JPH0422492B2 - - Google Patents

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JPH0422492B2
JPH0422492B2 JP60090124A JP9012485A JPH0422492B2 JP H0422492 B2 JPH0422492 B2 JP H0422492B2 JP 60090124 A JP60090124 A JP 60090124A JP 9012485 A JP9012485 A JP 9012485A JP H0422492 B2 JPH0422492 B2 JP H0422492B2
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liquid crystal
voltage
stable orientation
crystal molecules
signal
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Akira Tsuboyama
Shinjiro Okada
Osamu Taniguchi
Masahiko Enari
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Canon Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、表示装置や液晶−光シヤツタアレイ
等に適用する液晶装置に関し、詳しくは表示特性
と駆動特性を改善した液晶装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a liquid crystal device applied to display devices, liquid crystal-optical shutter arrays, etc., and more particularly to a liquid crystal device with improved display characteristics and drive characteristics.

〔従来技術の説明〕[Description of prior art]

強誘電性液晶分子の屈折率異方性を利用して、
偏光素子との組み合わせにより透過光線を制御す
る型の表示素子が、ClarkおよびLagerwallによ
り提案されている(特開昭56−107216号公報、米
国特許第4367924号明細書等)。この強誘電性液晶
は、一般に特定の温度域において、カイラルスメ
クテイツクC相(SmC*)又はH相(SmH*)
を有し、この液晶層の特定の層厚条件下におい
て、加えられる電界に応答して第1の光学的安定
状態(第1の安定配向)と第2の光学安定状態
(第2の安定配向)のいずれかを取り、且つ電界
の印加のないときはその状態を維持する性質、す
なわち双安定性を有し、また電界の変化に対する
応答も速やかであり、高速ならびに記憶型の表示
素子としての広い利用が期待されている。
Utilizing the refractive index anisotropy of ferroelectric liquid crystal molecules,
A type of display element that controls transmitted light in combination with a polarizing element has been proposed by Clark and Lagerwall (Japanese Unexamined Patent Publication No. 107216/1983, US Pat. No. 4,367,924, etc.). This ferroelectric liquid crystal generally exhibits a chiral smectic C phase (SmC*) or H phase (SmH*) in a specific temperature range.
Under a specific layer thickness condition of this liquid crystal layer, a first optically stable state (first stable orientation) and a second optically stable state (second stable orientation) are created in response to an applied electric field. ), and maintains that state when no electric field is applied, that is, it has bistability, and it also responds quickly to changes in the electric field, making it suitable as a high-speed and memory-type display element. It is expected to be widely used.

一方、誘電率異方性が負(Δε<0)の強誘電
性スメクチツク液晶に高周波の交流電界を印加す
ることにより、強誘電性液晶に第1の安定配向と
第2の安定配向からなる双安定性配向状態を付与
することが考えられる。この方法は、液晶層を特
定の層厚に設定する必要がない利点を有してい
る。
On the other hand, by applying a high-frequency alternating current electric field to a ferroelectric smectic liquid crystal with negative dielectric constant anisotropy (Δε<0), the ferroelectric liquid crystal has a twin structure consisting of a first stable orientation and a second stable orientation. It is conceivable to provide a stable orientation state. This method has the advantage that it is not necessary to set the liquid crystal layer to a specific layer thickness.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、本発明者らの実験によれば、前
述の高周波交流電界の存在下に付与された強誘電
性スメクチツク液晶の双安定性配向状態が、温度
の変動により消失する問題点を有していることが
判明した。
However, according to experiments conducted by the present inventors, the bistable orientation state of the ferroelectric smectic liquid crystal imparted in the presence of the above-mentioned high-frequency alternating current electric field has the problem of disappearing due to temperature fluctuations. It has been found.

従つて、本発明の目的は、前述の問題点を解決
すること、すなわち高周波交流電界下で温度の変
動に依存しない双安定性配向状態の強誘電性スメ
クチツク液晶を用いた液晶素子を提供することに
ある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, namely, to provide a liquid crystal device using a ferroelectric smectic liquid crystal in a bistable alignment state that is independent of temperature fluctuations under a high-frequency alternating electric field. It is in.

