JPS6250735A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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Publication number
JPS6250735A
JPS6250735A JP19078885A JP19078885A JPS6250735A JP S6250735 A JPS6250735 A JP S6250735A JP 19078885 A JP19078885 A JP 19078885A JP 19078885 A JP19078885 A JP 19078885A JP S6250735 A JPS6250735 A JP S6250735A
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JP
Japan
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liquid crystal
ferroelectric liquid
phase
crystal display
display device
Prior art date
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Pending
Application number
JP19078885A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsuyoshi Kamimura
強 上村
Shiyuuko Ooba
大庭 周子
Hiroyuki Onishi
博之 大西
Hisahide Wakita
尚英 脇田
Isao Oota
勲夫 太田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6250735A publication Critical patent/JPS6250735A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/141Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals

Abstract

PURPOSE:To realize a ferroelectric liquid crystal panel which is bright even in an area of thick cell thickness and has a small irregularity in color while reducing birefringence effect by forming a liquid crystal layer of ferrodielectric liquid crystal and forming a twisted structure between upper and lower opposite substrates. CONSTITUTION:The ferrodielectric liquid crystal panel consists of upper and lower polarizing plates 29, glass substrates 30, transparent electrodes 32, ferrodielectric liquid crystal 33, and spacers 34 for making the distance between the opposite substrates constant. Then, the ferrodielectric liquid crystal 33 uses a chiral smetic C phase, chiral smetic I phase, or chiral smetic J phase. The liquid crystal layer is oriented in a constant direction to the substrates 30 by the orientation control films 32 of the opposite substrates 30 to have the twisted structure. The orientation treatment of the orientation control films 32 is carried out by rubbing and the twist angle of the liquid crystal layer is 70-100 deg..

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は強誘電性液晶表示装置に関する。[Detailed description of the invention] Industrial applications The present invention relates to a ferroelectric liquid crystal display device.

従来の技術 液晶表示装置は軽量、薄型、低消費電力の点から広く用
いられている。しかし、通常、用いられているネマチッ
ク液晶は応答速度が遅いという問題点があった。
2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices are widely used because of their light weight, thinness, and low power consumption. However, the normally used nematic liquid crystal has a problem of slow response speed.

そのため最近、応答速度の速い強誘電性液晶が注目を浴
びてきている。
Therefore, recently, ferroelectric liquid crystals with fast response speed have been attracting attention.

以下、図面を参照しながら上述した従来の強誘電性液晶
について説明する。
The conventional ferroelectric liquid crystal described above will be described below with reference to the drawings.

第2図は強誘電性液晶分子の模式図である。強誘電性液
晶は通常、スメクチック液晶と呼ばれる、層構造を有す
る液晶である。分子は層の垂線方向に対してθだけ傾い
た構造を取っている。
FIG. 2 is a schematic diagram of ferroelectric liquid crystal molecules. Ferroelectric liquid crystals are usually called smectic liquid crystals and have a layered structure. The molecules have a structure tilted by θ with respect to the perpendicular direction of the layer.

また通常、強誘電性液晶はラセミ体でない光学活性な液
晶分子によって構成されている。
Further, ferroelectric liquid crystals are usually composed of optically active liquid crystal molecules that are not racemic.

第2図に示すように強誘電性液晶分子は分子の長軸に垂
直な方向に自発分極となる永久双極子モーメントを有し
ており、カイラルスメクチックC相においては第2図の
円錐形(以下コーンと呼ぶ)の外側を自由に動くことが
できる。またコーンの中心点0より液晶分子に対して下
したベクトルをCダイレクタ−と呼ぶ。
As shown in Figure 2, ferroelectric liquid crystal molecules have a permanent dipole moment that is spontaneously polarized in the direction perpendicular to the long axis of the molecule, and in the chiral smectic C phase, the conical shape (hereinafter referred to as can move freely outside the cone (called a cone). Also, the vector drawn from the center point 0 of the cone toward the liquid crystal molecules is called a C director.

カイラルスメクチックC相ではこのCダイレクタ−はコ
ーンの外側を自由に動くことができる。
In the chiral smectic C phase, this C director can move freely outside the cone.

第2図において5は液晶分子、6は永久双極子、7はC
ダイレフクー、8はコーン、9は層構造、10は層法線
方向、1)は傾き角θを示している。
In Figure 2, 5 is a liquid crystal molecule, 6 is a permanent dipole, and 7 is C
8 is a cone, 9 is a layer structure, 10 is a layer normal direction, and 1) is an inclination angle θ.

次に強誘電性液晶における動作原理について図を用いて
説明する。
Next, the operating principle of a ferroelectric liquid crystal will be explained using figures.

第3図+al、 (b)、 (C)は従来の強誘電性液
晶の動作原理を示すものである。
Figures 3+al, (b) and (C) show the operating principle of a conventional ferroelectric liquid crystal.

第3図(a+は電圧無印加の状態を強誘電性液晶モノド
メインセルの配向を模式化したものである。
FIG. 3 (a+ is a schematic representation of the orientation of a ferroelectric liquid crystal monodomain cell in a state where no voltage is applied.

