JPS61254932A - Liquid crystal electrooptic device - Google Patents

Liquid crystal electrooptic device

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JPS61254932A
JPS61254932A JP60096495A JP9649585A JPS61254932A JP S61254932 A JPS61254932 A JP S61254932A JP 60096495 A JP60096495 A JP 60096495A JP 9649585 A JP9649585 A JP 9649585A JP S61254932 A JPS61254932 A JP S61254932A
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liquid crystal
frequency
electric field
dielectric anisotropy
crystal composition
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有賀 修二
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Abstract

PURPOSE:To increase a response speed and to obtain high contrast by applying alternately a liquid crystal composite with electric fields whose frequencies are lower and higher than a cross frequency at which dielectric anisotropy is zero. CONSTITUTION:When an electric field of frequency fL lower than the cross frequency where the dielectric anisotropy is zero is applied to a cholesteric phase having the planar structure of the liquid crystal composite whose dielectric anisotropy is positive at the lower frequency and negative at a higher frequency fH, a force operates to direct axes of molecules in the direction of the electric field, so that a nematic phase is entered. When a voltage of frequency fH is applied, on the other hand, the axes of molecules are directed at right angles and transition to not focal conic structure, but the planar structure is made. Thus, electric fields of different frequencies are applied alternately to obtain high-speed switch operation having not memory property and the spiral pitch of the cholesteric phase is made smaller to increase the contrast of a phase shift type guest-host mode display.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶電気光学装置に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to a liquid crystal electro-optical device.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は一対の基板間にコレステリック相を形成する液
晶組成物を保持し上記基板上に上記液晶組成物のコレス
テリック−ネマテック構造転移を電界制御する手段を設
けた液晶電気光学装置において、上記液晶組成物として
その誘電異方性が零となる交差周波数より低い周波数で
は上記誘電異方性が正、前記交差周波数より高い周波数
では負となる液晶を用い、前記交差周波数より低い周波
数電界と高い周波数電界を印加し、上記液晶組成物のコ
レステリック−ネマテック相転移を電界制御することに
より高コントラスト比を有する応答速度の速い可逆的な
光スイッチングを可能とじたものである。
The present invention provides a liquid crystal electro-optical device in which a liquid crystal composition forming a cholesteric phase is held between a pair of substrates, and means for controlling the cholesteric-nematec structure transition of the liquid crystal composition on the substrate is provided. Using a liquid crystal whose dielectric anisotropy is positive at frequencies lower than the crossover frequency at which its dielectric anisotropy becomes zero and negative at frequencies higher than the crossover frequency, an electric field at a frequency lower than the crossover frequency and an electric field at a frequency higher than the crossover frequency are used. is applied to control the cholesteric-nematec phase transition of the liquid crystal composition with an electric field, thereby making possible reversible optical switching with a high contrast ratio and a fast response speed.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般にプレナー組識を有するコレステリック相に電界を
印加することによりネマチック相に相転移することが知
られている。この相転移を利用した光スイッチングが多
く検討されている。例えばコレステリック相における円
偏光二色性がネマチック相で消失することを応用したも
のや液晶中に二色性色素を含有せしめ相転移に伴う光吸
収率の変化をスイッチングに応用したというものが知ら
れている。特に偏光板を套装としない液晶光スイッチモ
ードとしてホスト液晶と二色性色素(ゲスト)とを組み
合せ電界誘起による液晶の相転移(コレステリック−ネ
マテック相転移]を用いたものが実用咋スものとして注
目されている。グレナー組識を有するコレステリック相
(第5図(α))では二色性色素分子は分子軸方向を基
板面と平行な面上において任意の方向に向けて分布する
ため入射光を効率良く吸収する。一方電界誘起されたホ
メオトロピック配向したネマチック相(第3図(b))
では二色性色素分子は分子軸を基板面に対して垂直方向
に向は配向するため、入射光を二色性比に従って透過す
る。上述の原理により光スィッチが可能となる。相転移
型ゲスト−ホスト表示は偏光板の必要がなくまた視角の
依存性がほとんど無いという特徴がある。
It is generally known that applying an electric field to a cholesteric phase having a planar structure causes a phase transition to a nematic phase. Optical switching that utilizes this phase transition has been extensively studied. For example, there are known methods that apply the fact that circular dichroism in the cholesteric phase disappears in the nematic phase, and methods that incorporate dichroic dyes into liquid crystals and apply changes in light absorption rate accompanying phase transition to switching. ing. In particular, a liquid crystal optical switch mode that does not use a polarizing plate and uses an electric field-induced liquid crystal phase transition (cholesteric-nematec phase transition) that combines a host liquid crystal and a dichroic dye (guest) is attracting attention as a practical device. In the cholesteric phase with a Graenner structure (Fig. 5 (α)), dichroic dye molecules are distributed with their molecular axes oriented in arbitrary directions on a plane parallel to the substrate surface, so they are difficult to absorb incident light. Efficient absorption.On the other hand, the electric field-induced homeotropically oriented nematic phase (Fig. 3(b))
Since the dichroic dye molecules have their molecular axes oriented in a direction perpendicular to the substrate surface, incident light is transmitted according to the dichroic ratio. The above-mentioned principle enables optical switching. The phase change type guest-host display is characterized in that it does not require a polarizing plate and has almost no viewing angle dependence.