〔問題点を解決するための手段、作用〕[Means and actions for solving problems]

本発明は、 a 負の誘電率異方性をもつ強誘電性液晶を一対
の電極間に配置した液晶セルと、 b 第1の安定配向と第2の安定配向との何れか
一方に配向した液晶分子の配向状態を維持する様
に、前記一対の電極間に交流電圧を印加する手段
と、 c 前記交流電圧の電圧値を、温度の低下に応じ
て高い値に設定する手段と、 d 第1の安定配向の液晶分子を第2の安定配向
に転移させるのに十分な一方極性の第1電圧と、
第2の安定配向の液晶分子を第1の安定配向に転
移させるのに十分な他方極性の第2電圧とを、入
力情報に応じて、選択的に、前記一対の電極間に
印加する手段と、 e 第1の安定配向に配向した液晶分子を通過し
た光線と、第2の安定配向に配向した液晶分子を
通過した光線との間で、光学的相違を生じさせる
手段と を有する液晶装置を特徴としている。
The present invention provides: a) a liquid crystal cell in which a ferroelectric liquid crystal having negative dielectric constant anisotropy is arranged between a pair of electrodes; and b) a liquid crystal cell oriented in either a first stable orientation or a second stable orientation. means for applying an alternating current voltage between the pair of electrodes so as to maintain the alignment state of the liquid crystal molecules; c means for setting the voltage value of the alternating voltage to a higher value in accordance with a decrease in temperature; d. a first voltage of one polarity sufficient to transition liquid crystal molecules in one stable orientation to a second stable orientation;
means for selectively applying a second voltage of the other polarity between the pair of electrodes, which is sufficient to transfer the liquid crystal molecules in the second stable orientation to the first stable orientation, depending on input information; , e A liquid crystal device comprising means for creating an optical difference between a light beam passing through liquid crystal molecules aligned in a first stable orientation and a light beam passing through liquid crystal molecules aligned in a second stable alignment. It is a feature.

〔実施例〕〔Example〕

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明
を更に詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to the drawings as necessary.

本発明で用いる液晶材料として、特に適したも
のは、カイラルスメクチツク液晶であつて、強誘
電性を有するものである。具体的にはカイラルス
メクチツクC相(SmC*)、カイラルスメクチツ
クG相(SmG*)、カイラルスメクチツクF相
(SmF*)、カイラルスメクチツクI相(SmI*
又はカイラルスメクチツクH相(SmH*)の液晶
を用いることができる。
A particularly suitable liquid crystal material for use in the present invention is a chiral smectic liquid crystal having ferroelectric properties. Specifically, chiral smectic C phase (SmC * ), chiral smectic G phase (SmG * ), chiral smectic F phase (SmF * ), and chiral smectic I phase (SmI * )
Alternatively, a chiral smectic H phase (SmH * ) liquid crystal can be used.

強誘電性液晶の詳細については、たとえば
“ル・ジユルナール・ド・フイジイク・レツトル”
(“LE JOURNAL DE PHYSIQUE
LETTRE”)36(L−69)1975年「フエロエレク
トリツク・リキツド・クリスタル」 (Ferroelectric Liquid Grystals」; “アプライド・フイジイツクス・レターズ” (“Applied Physics Letters”)36(11)1980年
「サブミクロ・セカンド・バイステイブル・エレ
クトロオプテイツク・スイツチング・イン・リキ
ツド・クリスタルス」(「Submicro Second
Bistable Electrooptic Switching in Liquid Crystals」); “固体物理”16(141)1981年「液晶」等に記載
されており、本発明ではこれらに開示されたもの
のうち、負の誘電率異方性をもつ強誘電性液晶を
用いることができる。
For more information on ferroelectric liquid crystals, see for example “Le Géneurard de Feuisique L’Etre”.
(“LE JOURNAL DE PHYSIQUE
LETTRE”) 36 (L-69) 1975 “Ferroelectric Liquid Grystals”; “Applied Physics Letters” 36 (11) 1980 “Submicro Submicro Second Bistable Electro-Optical Switching in Liquid Crystals
"Bistable Electrooptic Switching in Liquid Crystals");"Solid State Physics" 16 (141) 1981 "Liquid Crystals", etc., and the present invention uses strong electrooptic switching with negative dielectric anisotropy. Dielectric liquid crystals can be used.