第3図(a)で液晶層12はある一定の方向に揃ってい
るが、自発分極13はどちらの方向を向いても自由であ
るため分子14は層の垂線方向15に対して+θまたは
一〇のどちらを向いても安定である。第3図(blは紙
面に垂直に上から下に電界16を印加したときの液晶分
子の状態を模式化したものである。
In FIG. 3(a), the liquid crystal layer 12 is aligned in a certain direction, but since the spontaneous polarization 13 is free to face in either direction, the molecules 14 are aligned at +θ or aligned with respect to the perpendicular direction 15 of the layer. It is stable no matter which direction you turn. FIG. 3 (bl) is a schematic representation of the state of liquid crystal molecules when an electric field 16 is applied from top to bottom perpendicular to the plane of the paper.

このとき自発分極は電界方向に揃い分子は+θ力方向全
て傾く、上下の偏光板を90°に交叉してお(と下側の
偏光子の偏光軸17は分子に対して平行になっているた
め、偏光子を通った直線偏光は複屈折効果を受けず、そ
のまま方位を変えず直線偏光のまま進み上側の検光子1
8によって遮られる。
At this time, the spontaneous polarization is aligned in the direction of the electric field, and the molecules are tilted in all +θ force directions. Therefore, the linearly polarized light that has passed through the polarizer is not affected by the birefringence effect and continues as linearly polarized light without changing its direction until it reaches the upper analyzer 1.
Blocked by 8.

これにより第3図山)で暗状態を得ることができる。As a result, a dark state can be obtained at the peak in Figure 3).

第3図(C1は紙面に垂直に下から上に電界19を印加
したときの液晶分子の状態を模式化したものである。こ
のとき分子は第3図(b)とは逆に一θ方向に全て傾く
こととなる、よって偏光子の偏光軸と分子軸は2θだけ
ずれることとなる。この結果、複屈折効果により入射偏
光は一般に楕円偏光となり、下側の検光子を透過するこ
とができる。
Figure 3 (C1 is a schematic representation of the state of liquid crystal molecules when an electric field 19 is applied from bottom to top perpendicular to the paper surface.At this time, the molecules move in one θ direction, contrary to Figure 3(b). Therefore, the polarization axis of the polarizer and the molecular axis are shifted by 2θ.As a result, due to the birefringence effect, the incident polarized light generally becomes elliptically polarized light, which can be transmitted through the analyzer below. .

このときの透過光強度Iは次式によって与えられる。The transmitted light intensity I at this time is given by the following equation.

1 = It sin”4θ X5in” (πΔnd/λ)  −(1)ここでΔn
は強誘電性液晶の屈折率の異方性、1、は偏光子を通っ
た後の入射光強度、λは波長、θは液晶分子の傾き角、
dは液晶層の厚みを表している。この表示方式は一般に
複屈折モードと呼ばれている。
1 = It sin"4θ X5in" (πΔnd/λ) - (1) where Δn
is the anisotropy of the refractive index of the ferroelectric liquid crystal, 1 is the incident light intensity after passing through the polarizer, λ is the wavelength, θ is the tilt angle of the liquid crystal molecules,
d represents the thickness of the liquid crystal layer. This display method is generally called birefringence mode.

この弐を人間の眼によって感じる明るさの量である輝度
(Y値)表すと次式のようになる。
When this second is expressed as luminance (Y value), which is the amount of brightness perceived by the human eye, the following equation is obtained.

Y=1 / Ko lx  [S (λ)・I(λ)・
y(λ)ldλ□(2) 但し、S(λ):光源の分光分布 ■ (λ)−強誘電性液晶パネルの分光分布y(λ):
視感度曲線 積分範囲:  380nm〜700nmこのY値をAn
d(位相差)に対して計算式によりプロットしたものを
第4図に示す。このとき傾き角θは最も明るい状態をと
るように0 =22.5 ’とした。
Y=1/Kolx [S (λ)・I(λ)・
y(λ)ldλ□(2) However, S(λ): Spectral distribution of light source ■ (λ) - Spectral distribution of ferroelectric liquid crystal panel y(λ):
Visibility curve integral range: 380 nm to 700 nm This Y value is An
FIG. 4 shows a plot of d (phase difference) using a calculation formula. At this time, the tilt angle θ was set to 0 = 22.5' to obtain the brightest state.

第4図より、And(位相差)によりY値が大きく変化
することがわかる。また、このときセル厚むらによる色
差ΔE*(セル厚むらによる色むらを表す)をAndに
対してプロットしたものを第5図に示す。第5図におい
てセル厚むらは0.2μmとして計算した。色差の計算
はCI ELAB均等色差空間を用いて次式によって行
った。
From FIG. 4, it can be seen that the Y value changes greatly depending on And (phase difference). Further, FIG. 5 shows a plot of the color difference ΔE* (representing color unevenness due to cell thickness unevenness) due to cell thickness unevenness at this time versus And. In FIG. 5, the cell thickness unevenness was calculated assuming 0.2 μm. The color difference was calculated using the CI ELAB uniform color difference space using the following equation.