〔発明が解決しようとする問題点及び目的〕しかしなが
ら前述の従来技術においては次のような問題点を有する
[Problems and Objectives to be Solved by the Invention] However, the above-mentioned prior art has the following problems.

(1)電界誘起されたネマチック相からプレナー組織を
有するコレステリック相への応答が極めて遅い。
(1) The response from an electric field-induced nematic phase to a cholesteric phase with a planar structure is extremely slow.

(2)  コントラスト比を高くできない。(2) It is not possible to increase the contrast ratio.

(1)の問題点は以下のように説明されている。電界誘
起されたネマチック相(第5図の(α))からグレナー
組織(第5図の(b))に相転移する際第3図のCに示
されるようなフォーカルコニック組織を経由してプレナ
ー組織にもどる。7オ一カルコニツク組織では色素によ
る光の吸収は低下し、また光散乱という現象も生じる。
The problem with (1) is explained as follows. During the phase transition from the electric field-induced nematic phase ((α) in Figure 5) to the Graenar structure ((b) in Figure 5), the planar structure passes through the focal conic structure as shown in C in Figure 3. Return to organization. In the 7-ohal chalconic tissue, absorption of light by pigments decreases, and a phenomenon called light scattering also occurs.

このフォーカルコニック組織に長くとどまるため(メモ
リー現象)実質上応答速度が極めて遅いものとなってし
まう(第4図の2)。一方上述の(1)の問題はコレス
テリック相のらせんピッチが短かくなるほど顕著となる
。従って比較的速い応答速度を得るためにはコレステリ
ック相のらせん回数を多くできない。これはプレカー組
織中での二色性色素の光の吸収効率を高くすることがで
きないということであり、この理由によりコントラスト
比を高くすることは困難となる。本発明は上述の問題点
分解法するもので目的とするところは応答速度の速い、
高コントラストな相転移型液晶電気光学装置を提供する
ところにある。
Since it remains in this focal conic structure for a long time (memory phenomenon), the response speed becomes extremely slow (2 in Fig. 4). On the other hand, the above problem (1) becomes more pronounced as the helical pitch of the cholesteric phase becomes shorter. Therefore, in order to obtain a relatively fast response speed, the number of spirals in the cholesteric phase cannot be increased. This means that the light absorption efficiency of the dichroic dye in the precursor structure cannot be increased, and for this reason it is difficult to increase the contrast ratio. The present invention solves the above-mentioned problem, and aims to provide fast response speed.
The purpose of the present invention is to provide a phase change type liquid crystal electro-optical device with high contrast.

〔問題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の液晶電気光学装置は一対の基板間にコレステリ
ック相を形成する液晶組成物を保持し上記基板上に上記
液晶組成物のコレステリック−ネマテック相転移を電界
制御する手段を設けた液晶電気光学装置において、前記
液晶組成物が該液晶組成物の誘t%方性が零となる交差
周波数より低い周波数では前記誘電異方性が正、高い周
波数では負となる液晶であり、上記液晶組成物に上記交
差周波数より高い周波数電界と低い周波数電界を印加し
く2周波駆動)上記液晶組成物の相転移を電界制御する
ことを特徴とする。更には上記液晶組成物が二色性色素
を含有することを特徴とする。更に上記電界制御する手
段としてアクティブスイッチング素子を用いたことを特
徴とする。
A liquid crystal electro-optical device of the present invention is a liquid crystal electro-optical device in which a liquid crystal composition forming a cholesteric phase is held between a pair of substrates, and means for controlling the cholesteric-nematec phase transition of the liquid crystal composition with an electric field is provided on the substrates. The liquid crystal composition is a liquid crystal in which the dielectric anisotropy is positive at frequencies lower than the crossing frequency at which the dielectric anisotropy of the liquid crystal composition becomes zero, and negative at higher frequencies; The method is characterized in that the phase transition of the liquid crystal composition is controlled by the electric field (double-frequency driving) by applying an electric field with a higher frequency and an electric field with a lower frequency than the crossing frequency. Furthermore, the liquid crystal composition is characterized in that it contains a dichroic dye. Furthermore, the present invention is characterized in that an active switching element is used as the means for controlling the electric field.

〔作用〕[Effect]

本発明の電気光学装置の作用を第1図と第6図を用いて
説明する。本発明によれば一対の基板間に保持された液
晶組成物は印加される電界の周波数により交差周波数よ
り低い周波数では正の誘電異方性、交差周波数より高い
周波数では負の誘電異方性を有するように応答する。(
第6図)。
The operation of the electro-optical device of the present invention will be explained using FIG. 1 and FIG. 6. According to the present invention, the liquid crystal composition held between a pair of substrates exhibits positive dielectric anisotropy at frequencies lower than the crossover frequency and negative dielectric anisotropy at frequencies higher than the crossover frequency, depending on the frequency of the applied electric field. Respond as if you have. (
Figure 6).