特に、好ましい強誘電性液晶としては、これよ
り高温側でコレステリツク相を示すものを用いる
ことができ、例えば下述の実施例に挙げた相転移
温度を示すフエニルエステル系液晶を用いること
ができる。
In particular, as a preferable ferroelectric liquid crystal, one that shows a cholesteric phase at higher temperatures can be used, for example, a phenyl ester liquid crystal that shows a phase transition temperature listed in the examples below can be used. .

これらの材料を用いて素子を構成する場合、液
晶化合物が所望の相となるような温度状態に保持
する為、必要に応じて素子をヒーターが埋め込ま
れた銅ブロツク等により支持することができる。
When constructing an element using these materials, the element can be supported by a copper block or the like in which a heater is embedded, if necessary, in order to maintain the temperature at which the liquid crystal compound forms a desired phase.

第1図は、強誘電性液晶の動作説明のために、
セルの例を模式的に描いたものである。以下、所
望の相としてSmC*を例にとつて説明する。
Figure 1 is for explaining the operation of ferroelectric liquid crystal.
This is a schematic drawing of an example of a cell. Hereinafter, explanation will be given using SmC * as an example of the desired phase.

11aと11bは、In2O3,SnO2あるいはITO
(Indium−Tin Oxide)等の薄膜からなる透明電
極で被覆された基板(ガラス板)であり、その間
に液晶分子層12がガラス面に垂直になるよう配
向したSmC*相の液晶が封入されている。太線で
示した線13が液晶分子を表わしており、この液
晶分子13は基板の面方向に連続的にらせん構造
を形成している。このらせん構造の中心軸15と
液晶分子13の軸方向とのなす角度をチルト角と
して表わす。この液晶分子13は、その分子に直
交した方向に双極子モーメント14を有してい
る。基板11aと11b上の電極間に端子16a
と16bから一定の閾値以上の電圧Eaを印加す
ると、液晶分子13のらせん構造がほどけ、双極
子モーメント14がすべて電界方向に向くよう、
液晶分子13は液晶分子13aの方向に一様に配
向方向を変えることができる。逆に、電圧Ebを
印加すると、同様液晶分子13のらせん構造はほ
どけるが双極子モーメント14がすべて逆向き電
界方向に向くよう液晶分子13は液晶分子13b
の方向に一様に配向方向を変えることができる。
又、電圧Ea又はEbによつて配向した配向状態は、
電圧Ea又はEbを解除すると、液晶分子はもとの
らせん構造の配向状態に復帰することになる。液
晶分子13は、細長い形状を有しており、その長
軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従つて
例えばガラス面の上下に互いにクロスニコルの偏
光子を置けば、電圧印加極性によつて光学特性が
変わる液晶光学素子となることは、容易に理解さ
れる。
11a and 11b are In 2 O 3 , SnO 2 or ITO
A substrate (glass plate) coated with a transparent electrode made of a thin film of (Indium-Tin Oxide), etc., between which SmC * phase liquid crystal with liquid crystal molecular layer 12 oriented perpendicular to the glass surface is sealed. There is. A thick line 13 represents a liquid crystal molecule, and the liquid crystal molecule 13 continuously forms a helical structure in the plane direction of the substrate. The angle formed between the central axis 15 of this helical structure and the axial direction of the liquid crystal molecules 13 is expressed as a tilt angle. This liquid crystal molecule 13 has a dipole moment 14 in a direction perpendicular to the molecule. A terminal 16a is connected between the electrodes on the substrates 11a and 11b.
When a voltage Ea above a certain threshold value is applied from
The alignment direction of the liquid crystal molecules 13 can be uniformly changed in the direction of the liquid crystal molecules 13a. Conversely, when a voltage Eb is applied, the helical structure of the liquid crystal molecules 13 is similarly unraveled, but the liquid crystal molecules 13 are oriented so that all the dipole moments 14 are directed in the opposite direction of the electric field.
The orientation direction can be uniformly changed in the direction of .
Moreover, the orientation state oriented by voltage Ea or Eb is
When the voltage Ea or Eb is released, the liquid crystal molecules return to the original helical structure orientation state. The liquid crystal molecules 13 have an elongated shape and exhibit refractive index anisotropy in the long axis direction and the short axis direction. Therefore, for example, if crossed Nicol polarizers are placed above and below the glass surface, voltage can be applied. It is easily understood that the liquid crystal optical element is a liquid crystal optical element whose optical properties change depending on the polarity.