ΔE*=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb * 
) t ] l / 2 − (3)但し、 L * = 1)6 (Y/ Yo )”’  16a
 *−500[(X/Xo)I/” (Y/Yo )”’] b * = 200 [(Y/ Yo )””−(Z/
Zo )”’] ここでX。、Yo、Zoは基準白色面の三刺激値であり
、x、y、zは測色物の三刺激値を示している。ΔL*
、Δa*、Δb*は異なる測色物における(、*、  
a*、  b*の差を示しており、ここではあるセル厚
(d)とそれより0.2μm厚いセル(d+0.2μm
)との差を示している。第4図、第5図より、最も明る
く、色差(色むら)の小さいΔnd(位相差)は約0.
28μmであることがわかる。強誘電性液晶の複屈折の
異方性(Δn)は通常、0.13〜0.18であるため
セル厚は1.5〜2.2μm程度と非常に薄くする必要
があることがわかる。 ′ 次に従来の表示方式を用いたメモリー効果のある強誘電
性液晶パネルにおける一般的な輝度−電圧曲線(以下、
B−V曲線とする)を第6図に示す。第6図において横
軸は時間(1)であり、縦軸は電圧(■)、あるいは輝
度(B)である。上図は印加した電圧波形であり、下図
は対応する輝度曲線である。第6図を電圧波形の順に従
って説明するとまず正極性の電圧が印加されると分子は
一方向に揃い明状態が得られる。次に電圧が無印加(0
■)のときメモリー効果のため輝度は変化せず明状態の
ままである。次に負極性の電圧が印加されると正極性の
電圧が印加されたときと逆方向に分子は揃い暗状態が得
られる。この図より電圧の極性によって明暗が与えられ
ることがわかる。
ΔE*=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*
) t ] l / 2 − (3) However, L * = 1) 6 (Y/ Yo )”' 16a
*-500 [(X/Xo)I/"(Y/Yo)"'] b * = 200 [(Y/ Yo)""-(Z/
Zo)"'] Here, X., Yo, and Zo are the tristimulus values of the reference white surface, and x, y, and z indicate the tristimulus values of the colorimetric object.ΔL*
, Δa*, Δb* are (, *,
It shows the difference between a* and b*, and here, a certain cell thickness (d) and a cell 0.2 μm thicker than that (d+0.2 μm
). From FIGS. 4 and 5, the brightest Δnd (phase difference) with the smallest color difference (color unevenness) is approximately 0.
It can be seen that the diameter is 28 μm. It can be seen that since the birefringence anisotropy (Δn) of ferroelectric liquid crystal is usually 0.13 to 0.18, the cell thickness needs to be very thin, about 1.5 to 2.2 μm. 'Next, the general brightness-voltage curve (hereinafter referred to as
BV curve) is shown in FIG. In FIG. 6, the horizontal axis is time (1), and the vertical axis is voltage (■) or brightness (B). The upper figure is the applied voltage waveform, and the lower figure is the corresponding brightness curve. Fig. 6 will be explained in accordance with the order of the voltage waveforms. First, when a positive voltage is applied, the molecules align in one direction and a bright state is obtained. Next, no voltage is applied (0
In the case of (2), the brightness does not change due to the memory effect and remains in the bright state. Next, when a negative voltage is applied, the molecules align in the opposite direction to when a positive voltage is applied, resulting in a dark state. From this figure, it can be seen that brightness and darkness are given by the polarity of the voltage.

これは強誘電性液晶の原理からもわかることであ° る
This can also be understood from the principle of ferroelectric liquid crystals.

参考文献(福田敦夫、竹添秀夫1.近藤克己、:強誘電
性液晶を使った高速ディスプレイ、オプトロニクス、9
号、64頁、1983年)発明が解決しようとする問題
点 しかしながら上記の構成の表示パネルでは明るさ、ある
いは色むらを考えると2μm程度の非常に薄い均一なセ
ル厚にしなければならないというセル製作上の問題点が
あった。
References (Atsuo Fukuda, Hideo Takezoe 1. Katsumi Kondo: High-speed display using ferroelectric liquid crystal, Optronics, 9
Issue, p. 64, 1983) Problems to be Solved by the Invention However, in the display panel with the above structure, in order to prevent brightness or color unevenness, cell manufacturing requires a very thin and uniform cell thickness of about 2 μm. I had the above problem.

また表示パネルの明暗は電圧極性によって決るため明暗
それぞれの状態を保持するために同じ極性の電圧を印加
し続けると直流電圧成分がかがり液晶の寿命が短くなる
ため、直流電圧成分を補償するような電圧(リセットパ
ルス)を表示とは別に印加しなければならないという問
題点があった。
In addition, the brightness of the display panel is determined by the voltage polarity, so if you continue to apply voltages of the same polarity to maintain the bright and dark states, the DC voltage component will darken and the life of the liquid crystal will be shortened. There was a problem in that a voltage (reset pulse) had to be applied separately from the display.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため本発明の液晶表示装置は対向
する基板間で強誘電性液晶がねじれ構造を有していると
いう構成を備えたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the liquid crystal display device of the present invention has a configuration in which ferroelectric liquid crystal has a twisted structure between opposing substrates.