例えば第6図に示される誘電分散性を有する液晶組成物
を用いた場合について考える。正の誘電異方性を有する
液晶として応答する周波数を/L。
For example, consider the case where a liquid crystal composition having dielectric dispersion as shown in FIG. 6 is used. /L is the frequency at which a liquid crystal with positive dielectric anisotropy responds.

負の誘電異方性を有する液晶として応答す゛る周波数を
fHとする。ブレナー組織を有するコレステリック相(
第5図1)に/Lの電界を印加すると分子軸を電界方向
と平行に向ける力が働きネマチック相(第5図)に転移
する。逆に周波数/Hの電界を印加すると液晶分子は負
の誘電異方性を有する誘電体として振舞うため分子軸を
電界方向に対して垂直方向に向けようとする。更に本液
晶°組成物は光学活性であるため電界方向に対して垂直
方向を向いたままらせん構造を形成しもとのグレナー組
織にもどる。このようにネマチック相からグレナー組織
にフォーカルコニック組織を経出せづに転移させること
ができるためスイッチング速度を大巾に向上させること
ができる。またゲスト−ホストモードにおいてはらせん
ピッチに関係なくネマチック−コレステリック相転移を
可逆的に制御できるためらせん回数を増すことによりプ
レナー組織1中でのゲスト色素の光吸収効率を上げるこ
とができる。以上のようにコレステリッターネマチック
相転移型液晶電気光学装置において印加電界周波数の大
きさにより正と負のどちらの誘電異方性をとりうるよう
な液晶を用い、上記正。
Let fH be the frequency at which the liquid crystal responds as having negative dielectric anisotropy. Cholesteric phase with Brenner structure (
When an electric field of /L is applied to Fig. 5 (1), a force that directs the molecular axis parallel to the direction of the electric field acts to transform it into a nematic phase (Fig. 5). On the other hand, when an electric field of frequency/H is applied, the liquid crystal molecules behave as a dielectric with negative dielectric anisotropy, and thus tend to orient the molecular axes in a direction perpendicular to the direction of the electric field. Furthermore, since the present liquid crystal composition is optically active, it forms a helical structure oriented perpendicular to the direction of the electric field and returns to the original Graenner structure. In this way, the transition from the nematic phase to the Graenner structure can be made without passing through the focal conic structure, so that the switching speed can be greatly improved. Furthermore, in the guest-host mode, the nematic-cholesteric phase transition can be reversibly controlled regardless of the helical pitch, so the light absorption efficiency of the guest dye in the planar structure 1 can be increased by increasing the number of spirals. As described above, in the cholesteritter nematic phase change type liquid crystal electro-optical device, a liquid crystal that can have either positive or negative dielectric anisotropy depending on the magnitude of the applied electric field frequency is used.

負の誘電異方性に対応する2つの異る周波数電界を交互
に印加することによってメモリー性の無い高速スイッチ
ングが可能となる。またらせん回数を増す(らせんピッ
チを短くする)ことができるため高コントラスト化が実
現できる。
By alternately applying two different frequency electric fields corresponding to negative dielectric anisotropy, high-speed switching without memory properties is possible. Furthermore, since the number of spirals can be increased (the spiral pitch can be shortened), high contrast can be achieved.

〔実施例1〕 一対の透明基板上に透明電極を設けその基板上にポリイ
ミド膜を製膜しラビング方向が上下基板で180°とな
るようにラビング処理した。配向方法は上記ラビング方
法に限定されるものでなく高周波によりプレナー化する
トルクが働くため配向はあまり問わない、例えば2,1
1.チルト配向その組合せなどが可能である。またラビ
ング処理の代りに斜め蒸着法を用いても良い。上記両基
板にスペーサーを介してセル厚8μmのセルを作成した
。上記液晶セルに色素を含むカイラルネマチック液晶組
成物を真空下で封入した。使用したカイラルネマチック
液晶組成物は、3514(ロッシェ社)に光学活性剤Z
Lエニー11を4 wt%を加え、更にゲスト色素を6
wt%含有せしめたものである。上記カイラルネマチッ
ク液晶組成物のらせんピッチは約2μmであり、セル内
では8πツイストしていることになる。
[Example 1] Transparent electrodes were provided on a pair of transparent substrates, a polyimide film was formed on the substrates, and rubbing treatment was performed so that the rubbing direction was 180° between the upper and lower substrates. The orientation method is not limited to the above-mentioned rubbing method, but since planarization torque is applied by high frequency, the orientation does not matter much, for example, 2, 1.
1. Tilt orientation, combinations thereof, etc. are possible. Further, an oblique vapor deposition method may be used instead of the rubbing treatment. A cell having a cell thickness of 8 μm was created on both of the above substrates with a spacer interposed therebetween. A chiral nematic liquid crystal composition containing a dye was sealed in the liquid crystal cell under vacuum. The chiral nematic liquid crystal composition used was 3514 (Roche) containing an optically active agent Z.
Add 4 wt% of L Any 11 and further add 6 wt% of guest dye.
It contains wt%. The helical pitch of the chiral nematic liquid crystal composition is approximately 2 μm, which means that the composition is twisted by 8π within the cell.