第2図AとBは、本発明の液晶素子の一実施例
を示している。第2図Aは、本発明の液晶素子の
平面図で、第2図BはそのA−A′断面図である。
FIGS. 2A and 2B show an embodiment of the liquid crystal element of the present invention. FIG. 2A is a plan view of the liquid crystal element of the present invention, and FIG. 2B is a sectional view taken along line A-A'.

第2図で示すセル構造体100は、ガラス板又
はプラスチツク板などからなる一対の基板101
aと101bをスペーサ104で所定の間隔に保
持され、この一対の基板をシーリングするために
接着剤106で接着したセル構造を有しており、
さらに基板101aの上には複数の透明電極10
2からなる電極群(例えば、マトリクス電極構造
のうちの走査電圧印加用電極群)が例えば帯状パ
ターンなどの所定パターンで形成されている。基
板101bの上には前述の透明電極102と交差
させた複数の透明電極102bからなる電極群
(例えば、マトリクス電極構造のうちの信号電圧
印加用電極群)が形成されている。
The cell structure 100 shown in FIG. 2 includes a pair of substrates 101 made of glass plates, plastic plates, etc.
It has a cell structure in which a and 101b are held at a predetermined distance by a spacer 104 and bonded with an adhesive 106 to seal the pair of substrates.
Furthermore, a plurality of transparent electrodes 10 are provided on the substrate 101a.
A group of two electrodes (for example, a group of electrodes for applying a scanning voltage in a matrix electrode structure) is formed in a predetermined pattern such as a strip pattern. On the substrate 101b, an electrode group (for example, a signal voltage application electrode group in a matrix electrode structure) is formed, which is made up of a plurality of transparent electrodes 102b intersecting with the transparent electrode 102 described above.

このような透明電極102bを設けた基板10
1bには、例えば、一酸化硅素、二酸化硅素、酸
化アルミニウム、ジルコニア、フツ化マグネシウ
ム、酸化セリウム、フツ化セリウム、シリコン窒
化物、シリコン炭化物、ホウ素窒化物などの無機
絶縁物質やポリビニルアルコール、ポリイミド、
ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリパ
ラキシリレン、ポリエステル、ポリカーボネー
ト、ポリビニルアセタール、ポリ塩化ビニル、ポ
リアミドポリスチレン、セルロース樹脂、メラミ
ン樹脂、ユリア樹脂やアクリル樹脂などの有機絶
縁物質を用いて被膜形成した配向制御膜105を
設けることができる。
A substrate 10 provided with such a transparent electrode 102b
1b includes, for example, inorganic insulating materials such as silicon monoxide, silicon dioxide, aluminum oxide, zirconia, magnesium fluoride, cerium oxide, cerium fluoride, silicon nitride, silicon carbide, and boron nitride, polyvinyl alcohol, polyimide,
Orientation control film formed using organic insulating materials such as polyamideimide, polyesterimide, polyparaxylylene, polyester, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyamide polystyrene, cellulose resin, melamine resin, urea resin, and acrylic resin. 105 can be provided.

この配向制御膜105は、前述の如き無機絶縁
物質又は有機絶縁物質を被膜形成した後に、その
表面をビロード、布や紙で一方向に摺擦(ラビン
グ)することによつて得られる。
This orientation control film 105 is obtained by forming a film of an inorganic insulating material or an organic insulating material as described above, and then rubbing the surface in one direction with velvet, cloth, or paper.

本発明の別の好ましい具体例では、SiOやSiO2
などの無機絶縁物質を基板101bの上に斜め蒸
着法によつて被膜形成することによつて、配向制
御膜105を得ることができる。
In another preferred embodiment of the invention, SiO or SiO 2
The alignment control film 105 can be obtained by forming a film of an inorganic insulating material such as the above on the substrate 101b by an oblique vapor deposition method.