作用 本発明は強誘電性液晶がねじれ構造を有することで複屈
折効果を少なくし、明るく、色むらの少ない強誘電性液
晶パネルを提供するものである。
Function The present invention provides a ferroelectric liquid crystal panel that is bright and has less color unevenness by reducing the birefringence effect due to the twisted structure of the ferroelectric liquid crystal.

以下、カイラルスメクチックC相を例にとって本発明の
詳細な説明する。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail by taking the chiral smectic C phase as an example.

カイラルスメクチックC相において分子は第2図に示し
たようにコーンの回りを自由に動くことができる。この
ため適当な基板配向処理を行うことで基板間でねじれ構
造を取らせることができる。
In the chiral smectic C phase, molecules can move freely around the cone as shown in FIG. Therefore, by performing appropriate substrate alignment processing, a twisted structure can be created between the substrates.

第1図にこのねじれ構造を示す。Figure 1 shows this twisted structure.

第1図で1は強誘電性液晶分子、2は対向基板を表して
いる。これより、強誘電性液晶分子はコーンの外側を回
りながらねじれており、上基板の分子3と下基板で分子
4は2θ(θは傾き角)だけ方位がずれていることがわ
かる。
In FIG. 1, numeral 1 represents ferroelectric liquid crystal molecules, and numeral 2 represents a counter substrate. From this, it can be seen that the ferroelectric liquid crystal molecules are twisted while going around the outside of the cone, and the orientations of molecules 3 on the upper substrate and molecules 4 on the lower substrate are shifted by 2θ (θ is the tilt angle).

このようなねじれ構造を有しており、偏光子、検光子の
偏光軸がそれぞれ上下基板の分子に平行に配置している
場合の透過率は次式のように表される。
When the polarizer has such a twisted structure and the polarization axes of the polarizer and analyzer are respectively arranged parallel to the molecules of the upper and lower substrates, the transmittance is expressed by the following equation.

1=I+sin”[θo sin” (1+ u” )
””]/ (1+ u ” )  −(4) 但し、U−πΔn、d/θ。λ ここでθ。はねじれ角(すなわち2θ)、Δn0はコー
ンの外側を回るときの液晶分子の傾き角を考慮したとき
の見掛けの複屈折異方性をあられしている。この式より
Δnodに対して輝度(Y値)をプロットしたものを第
7図に示す。このときねじれ角は90°として計算した
。またセル厚むらによる色むらであるΔE*をΔno 
dに対してプロットしたものを第8図に示す。このとき
セル厚むらは0.2μ°mとした。計算方法は式(3)
と同じである。第7図よりΔno dが0.5μmあた
りとi、。
1=I+sin” [θo sin” (1+ u”)
""]/ (1+ u ") - (4) However, U-πΔn, d/θ.λ Here, θ. is the twist angle (i.e. 2θ), and Δn0 is the tilt angle of the liquid crystal molecules when turning around the outside of the cone. The apparent birefringence anisotropy is calculated when considering In addition, ΔE*, which is color unevenness due to cell thickness unevenness, was changed to Δno
Fig. 8 shows a plot against d. At this time, the cell thickness unevenness was set to 0.2 μm. The calculation method is formula (3)
is the same as From FIG. 7, Δno d is around 0.5 μm.

μm以上で明るい領域があることがわかる。また第8図
よりこれらの領域では色差ΔE*も小さいことがわかる
。強誘電性液晶のΔn、を約0.15とするセル厚とし
て適当な厚さは約3.6μmと6.6μm以上というこ
とになり、従来の複屈折方式に比べてより厚いセル厚で
用いることができる。
It can be seen that there is a bright region above μm. Furthermore, it can be seen from FIG. 8 that the color difference ΔE* is also small in these areas. The appropriate cell thickness for a ferroelectric liquid crystal with Δn of about 0.15 is approximately 3.6 μm, which is 6.6 μm or more, which is thicker than the conventional birefringence method. be able to.

次に、図を用いて本発明の表示原理を説明する。Next, the display principle of the present invention will be explained using figures.