上記液晶電気光学セルの特性を示したのが第1図である
。上記液晶セルに入力信号1を印加した時の応答特性が
2である。入力信号1は低周波数が50Hz、高周波数
が10KHzの交流信号からなる。応答特性は立ち上り
時間110 洛B e立ち下り時間30m8であった。
FIG. 1 shows the characteristics of the liquid crystal electro-optic cell. The response characteristic when input signal 1 is applied to the liquid crystal cell is 2. The input signal 1 consists of an alternating current signal with a low frequency of 50 Hz and a high frequency of 10 KHz. The response characteristics were a rise time of 110m8 and a fall time of 30m8.

立ち下り時間はネマチック相からコレステリック相へフ
ォーカルコニック組織を経由せずに転移するため非常に
高速なものとなった。また高/#改成分は非選択周期生
金ての時間領域印加する必要はなく、ここでは最低30
 m s印加すればプレナー組織に移行する。
The fall time was extremely fast because the transition from the nematic phase to the cholesteric phase occurred without passing through the focal conic structure. Also, for the high/# modification component, there is no need to apply the non-selected period raw metal in the time domain, and here at least 30
If ms is applied, the structure shifts to a planar structure.

残り時間は無電界でありても界面配向力により前記プレ
ナー組織は安定に存在する。選択時(低周波数電界印加
時)の透過率5が60%、非選択時(高周波印加時)の
透過率4が7%であり約10のコントラスト比が得られ
た。次に第1図の1に示されるような入力信号の低周波
電圧値をOVから20Vまで上げた後再びOvにもどし
ていったときの選択時の透過率5と非選択時の透過率4
を調べた(第2図)。非選択時に高周波電界を印加しな
い場合(第2図(α))、すなわち単一周波数駆動の場
合には低周波電圧を上げていったときの選択時の透過率
変化1と非選択時の透過率変化5は低周波電圧を下げて
きたときの選択時の透過率変化2と非選択時の透過率変
化4とはそれぞれ異る。すなわちヒステリシスを示した
。非選択時に高周波電界を印加し二周波数駆動をした場
合(第2図(b))、非選択6、選択時の透過率変化5
は低周81M圧を上下させても可逆的変化を示した。す
なわち本発明の液晶電気光学装置は単純な光スィッチだ
けでなく透過する光鰍を連続的に変るアナログ変調が可
能である。
During the remaining time, even in the absence of an electric field, the planar structure stably exists due to the interfacial orientation force. The transmittance 5 when selected (when a low frequency electric field is applied) is 60%, and the transmittance 4 when not selected (when a high frequency electric field is applied) is 7%, and a contrast ratio of about 10 was obtained. Next, when the low frequency voltage value of the input signal is raised from OV to 20V and then returned to Ov as shown in 1 in Figure 1, the transmittance when selected is 5 and the transmittance when not selected is 4.
was investigated (Figure 2). When no high-frequency electric field is applied during non-selection (Fig. 2 (α)), that is, in the case of single-frequency drive, when the low-frequency voltage is increased, the change in transmittance 1 during selection and the transmission during non-selection are shown. The rate change 5 is different from the transmittance change 2 during selection and the transmittance change 4 during non-selection when the low frequency voltage is lowered. In other words, it showed hysteresis. When a high-frequency electric field is applied during non-selection and dual-frequency driving is performed (Figure 2 (b)), the transmittance change is 6 when non-selected and 5 when selected.
showed a reversible change even when the low peripheral 81M pressure was increased or decreased. That is, the liquid crystal electro-optical device of the present invention is capable of not only a simple optical switch but also analog modulation that continuously changes the transmitted light.

〔実施例2〕 次に第7図(C)(d)に示されるような防眩ミラーを
作成した。基板上にアルミ、クロム、ニッケル等を用い
て真空蒸着、スパッタ9ング法等の物理蒸着法により薄
膜化し反射面4を形成した。透明電極付透明ガラス基板
°5と上記反射面付基板にポリイミド膜を形成しラビン
グ処理し配向膜とした。スペーサーを介して8μmの液
晶セルを組方真空下でカイラルネマチック液晶組成物を
封入し、防眩ミラーを得た。カイラルネマチック液晶組
成物は光学活性剤を4vrt%含有する5514(ロッ
シェ社)をゲスト色素として黒色素を五2wt%含有す
るものである。本防眩ミラーは低周波電圧を0から12
7まで変ることにより出射光1に対して反射光12i1
0%から45%まで巾広く任意に変えうるものである。
[Example 2] Next, an anti-glare mirror as shown in FIGS. 7(C) and (d) was created. A reflective surface 4 was formed on a substrate by thinning aluminum, chromium, nickel, etc. by physical vapor deposition such as vacuum deposition or sputtering. A polyimide film was formed on the transparent glass substrate with transparent electrodes and the above-mentioned substrate with a reflective surface, and subjected to rubbing treatment to obtain an alignment film. A chiral nematic liquid crystal composition was encapsulated in an 8 μm liquid crystal cell via a spacer under vacuum to obtain an anti-glare mirror. The chiral nematic liquid crystal composition contains 52 wt % of a black dye using 5514 (Roche Co., Ltd.) containing 4 vrt % of an optically active agent as a guest dye. This anti-glare mirror can handle low frequency voltage from 0 to 12
7, the reflected light 12i1 for the emitted light 1
It can be arbitrarily changed within a wide range from 0% to 45%.

