの対称性は、パルス幅、ストライプ凸部の
幅、ストライプ状凸部の画素内での分布、ラビング方
向、配向膜材料、液晶材料等を変化させることによって
さらに向上させることが可能である。
The applied voltage-transmittance characteristic of this element is shown in FIG.
Shown in. The solid line shows the switching when the extinction position is adjusted to the side with a larger angle with the longitudinal direction of the stripe protrusions, and the broken line shows the extinction position with the smaller angle to the longitudinal direction of the stripe protrusions. The case of switching is shown. As described above, the two applied voltage-transmittance curves showing the switching in both directions are substantially in agreement with each other, indicating that substantially symmetrical switching is achieved. This switching symmetry can be further improved by changing the pulse width, stripe convex width, stripe convex distribution within a pixel, rubbing direction, alignment film material, liquid crystal material, and the like. .

【0063】また、階調制御性を示す指標であるγ=
(飽和反転電圧)/(反転閾値電圧)の値は、ストライ
プ状凸部を形成しない素子ではγ=1.03であったも
のがγ=1.38と大きくなり、ストライプの間隔を画
素内で変化させることにより、この様に非常に効果的に
階調制御性を向上させることができた。
Further, γ = which is an index showing the gradation controllability
The value of (saturation inversion voltage) / (inversion threshold voltage) was as large as γ = 1.38 from γ = 1.03 in the element in which the stripe-shaped convex portion was not formed, and the interval between the stripes within the pixel was increased. By changing it, the gradation controllability could be improved very effectively in this way.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、高
コントラストで、中間調表示の再現性に優れており、階
調制御性を向上させることができ、かつ双方向のスイッ
チング挙動がほぼ対称でより単純な駆動が行える強誘電
性液晶素子を提供できる。
As described above, according to the present invention, the contrast is high, the reproducibility of halftone display is excellent, the gradation controllability can be improved, and the bidirectional switching behavior is improved. It is possible to provide a ferroelectric liquid crystal device which is substantially symmetrical and can be driven more simply.

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

【図1】上下の配向規制層が異なるセルの双方向の印加
電圧−透過率特性を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing bidirectional applied voltage-transmittance characteristics of cells having different upper and lower alignment control layers.

【図2】上下の配向規制層が異なる場合の非対称な双安
定性ポテンシャルを説明する図。
FIG. 2 is a diagram illustrating an asymmetric bistability potential when the upper and lower alignment control layers are different.

【図3】ストライプ状凸部を付与した場合の双安定性を
説明する図。
FIG. 3 is a diagram illustrating bistability when a stripe-shaped convex portion is provided.

【図4】ストライプ状凸部を付与した場合の非対称な双
安定性ポテンシャルを説明する図。
FIG. 4 is a diagram illustrating an asymmetric bistability potential when a stripe-shaped convex portion is provided.

【図5】ストライプ状凸部を付与したセルの双方向の印
加電圧−透過率特性を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing bidirectional applied voltage-transmittance characteristics of a cell provided with a stripe-shaped convex portion.

【図6】ストライプ状ドメインを説明する平面図。FIG. 6 is a plan view illustrating a striped domain.

【図7】ランダムなドメインを説明する平面図。FIG. 7 is a plan view illustrating a random domain.

【図8】非対称性のストライプ間隔依存性が小さい駆動
条件でのドメイン反転の模式図。
FIG. 8 is a schematic diagram of domain inversion under a driving condition in which asymmetry of stripe spacing dependency is small.

【図9】非対称性のストライプ間隔依存性が大きい駆動
条件でのドメイン反転の模式図。
FIG. 9 is a schematic diagram of domain inversion under a driving condition in which asymmetry has a large dependency on stripe spacing.

【図10】非対称性のストライプ間隔依存性が大きい駆
動条件下での、透過率−印加電圧曲線と反転ドメイン位
置との対応を説明する図。
FIG. 10 is a diagram illustrating a correspondence between a transmittance-applied voltage curve and an inversion domain position under a driving condition in which asymmetry has a large stripe spacing dependency.

【図11】本発明の実施例1のストライプパターンを示
す図。
FIG. 11 is a diagram showing a stripe pattern according to the first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例1の素子のa−a´断面図。FIG. 12 is a sectional view taken along the line aa ′ of the device of Example 1 of the present invention.