第9図fa)は電圧の印加されていない状態のねじれ構
造を有する強誘電性液晶パネルの分子の状態をあられし
ている。強誘電性液晶分子20はコーン21にそって上
下基板のあいだで20だけ一様にねじれている。ここで
は簡単のためねじれ角(2θ)を90度とする。このと
き偏光子の偏光軸22を下側の基板23の液晶分子に並
行に配置する。すると偏光子を通った直線偏光は位相差
(Δno d)がある程度大きい領域であればねじれに
そって直線偏光のまま伝播していくことになる。(この
領域をwave guide regimeと呼ぶ。)
2θだけねじれた直線偏光は上側の基板24で液晶分子
にそったまま出射される。このとき検光子の偏光軸25
を上側の基板の液晶分子に並行に置くと直線偏光はその
まま遮られずに出射され明状態を得ることができる。こ
こで偏光子と検光子はねじれ角(2θ)の角度をもつこ
ととなる。
FIG. 9fa) shows the molecular state of a ferroelectric liquid crystal panel having a twisted structure in a state where no voltage is applied. The ferroelectric liquid crystal molecules 20 are uniformly twisted by 20 along the cone 21 between the upper and lower substrates. Here, for simplicity, the twist angle (2θ) is assumed to be 90 degrees. At this time, the polarization axis 22 of the polarizer is arranged parallel to the liquid crystal molecules of the lower substrate 23. Then, the linearly polarized light that has passed through the polarizer will propagate as linearly polarized light along the twist if the phase difference (Δno d) is large to some extent. (This area is called the wave guide regime.)
The linearly polarized light twisted by 2θ is emitted from the upper substrate 24 along the liquid crystal molecules. At this time, the polarization axis 25 of the analyzer
When placed parallel to the liquid crystal molecules of the upper substrate, the linearly polarized light is emitted without being blocked and a bright state can be obtained. Here, the polarizer and analyzer have an angle of torsion angle (2θ).

第9図(blは上基板から下基板に向けて電界26が印
加されたときの分子の状態を表したものである。
FIG. 9 (bl represents the state of molecules when an electric field 26 is applied from the upper substrate to the lower substrate.

強誘電性液晶分子は自発分極性永久双極子27を有して
いるため電界の向きにそれらは揃おうとする。
Since the ferroelectric liquid crystal molecules have spontaneous polarizable permanent dipoles 27, they tend to align in the direction of the electric field.

そのため上下基板間のねじれはほどかれ第9図(blの
ように分子は一方向に揃うことになる。このとき偏光子
23を通った直線偏光は分子に並行に入射し複屈折を受
けずに方位も変えずそのまま進む。
Therefore, the twist between the upper and lower substrates is unraveled, and the molecules align in one direction as shown in Figure 9 (bl).At this time, the linearly polarized light that has passed through the polarizer 23 enters the molecules in parallel and is not subjected to birefringence. Keep going without changing direction.

そのため出射側の検光子の偏光軸とはねじれ角(2θ=
90’)だけずれており90度の場合にはクロスニコル
となり遮られ暗状態が得られる。
Therefore, the polarization axis of the analyzer on the output side is the torsion angle (2θ=
If the beam is shifted by 90') and the angle is 90 degrees, it becomes a crossed nicol and is blocked, resulting in a dark state.

第9図(C)は上下基板の下から上に向かう電界28が
印加された場合の分子の状態を表したものである。この
場合も同様に双極子は電界方向に揃おうとし第9図(b
lとは逆の方向に一様にそろうこととなる。この場合偏
光子を通った直線偏光は液晶分子に直角に入射し先程同
様、複屈折を受けずに方位も変えずそのまま進む。その
ため検光子で遮られ暗状態が得られる。
FIG. 9(C) shows the state of molecules when an electric field 28 is applied from the bottom to the top of the upper and lower substrates. In this case as well, the dipoles tend to align in the direction of the electric field, and as shown in Fig. 9 (b
They will be uniformly aligned in the opposite direction to l. In this case, the linearly polarized light that has passed through the polarizer is incident on the liquid crystal molecules at right angles, and as before, it does not undergo birefringence and travels as it is without changing its direction. Therefore, it is blocked by the analyzer and a dark state is obtained.

このように電圧の極性に表示の明暗が異存しないため直
流電圧成分を補償するような電圧(リセットパルス)を
表示とは別に設ける必要はない。
In this way, since the brightness and darkness of the display does not depend on the polarity of the voltage, there is no need to provide a voltage (reset pulse) that compensates for the DC voltage component separately from the display.

実施例 本発明の実施例を図を用いて説明する。Example Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

最初に本実施例で用いた強誘電性液晶パネルの構造を第
10図に示す。ここで29は上下の偏光板、30は上下
のガラス基板、31は透明電極、32は配向処理を施し
た有機高分子膜、33は強誘電性液晶相、34は対向基
板間の距離(セル厚)を一定にさせるためのスペーサー
を表している。このように対向電極間に強誘電性液晶を
封入し強誘電性液晶パネルを作成した。
First, FIG. 10 shows the structure of the ferroelectric liquid crystal panel used in this example. Here, 29 is an upper and lower polarizing plate, 30 is an upper and lower glass substrate, 31 is a transparent electrode, 32 is an organic polymer film subjected to alignment treatment, 33 is a ferroelectric liquid crystal phase, and 34 is a distance between opposing substrates (cell It represents a spacer to keep the thickness constant. In this way, a ferroelectric liquid crystal panel was created by sealing ferroelectric liquid crystal between the opposing electrodes.

実験に用いた強誘電性液晶材料はエステル系の温度範囲
がO′C〜58℃まで強誘電性を示す液晶材料を用いて
行った。下に用いた強誘電性液晶の相転移温度を示す。
The ferroelectric liquid crystal material used in the experiment was an ester-based liquid crystal material exhibiting ferroelectricity in the temperature range from O'C to 58C. The phase transition temperature of the ferroelectric liquid crystal used below is shown.