特に非防眩状態第7図(α)から防眩状態第7図(b)
への切シ換えを高速に行うことができ、かつ防眩状態に
おいてもフォーカルコニック組織に伴う光散乱が無いた
め反射像は極めて見易いという特徴を有する。
In particular, from the non-glare state Fig. 7 (α) to the anti-glare state Fig. 7 (b)
It has the characteristics that the switching can be performed at high speed, and that the reflected image is extremely easy to see even in the anti-glare state because there is no light scattering associated with the focal conic structure.

〔実施例3〕 本発明液晶電気光学装置をキャラクタ用のカラーディス
プレイに応用した。第8図は本実施例のカラーキャラク
タディスプレイの構造及び駆動方法を示したものである
。以下本実施例を第8図を用いて説明する。
[Example 3] The liquid crystal electro-optical device of the present invention was applied to a color display for characters. FIG. 8 shows the structure and driving method of the color character display of this embodiment. This embodiment will be explained below using FIG. 8.

透明な石英ガラス4上にスイッチング素子としてポリシ
リコン薄膜トランジスター(TIFT)をマ) IJラ
ックス状形成した。対向基板1上に写真製版技術、印刷
法1色素蒸層法1等によりカラーフィルタ一層2を形成
しその上に透明な共通電極5を設けた。上記両基板をス
ペーサー及びギャップ剤を介して厚さ約8μmセルを組
み真空下で液晶組成物を封入しキャラクタ−カラーディ
スプレーを得た。使用した液晶組成物は5421 (ロ
ッシェ社)をホスト液晶とし、光学活性剤として2Lニ
ー811を4.2 w t%、ゲスト色素として黒色素
を6wt%を含有するものである。
A polysilicon thin film transistor (TIFT) was formed as a switching element on a transparent quartz glass 4 in the shape of an IJ rack. A color filter layer 2 was formed on a counter substrate 1 by a photolithography technique, a printing method 1, a dye evaporation layer method 1, etc., and a transparent common electrode 5 was provided thereon. A cell having a thickness of approximately 8 .mu.m was assembled using both of the above substrates via a spacer and a gap agent, and a liquid crystal composition was sealed in the cell under vacuum to obtain a character color display. The liquid crystal composition used contained 5421 (Roche) as a host liquid crystal, 4.2 wt % of 2L Knee 811 as an optically active agent, and 6 wt % of black pigment as a guest dye.

第8図Cb)はキャラクタ表示のため駆動波形を示した
ものである。8はソース6に入力するビデオ信号、9は
ゲート部5に入力する信号、10′は共通電極5に入力
する信号である(日経エレクトロニクス随551.?2
11.1984)ここでは表示画素が選択状態から非選
択状態に切9換る場合、あるいは表示画面が切シ変る場
合に、1フレ一ム周期11を使って共通電極3より高周
波電界を印加する。本実施例では1フレ一ム周期を35
m5とした。高周波電界を印加することにより全表示画
素は一端非道択状態となるが1フレーム後(55y、e
後)には新しい情報が瞥き込まれるため、視覚上、何の
不自然さもなく新しい情報の画面に切シかわる。上記情
報をそのまま長時間表示しておく場合には非選択画素に
は高周波電界を各フレーム毎に印加する必要はなく無を
界印加で良い。なぜならば、前記高周波電界によって形
成されたグレナー組織を有するコレステリック相は基板
界面配向力により安定に保持されているからである。
FIG. 8Cb) shows a driving waveform for character display. 8 is a video signal input to the source 6, 9 is a signal input to the gate section 5, and 10' is a signal input to the common electrode 5 (Nikkei Electronics Volume 551.?2)
11.1984) Here, when a display pixel switches from a selected state to a non-selected state, or when the display screen changes, a high-frequency electric field is applied from the common electrode 3 using one frame period 11. . In this example, one frame period is 35
It was set as m5. By applying a high-frequency electric field, all display pixels become temporarily in an inhuman state, but after one frame (55y, e
(after), new information is glanced at, so the screen changes to a new information screen without any visual unnaturalness. If the above information is to be displayed as it is for a long time, it is not necessary to apply a high frequency electric field to non-selected pixels every frame, and it is sufficient to apply no field. This is because the cholesteric phase having a Grainner structure formed by the high-frequency electric field is stably held by the alignment force at the substrate interface.