【図13】セル駆動印加電圧を示す図。FIG. 13 is a diagram showing a cell drive applied voltage.

【図14】実施例1の素子の印加電圧−透過率特性を示
す図。
14 is a diagram showing applied voltage-transmittance characteristics of the device of Example 1. FIG.

【図15】本発明の実施例2のストライプパターンを示
す図。
FIG. 15 is a diagram showing a stripe pattern according to a second embodiment of the present invention.

【図16】実施例2の素子の印加電圧−透過率特性を示
す図。
16 is a diagram showing an applied voltage-transmittance characteristic of the device of Example 2. FIG.

【図17】本発明の実施例3のストライプパターンを示
す図。
FIG. 17 is a diagram showing a stripe pattern according to the third embodiment of the present invention.

【図18】実施例3の素子の印加電圧−透過率特性を示
す図。
FIG. 18 is a diagram showing applied voltage-transmittance characteristics of the device of Example 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 画素エリア 12 初期ドメイン 13 反転ドメイン 21 画素エリア 22 反転ドメイン 81 画素エリア 82 反転ドメイン 91 画素エリア 92 反転ドメイン 1101 画素エリア 1102 ストライプ状凸部 1201、1202 ガラス基板 1203、1204 ITO 1205 ストライプ状凸部 1206 ポリイミド 1207 ポリシロキサン 1501 画素エリア 1502 ストライプ状凸部 1701 画素エリア 1702 ストライプ状凸部 11 Pixel Area 12 Initial Domain 13 Inversion Domain 21 Pixel Area 22 Inversion Domain 81 Pixel Area 82 Inversion Domain 91 Pixel Area 92 Inversion Domain 1101 Pixel Area 1102 Striped Convex 1201 1202 Glass Substrate 1203, 1204 ITO 1205 Striped Convex 1206 Polyimide 1207 Polysiloxane 1501 Pixel area 1502 Striped convex portion 1701 Pixel area 1702 Striped convex portion

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の電極間に強誘電性液晶を有する液
晶素子において、 前記一対の電極のうち一方の電極上にはストライプ状の
凸部が形成されており、該凸部によるスイッチング特性
の非対称性を補償すべく配向処理が施されていることを
特徴とする液晶素子。
1. A liquid crystal device having a ferroelectric liquid crystal between a pair of electrodes, wherein a stripe-shaped convex portion is formed on one electrode of the pair of electrodes, and a switching characteristic of the convex portion is formed. A liquid crystal element characterized by being subjected to an alignment treatment to compensate for asymmetry.
【請求項2】 一対の電極間に強誘電性液晶を有する液
晶素子において、 前記一対の電極のうち一方の電極上にはストライプ状の
凸部が形成されており、該凸部の長手方向と素子中での
前記液晶のスメクチック層の層法線方向とが異なってい
て、且つ、該凸部の長手方向と素子中における前記液晶
の双安定状態での2つの分子配向方向とのなす鋭角のう
ち最も絶対値の小さな角の大きさが、前記カイラルスメ
クチック層でのコーン角以下であるとともに、スイッチ
ング特性がほぼ対称とすべく配向処理を施したことを特
徴とする液晶素子。
2. A liquid crystal device having a ferroelectric liquid crystal between a pair of electrodes, wherein a stripe-shaped convex portion is formed on one electrode of the pair of electrodes, and a longitudinal direction of the convex portion is formed. The layer normal direction of the smectic layer of the liquid crystal in the device is different, and the acute angle between the longitudinal direction of the convex portion and the two molecular orientation directions of the liquid crystal in the device in the bistable state A liquid crystal element characterized in that the angle having the smallest absolute value is equal to or less than the cone angle in the chiral smectic layer, and an alignment treatment is performed so that the switching characteristics are substantially symmetrical.
【請求項3】 前記配向処理は、前記凸部側を垂直配向
処理し、他方側を一軸配向処理するものである請求項1
及び2に記載の液晶素子。
3. The alignment treatment is a vertical alignment treatment on the convex side and a uniaxial alignment treatment on the other side.
2. The liquid crystal device according to items 2 and 3.
JP10103393A 1993-04-27 1993-04-27 Liquid crystal element Withdrawn JPH06308501A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000081625A (en) * 1998-07-01 2000-03-21 Toppan Printing Co Ltd Substrate for liquid crystal panel body and liquid crystal panel body using the substrate

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