Cr −m−→S m C* −→Ch −−一→I 
s 。
Cr −m−→S m C* −→Ch −−1→I
s.

〜0℃     58℃   88°にこで、Cr  
:結晶相 SmC*:スメクチックCカイラル相 Ch   :コレステリノク相 Iso  :等方性液体 また、この液晶の複屈折異方性(Δn)はセナルモン型
コンペンセイターを用いて測定したところ0、14であ
った。
~0℃ 58℃ 88℃ Nicode, Cr
: Crystalline phase SmC * : Smectic C Chiral phase Ch : Cholesterinochastic phase Iso : Isotropic liquid Also, the birefringence anisotropy (Δn) of this liquid crystal was 0.14 when measured using a Senarmont type compensator. Ta.

配向方法はガラス基板上に設けた有機高分子膜をラビン
グし、液晶注入後、100°Cまでパネルを加熱し等方
性液体とした後、ゆっくりと徐冷する(0.6℃/m1
n)ことによりスメクチックCカイラル相のモノドメイ
ンを得た。
The orientation method involves rubbing the organic polymer film provided on the glass substrate, heating the panel to 100°C after injecting the liquid crystal to make it an isotropic liquid, and then slowly cooling it (0.6°C/m1).
n), a smectic C chiral phase monodomain was obtained.

次に本実施例の強誘電性液晶パネルのラビング軸と偏光
板の偏光軸の方向について図を用いて説明する。第1)
図において配向処理は上側の基板に施されたラビング軸
(rl)35と下側の基板に施されたラビング軸(rz
)36とが(頃き角の2倍(2θ)の角度をなすように
なされている。これはねじれ構造をより安定にするため
に行ったものである。偏光軸の方向は上側の偏光軸(p
、)37と下側の偏光軸(pg)38がクロスニコルと
なるように設定した。このため生じるラビング軸と偏光
軸とのずれ角[α=(90°−θ)/2]はそれぞれ上
下で同じになるように設定した。本実施例で用いた強誘
電性液晶材料では傾き角(θ)が42度(25℃)であ
ったため上下基板のラビング軸のなす角は84°とした
。上下の偏光板はクロスニコル(90@”)となるよう
に設定したので偏光板の貼り方としては上下の偏光軸が
上下のラビング軸に対してそれぞれ3度ずつ[α=(9
0@−2θ)/2]外側にずれるように行った。
Next, the directions of the rubbing axis of the ferroelectric liquid crystal panel of this example and the polarization axis of the polarizing plate will be explained using figures. 1st)
In the figure, the alignment treatment is performed by rubbing axis (rl) 35 applied to the upper substrate and rubbing axis (rz
) 36 is made to form an angle twice (2θ) as the rotation angle. This was done to make the twisted structure more stable. The direction of the polarization axis is the upper polarization axis. (p
, ) 37 and the lower polarization axis (pg) 38 were set to be crossed Nicols. For this reason, the deviation angle [α=(90°−θ)/2] between the rubbing axis and the polarization axis was set to be the same on the upper and lower sides, respectively. Since the ferroelectric liquid crystal material used in this example had a tilt angle (θ) of 42 degrees (25° C.), the angle formed by the rubbing axes of the upper and lower substrates was 84 degrees. The upper and lower polarizing plates were set to be crossed nicols (90@”), so the way to attach the polarizing plates was to set the upper and lower polarizing axes to the upper and lower rubbing axes by 3 degrees [α = (9
0@-2θ)/2] so as to shift outward.

実施例、■ B−V曲線の測定に用いた光学実験系を第12図に示す
。第12図において光源39より発せられた白色光は偏
光子40を通り液晶セル41に直線偏光として入射した
後、検光子42を通って集光レンズ43によって集光さ
れ光電子倍増管44で感知され、ストレージオシロ45
によりB−V曲線として測定される。なお液晶セルには
プログラマブルパルスジェネレーター46により任意の
波形を加えることができるようにした。
Examples, (1) The optical experimental system used for measuring the BV curve is shown in FIG. In FIG. 12, white light emitted from a light source 39 passes through a polarizer 40 and enters a liquid crystal cell 41 as linearly polarized light, passes through an analyzer 42, is focused by a condensing lens 43, and is sensed by a photomultiplier tube 44. , storage oscilloscope 45
It is measured as a BV curve. Note that an arbitrary waveform can be applied to the liquid crystal cell by a programmable pulse generator 46.

このような実験系において前述の構成を有する強誘電性
液晶パネルのB・−7曲線を測定した。また強誘電性液
晶パネルのセル厚は8μmのものを用いた。
In such an experimental system, the B-7 curve of the ferroelectric liquid crystal panel having the above-mentioned configuration was measured. Further, the cell thickness of the ferroelectric liquid crystal panel used was 8 μm.