本ディスプレーのコントラスト比は8であった。またレ
ッド、グリーン、ブルーの5原色がモザイク上に配列し
たカラーフィルタ一層2を・有しているためマルチカラ
ー表示ができた。またビデオ電圧の値を適当に変調する
ことによりフルカラー表示も可能である。また本ディス
プレーの表示モードでは偏光板が必要ないためオン状態
の光透退社が25%であり、通常のTNカラー表示の5
%と比較すると大巾に明るくなっている。すなわち特別
なバックライトは必要なく、適当な散乱板上でカラー情
報表示が行える。更に本ディスプレーはゲストホスト表
示であるので視角依存性はない以上のように本究明の液
晶電気光学装置をディスプレーに応用したところ、視角
依存性がなく実用上問題の無いコントラスト比を有する
カラー表示が特別な光源を必要としなくとも提供できる
ことが判明した。
The contrast ratio of this display was 8. It also has one layer of color filters in which the five primary colors of red, green, and blue are arranged in a mosaic pattern, making it possible to display multiple colors. Full-color display is also possible by appropriately modulating the value of the video voltage. In addition, since the display mode of this display does not require a polarizing plate, the light transmission in the on state is 25%, which is 5% of the normal TN color display.
%, it is much brighter. That is, no special backlight is required, and color information can be displayed on a suitable scattering plate. Furthermore, since this display is a guest-host display, there is no viewing angle dependence.As described above, when the liquid crystal electro-optic device of this research was applied to a display, a color display with no viewing angle dependence and a contrast ratio that poses no problem in practical use was achieved. It has been found that this can be provided without the need for a special light source.

〔実施例4〕 本発明液晶電気光学装置をキャラクタ表示用ディスプレ
ーに応用した。第9図は本実施例の液晶ディスプレーの
構造を示したものである。透明基板3上にデータ線5を
タンタルで形成し、データ’gas上タンタルオキサイ
ドを用いて絶縁層6を設けた。画素電極4をクロムーニ
ツケルニ金−を用いて形成しマトリックス状にM工M素
子を作成した。対向基板1上には透明電極2をソース線
として形成した。上記一対の基板上にポリイミド膜を形
成しラビング処理を行った後、スペーサー及びギャップ
剤を介して7.5μmの液晶セルを組み真空下で液晶組
成物を封入しキャラクタ表示用ディスプレーを得た。液
晶組成物はホスト液晶として3421(ロッシュ社)を
用い光学活性剤として0B−15(メルク社)を3wt
%、二色性色素として黒色素を6wt%加えたものを使
用した。
[Example 4] The liquid crystal electro-optical device of the present invention was applied to a display for displaying characters. FIG. 9 shows the structure of the liquid crystal display of this embodiment. A data line 5 was formed of tantalum on a transparent substrate 3, and an insulating layer 6 was provided on the data line using tantalum oxide. The pixel electrode 4 was formed using chromium nickel nickel gold, and an M element was fabricated in the form of a matrix. A transparent electrode 2 was formed on the counter substrate 1 as a source line. After forming a polyimide film on the above pair of substrates and performing a rubbing treatment, a 7.5 μm liquid crystal cell was assembled via a spacer and a gap agent, and a liquid crystal composition was sealed in a vacuum to obtain a character display display. The liquid crystal composition used 3421 (Roche) as a host liquid crystal and 3wt of 0B-15 (Merck & Co.) as an optically active agent.
%, and 6 wt % of black pigment was used as a dichroic pigment.

本実施例のM工Mキャラクタ液晶ディスプレーの駆動方
法を第10図に示した。1はソース線に入力する信号、
2はデータ線に入力する信号、3は2.2の入力信号に
よりM工M素子と液晶に印加される電界値を示している
。3の波形に従って画素電極より4に示される駆動波形
が画素電極上の液晶層に印加される。本実施例において
も実施例2と同様に選択時から非選択時に切りかわる際
、あるいは表示画面が切シかわる際に1フレ一ム周期(
53mθ)分高周波電界を印加し一端全画素を非選択と
した後に新しい情報をデータ線、ソース線に入力する。
FIG. 10 shows a method of driving the M-engine M-character liquid crystal display of this embodiment. 1 is the signal input to the source line,
2 indicates a signal input to the data line, and 3 indicates the electric field value applied to the M element and the liquid crystal by the input signal 2.2. A driving waveform shown in 4 is applied from the pixel electrode to the liquid crystal layer on the pixel electrode in accordance with the waveform 3. In this embodiment, as in Embodiment 2, one frame cycle (
After applying a high-frequency electric field for 53 mθ) and deselecting all pixels, new information is input to the data line and source line.

本ディスプレーにおいては白黒の二色表示であるが、カ
ラー表示を行うためにはソース線側の基板上にカラーフ
ィルタ一層を写真製版技術、印刷法、色素蒸溜法等によ
り形成してやれば良い。本y工Mディスプレーのコント
ラスト比は約6であった。また視角依存性はなく、また
選択時の光透過率が60%と高いため室内光でも非常に
見やすい情報表示が行える。ま・たどちらか一方の基板
上に反射面を形成し、反射型の表示ディスプレーとして
使用することも可能でありこの場合にはコントラスト比
は30となり非常に鮮かな午ヤラクタ表示ができる。こ
のように液晶組成物として二周波駆動用液晶を用い、上
記液晶組成物のコレ、ステリック−ネマチック相転移を
アクティブ素子を使って二周波駆動することにより視角
依存性の無く、室内光でも容易に見ることができかつ実
用上まったく問題の無いコントラスト比を有する画像表
示が行えることがわかりた。
This display displays two colors, black and white, but in order to display in color, a single layer of color filters may be formed on the substrate on the source line side by photolithography, printing, dye distillation, or the like. The contrast ratio of the present y-tech M display was approximately 6. Furthermore, there is no viewing angle dependence, and the light transmittance when selected is as high as 60%, so information can be displayed very easily even in indoor light. It is also possible to form a reflective surface on one of the substrates and use it as a reflective display; in this case, the contrast ratio will be 30, and a very vivid display will be possible. In this way, by using a liquid crystal for dual-frequency driving as the liquid crystal composition and driving the steric-nematic phase transition of the liquid crystal composition at two frequencies using an active element, there is no viewing angle dependence and it can be easily achieved even in indoor light. It has been found that it is possible to display an image that is visible and has a contrast ratio that poses no practical problems.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば誘電異方性が零となる
交差周波数より低い周波数では誘電異方性が正、高い周
波数では負となる液晶組成物のコレステリック−ネマテ
ック相転移を上記の高、低周波数電界により制御するこ
とにより、特に高周波電界を印加することによりネマチ
ック相からプレナー組織を有するコレステリック相へフ
ォーカルコニック組織を経由せずに転移させることがで
きる。これによりメモリ性のない高速な可逆的光スィッ
チが可能となった。上記の効果によりコレステリック相
のらせんピッチをより小さくすることができるため、相
転移型ゲスト−ホストモード表示のコントラストを高く
することができるという効果を有する。本発明の液晶電
気光学装置を防眩ミラーに応用したところ、反射光量を
巾広く可変できるという効果をもつことがわかった。ま
た本発明の電気光学装置をアクティブスイッチング素子
により電界制御するディスプレーに応用したところ、室
内光でも容易に見ることができ、視角依存性のない、実
用上全く問題のないコントラスト比を有するカラー表示
ができることがわかった
As described above, according to the present invention, the cholesteric-nematec phase transition of a liquid crystal composition in which the dielectric anisotropy is positive at frequencies lower than the crossover frequency at which the dielectric anisotropy becomes zero and negative at higher frequencies is suppressed at the above-mentioned high temperature. By controlling with a low frequency electric field, especially by applying a high frequency electric field, it is possible to transition from a nematic phase to a cholesteric phase having a planar structure without passing through a focal conic structure. This has made it possible to create a high-speed reversible optical switch without memory properties. As a result of the above effect, the helical pitch of the cholesteric phase can be made smaller, which has the effect of increasing the contrast of the phase change type guest-host mode display. When the liquid crystal electro-optical device of the present invention was applied to an anti-glare mirror, it was found that it has the effect of making it possible to vary the amount of reflected light over a wide range. Furthermore, when the electro-optical device of the present invention is applied to a display that controls an electric field using an active switching element, a color display that can be easily viewed even in indoor light, has no viewing angle dependence, and has a contrast ratio that poses no problem in practical use can be obtained. I found out that it is possible