得られたB−V曲線を第13図に示す。第13図におい
て横軸は時間(1)であり、縦軸は電圧(V)あるいは
輝度(B)である。上図は印加した電圧波形であり、下
図は対応する輝度曲線である。第13図を電圧波形の順
に従って説明するとまずパルス高さ+IOV、幅50抛
Sの電圧が印加されたときに輝度は約1%と少な(暗状
態が得られた。次に電圧が無印加(OV)のとき輝度は
約26%と大きく明状態が得られた。次に−10V 、
  500m5の電圧が印加されると+lO■の電圧が
印加されたときと同様、輝度は約26%あり明状態が得
られた。
The obtained BV curve is shown in FIG. In FIG. 13, the horizontal axis is time (1), and the vertical axis is voltage (V) or brightness (B). The upper figure is the applied voltage waveform, and the lower figure is the corresponding brightness curve. To explain Fig. 13 according to the order of the voltage waveforms, first, when a voltage of pulse height + IOV and width of 50 S was applied, the brightness was as low as about 1% (a dark state was obtained. Next, when no voltage was applied) (OV), the brightness was about 26%, and a bright state was obtained.Next, -10V,
When a voltage of 500 m5 was applied, the brightness was about 26% and a bright state was obtained, similar to when a voltage of +1O2 was applied.

このことより本発明は電圧の極性によらず明暗を表示で
きることがわかる。
This shows that the present invention can display brightness and darkness regardless of the polarity of the voltage.

実施例、2 種々のセル厚の強誘電性液晶パネルの無電界時の輝度を
色彩光度計により測定した。第14図にセル厚と輝度の
関係を示す。
Example 2 The brightness of ferroelectric liquid crystal panels with various cell thicknesses in the absence of an electric field was measured using a colorimeter. FIG. 14 shows the relationship between cell thickness and brightness.

第14図よりセル厚が約4μm辺りと8μm以上で明る
い領域が存在することがわかる。
It can be seen from FIG. 14 that there are bright regions when the cell thickness is around 4 μm and 8 μm or more.

これは前述の計算による輝度の曲線(実線)とだいたい
一致しており、このことからセル厚むらによる色らも小
さいことがわかる。
This roughly matches the brightness curve (solid line) calculated as described above, and from this it can be seen that the color difference due to the unevenness of the cell thickness is also small.

発明の効果 本発明は強誘電性液晶パネルにおいて液晶層が上下基板
間でねじれ構造を有することで複屈折効果を少なくし、
セル厚の厚い領域でも明るく色むらの少ない強誘電性液
晶パネルを実現することができる。また電圧の極性によ
らず明暗を表示できるためリセットパルスを設ける必要
のない強誘電性液晶パネルを実現することができる。
Effects of the Invention The present invention provides a ferroelectric liquid crystal panel in which the liquid crystal layer has a twisted structure between the upper and lower substrates, thereby reducing the birefringence effect.
It is possible to realize a ferroelectric liquid crystal panel that is bright and has little color unevenness even in areas with thick cells. Furthermore, since brightness and darkness can be displayed regardless of the polarity of the voltage, it is possible to realize a ferroelectric liquid crystal panel that does not require a reset pulse.