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

第1図;液晶電気光学装置の電気光学応答特性図 1・・・・・・入力波形 2・・・・・・電気光学応答特性 5・・・・・・選択時(低周波電界印加時)の透過率4
・・・・・・非選択時(高周波電界印加時)の透過率 第2図:液晶電気光学装置のスイッチング特性図 第2図(α):単一周波数駆動時のスイッチング特性図 第2図(b):二周波駆動時のスイッチング特性図 1・・・・・・単一周波数駆動時の選択時の透゛過率の
低周波数電圧依存性(低周波電圧上昇 2・・・・・・単−周波数駆動時の選択時の透過率の低
周波数電圧依存性(低周波電圧下降) 5・・・・・・単−周波数駆動時の非選択時の透過率の
低周波数電圧依存性(低周及電圧上昇)4・・・・・・
単−周波数駆動時の非選択時の透過率の低周波数電圧依
存性(低周波電圧下降]5・・・・・・三周波数駆動時
の選択時の透過率の低周波電圧依存性 6・・・・・・三周波数駆動時の非選択時の透過率の低
周波電圧依存性 第5図(α)*(b)*(C):従来のコレステリッタ
ーネマチック相転移図 1・・・・・・プレナー組織 2・・・・・・ネマチック相 5・・・・・・フォーカルコニック組織筒4FA:従来
の電気光学応答特性図 1・・・・・・入力信号 2・・・・・・電気光学応答特性 第5図(α)、(b):液晶層の配向状態図1・・・・
・・グレナー組M(コレステリック相]2・・・・・・
ホメオトロピック組織(ネマチック相]第6図:液晶の
d電分散特性図 第7図(αン、(j)、(c):防眩ミラーの構成図 1・・・・・・入射光 2・・・・・・反射光 5・・・・・・透明ガラス基板 4・・・・・・反射層 #!8図: TPTキャラクタデスプレーの概要図第8
図(α): T1FTキャラクタディスグレーの斜視図 第8図(b):駆動信号成形図 1・・・・・・ガラス基板 2・・・・・・カラーフィルタ層 5・・・・・・共通電極 4・・・・・・石英基叡 5・・・・・・ゲート線 6・・・・・・ソース線 7・・・・・・画集電極 8・・・・・・ソース線入力のビデオ信号9・・・・・
・ゲート線入力信号 10・・・共通電極入力信号 第9図:M工M液晶ディスプレーの斜視図1・・・・・
・透明基板 2・・・・・・透明電極 5・・・・・・透明基板 4・・・・・パ画素電極 5・・・・・・データ線 6・・・・・・絶縁層 第10図:M工M液晶ディスプレーの駆動成形図 1・・・・・・ソース線入力信号 2・・・・・・データ線入力信号 3・・・・・・印7JFl界信号 4・・・・・・M工M累子の印加電界信号以上
Figure 1; Electro-optic response characteristic diagram of liquid crystal electro-optical device 1... Input waveform 2... Electro-optic response characteristic 5... When selected (when low frequency electric field is applied) Transmittance of 4
・・・・・・Transmittance when not selected (when high frequency electric field is applied) Figure 2: Switching characteristics diagram of liquid crystal electro-optical device Figure 2 (α): Switching characteristics diagram when driving with a single frequency Figure 2 ( b): Switching characteristics during dual frequency drive Figure 1: Low frequency voltage dependence of transmittance when selected during single frequency drive (Low frequency voltage increase 2: Single frequency drive) -Low frequency voltage dependence of transmittance when selected during frequency drive (low frequency voltage drop) 5...Low frequency voltage dependence of transmittance when not selected during single frequency drive (low frequency voltage drop) voltage increase) 4...
Low-frequency voltage dependence of transmittance when not selected during single-frequency drive (low-frequency voltage drop) 5... Low-frequency voltage dependence of transmittance when selected during three-frequency drive 6... ...Low frequency voltage dependence of transmittance during non-selection during three-frequency drive Figure 5 (α)*(b)*(C): Conventional cholesteritter nematic phase transition Figure 1...・Planar structure 2...Nematic phase 5...Focal conic structure tube 4FA: Conventional electro-optic response characteristic diagram 1...Input signal 2...Electro-optic Response characteristics Figure 5 (α), (b): Orientation state diagram of liquid crystal layer 1...
...Grenner group M (cholesteric phase) 2...
Homeotropic structure (nematic phase) Fig. 6: D-electrodispersion characteristic diagram of liquid crystal Fig. 7 (α, (j), (c): Structure diagram of anti-glare mirror 1... Incident light 2... ...Reflected light 5 ...Transparent glass substrate 4 ...Reflection layer #!8 Figure 8: Schematic diagram of TPT character display No. 8
Figure (α): Perspective view of T1FT character display gray Figure 8 (b): Drive signal formation diagram 1...Glass substrate 2...Color filter layer 5...Common Electrode 4...Quartz base 5...Gate line 6...Source line 7...Art collection electrode 8...Source line input video Signal 9...
・Gate line input signal 10...Common electrode input signal Figure 9: Perspective view of M engineering M liquid crystal display 1...
・Transparent substrate 2...Transparent electrode 5...Transparent substrate 4...Pixel electrode 5...Data line 6...Insulating layer 10th Figure: Driving formation of M liquid crystal display Diagram 1... Source line input signal 2... Data line input signal 3... Mark 7 JFl field signal 4...・More than the applied electric field signal of M-engine M-seiko

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一対の基板間にコレステリック相を形成する液晶
組成物を保持せしめ上記基板上に上記液晶組成物のコレ
ステリック−ネマテック相転移を電界制御する手段を設
けた液晶電気光学装置において、前記液晶組成物が誘電
異方性が零となる交差周波数より低い周波数では上記誘
電異方性が正、前記交差周波数より高い周波数では負と
なる液晶組成物であり、上記液晶組成物に上記交差周波
数より低い周波数電界と高い周波数電界を印加し上記液
晶組成物の相転移を制御することを特徴とする液晶電気
光学装置。
(1) A liquid crystal electro-optical device in which a liquid crystal composition forming a cholesteric phase is held between a pair of substrates, and a means for controlling the cholesteric-nematec phase transition of the liquid crystal composition with an electric field is provided on the substrate. A liquid crystal composition in which the dielectric anisotropy is positive at frequencies lower than the crossing frequency at which the dielectric anisotropy becomes zero and negative at frequencies higher than the crossing frequency, A liquid crystal electro-optical device characterized in that a frequency electric field and a high frequency electric field are applied to control phase transition of the liquid crystal composition.
(2)上記液晶組成物が二色性色素を含有することを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の液晶電気光学装置
(2) The liquid crystal electro-optical device according to claim 1, wherein the liquid crystal composition contains a dichroic dye.
(3)上記電界制御する手段として基板上にアクティブ
スイッチング素子を設けたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の電気光学装置。
(3) The electro-optical device according to claim 1, wherein an active switching element is provided on the substrate as means for controlling the electric field.
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