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

第1図は強誘電性液晶のねじれ構造を表す模式図、第2
図は強誘電性液晶分子の動作範囲を示すコーンを表す模
式図、第3図は従来の強誘電性液晶の表示方式を表す模
式図、第4図は従来の強誘電性液晶パネルにおいて位相
差(Δnd)に対して輝度をプロットした特性図、第5
図は従来の強誘電性液晶パネルにおいて位相差(Δnd
)に対して色差をプロットした特性図、第6図は従来の
強誘電性液晶パネルにおいて電圧に対する輝度の変化を
表す図、第7図はねじれ構造を有する強誘電性液晶パネ
ルにおいて位相差(ΔnQ d)に対して輝度をプロッ
トした特性図、第8図はねじれ構造を有する強誘電性液
晶パネルにおいて位相差(Δno a)に対して色差を
プロットした特性図、第9図はねじれ構造を有する強誘
電性液晶パネルの表示原理を表す原理図、第10図は実
施例で用いた強誘電性液晶パネルの構造を表す斜視図、
第1)図は実施例の強誘電性液晶パネルのラビング方向
と偏光軸の方向を示す図、第12図は実施例で用いた光
学測定装置の概略図、第13図はねじれ構造を有する強
誘電性液晶パネルの電圧に対する輝度の変化を表す図、
第14図はねじれ構造を有する強誘電性液晶パネルのセ
ル厚に対して測定した輝度をプロットした図である。 1.3.4・・・・・・強誘電性液晶分子、2・・・・
・・対向基板。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名第1図 第2図 第3図 ΔE(どlbす (0L、υ) 斜                        
  8tN            〜       
     (すo          5      
  5         偽第6図 狩開 0.2    (J、4   6.6   0.θ  
 /、0    /、2第8図    47′1侠″2 Q、4   0.6    1)、8     f、0
     /、2ム7taLiOL惰2 第10図 第1)図 第12区 第13図 第14図 cl (tL飢う
Figure 1 is a schematic diagram showing the twisted structure of ferroelectric liquid crystal, Figure 2
The figure is a schematic diagram showing a cone indicating the operating range of ferroelectric liquid crystal molecules, Figure 3 is a schematic diagram showing a conventional ferroelectric liquid crystal display method, and Figure 4 is a diagram showing a phase difference in a conventional ferroelectric liquid crystal panel. Characteristic diagram plotting brightness against (Δnd), 5th
The figure shows the phase difference (Δnd) in a conventional ferroelectric liquid crystal panel.
), Figure 6 is a graph showing the change in brightness versus voltage in a conventional ferroelectric liquid crystal panel, and Figure 7 is a graph showing the change in brightness with respect to voltage in a ferroelectric liquid crystal panel with a twisted structure. d), Figure 8 is a characteristic diagram in which color difference is plotted against retardation (Δno a) in a ferroelectric liquid crystal panel with a twisted structure, and Figure 9 is a characteristic diagram in which color difference is plotted against the phase difference (Δno a) in a ferroelectric liquid crystal panel with a twisted structure. A principle diagram showing the display principle of a ferroelectric liquid crystal panel, FIG. 10 is a perspective view showing the structure of the ferroelectric liquid crystal panel used in the example,
Figure 1) is a diagram showing the rubbing direction and polarization axis direction of the ferroelectric liquid crystal panel of the example, Figure 12 is a schematic diagram of the optical measurement device used in the example, and Figure 13 is a diagram showing the direction of the rubbing direction and polarization axis of the ferroelectric liquid crystal panel of the example. A diagram showing the change in brightness with respect to voltage of a dielectric liquid crystal panel,
FIG. 14 is a diagram in which the measured brightness is plotted against the cell thickness of a ferroelectric liquid crystal panel having a twisted structure. 1.3.4... Ferroelectric liquid crystal molecules, 2...
...Counter board. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao (1 person) Figure 1 Figure 2 Figure 3 ΔE (Dolbs (0L, υ))
8tN ~
(so 5
5 False Figure 6 Karikai 0.2 (J, 4 6.6 0.θ
/, 0 /, 2 Fig. 8 47'1 侠″2 Q, 4 0.6 1), 8 f, 0
/, 2mu7taLiOLina2 Fig. 10 Fig. 1) Fig. 12 Section 13 Fig. 14 cl (tL Hunger

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)液晶層を対向する電極を有した一対の基板間に挟
持してなる液晶表示装置において前記液晶層が強誘電性
液晶であり、かつ上下の対向基板間でねじれ構造を有す
ることを特徴とする液晶表示装置。
(1) A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates having opposing electrodes, characterized in that the liquid crystal layer is a ferroelectric liquid crystal and has a twisted structure between the upper and lower opposing substrates. A liquid crystal display device.
(2)強誘電性液晶がカイラルスメクチックC相または
カイラルスメクチックI相あるいはカイラルスメクチッ
クJ相であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の液晶表示装置。
(2) The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the ferroelectric liquid crystal is a chiral smectic C phase, a chiral smectic I phase, or a chiral smectic J phase.
(3)液晶層が対向基板の配向制御膜によって基板に対
して一定の方向付けがされ、ねじれ構造を有することを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の液晶表示装置。
(3) The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal layer is oriented in a fixed direction with respect to the substrate by an alignment control film of the counter substrate and has a twisted structure.
(4)配向制御膜がラビングによってなされることを特
徴とする特許請求の範囲第3項記載の液晶表示装置。
(4) The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the alignment control film is formed by rubbing.
(5)液晶層のねじれ角が70°から100°であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第4項のいず
れかに記載の液晶表示装置。
(5) The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4, wherein the liquid crystal layer has a twist angle of 70° to 100°.
(6)液晶層が多色性を示す液晶層か、または多色性色
素を溶解させた液晶組成物からなることを特徴とする特
許請求の範囲第1項または第3項に記載の液晶表示装置
(6) The liquid crystal display according to claim 1 or 3, wherein the liquid crystal layer is composed of a liquid crystal layer exhibiting pleochroism or a liquid crystal composition in which a pleochroic dye is dissolved. Device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0611456A1 (en) * 1991-11-08 1994-08-24 Bell Communications Research, Inc. Twisted ferroelectric liquid crystal modulator
JPH07333616A (en) * 1994-05-31 1995-12-22 Samsung Electron Devices Co Ltd Ferroelectric liquid crystal display device
JP2001100200A (en) * 1999-09-13 2001-04-13 Samsung Sdi Co Ltd Reflective liquid crystal display device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0611456A1 (en) * 1991-11-08 1994-08-24 Bell Communications Research, Inc. Twisted ferroelectric liquid crystal modulator
EP0611456A4 (en) * 1991-11-08 1994-12-14 Bell Communications Res Twisted ferroelectric liquid crystal modulator.
JPH07333616A (en) * 1994-05-31 1995-12-22 Samsung Electron Devices Co Ltd Ferroelectric liquid crystal display device
JP2001100200A (en) * 1999-09-13 2001-04-13 Samsung Sdi Co Ltd Reflective liquid crystal display device

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