前述の配向制御膜105は、同時に絶縁膜とし
ても機能させることが好ましく、このためにこの
配向制御膜105の膜厚は一般に100Å〜1μ、好
ましくは500Å〜5000Åの範囲に設定することが
できる。この絶縁膜は、液晶層103に微量に含
有される不純物等のために生ずる電流の発生を防
止できる利点をも有しており、従つて動作を繰り
返し行なつても液晶化合物を劣化させることがな
い。
The above-mentioned orientation control film 105 preferably functions as an insulating film at the same time, and for this purpose, the thickness of the orientation control film 105 can be generally set in the range of 100 Å to 1 μ, preferably 500 Å to 5000 Å. This insulating film also has the advantage of being able to prevent the generation of current caused by trace amounts of impurities contained in the liquid crystal layer 103, and therefore does not deteriorate the liquid crystal compound even if the operation is repeated. do not have.

また、本発明の液晶素子では前述の配向制御膜
105と同様のものをもう一方の基板101aに
設けることができる。
Furthermore, in the liquid crystal element of the present invention, a film similar to the above-described alignment control film 105 can be provided on the other substrate 101a.

第2図に示すセル構造体100の中の液晶層1
03は、例えばSmC*とすることができる。又、
液晶層103の厚さは特に制限されないが、一般
的3μm〜15μm程度が好ましい。
Liquid crystal layer 1 in cell structure 100 shown in FIG.
03 can be, for example, SmC * . or,
Although the thickness of the liquid crystal layer 103 is not particularly limited, it is generally preferably about 3 μm to 15 μm.

このようなセル構造体100は、基板101a
と101bの両側にはクロスニコル状態とした偏
光子107と108がそれぞれ配置されて、この
偏光子107と108により電極102aと10
2bの間に電圧を印加した時の光学変調を検知す
ることができる。
Such a cell structure 100 includes a substrate 101a
Polarizers 107 and 108 in a crossed Nicol state are arranged on both sides of electrodes 102a and 101b, respectively.
Optical modulation when a voltage is applied between 2b can be detected.

さて、前述した液晶セルに高周波交流電界を液
晶分子層12と平行に印加することにより、電界
Ea又はEbを印加時に配向した方向の配向状態の
何れかに配向することになる。この高周波交流電
界印加下での配向状態を第1の安定配向状態及び
第2の安定配向状態という。この様な現象は、液
晶材料が負の誘電率異方性をもつことによつて生
じる。この交流電界の周波数は、所定の電圧値で
は液晶が応答し得ない程度に充分に高い値に設定
されなければならない。
Now, by applying a high frequency alternating current electric field to the liquid crystal cell described above in parallel to the liquid crystal molecular layer 12, the electric field
It will be oriented in either the orientation state in the direction in which it is oriented when Ea or Eb is applied. The orientation states under application of a high-frequency AC electric field are referred to as a first stable orientation state and a second stable orientation state. Such a phenomenon occurs because the liquid crystal material has negative dielectric anisotropy. The frequency of this alternating electric field must be set to a sufficiently high value so that the liquid crystal cannot respond at a predetermined voltage value.

交流電圧は、周波数400Hz以上100KHz以下で波
形としては三角波、正弦波や矩形波等を用いるこ
とが出来、液晶層厚にもよるが、Vpp(peak−to
−peak)は20V〜100V程度が好ましい。
The AC voltage has a frequency of 400 Hz or more and 100 KHz or less, and triangular waves, sine waves, rectangular waves, etc. can be used as waveforms, and depending on the thickness of the liquid crystal layer, Vpp (peak-to
-peak) is preferably about 20V to 100V.

本発明者らの実験によれば、前述した一定電圧
値の交流電界が印加された状態下での双安定性
は、温度がある程度低くなると解消してしまう傾
向があるが、この場合交流電界の電圧値を高く設
定することで、双安定性がそのまま維持できるこ
とが判明した。この場合の周波数の変化量は、使
用した液晶材料、セル厚や各種の条件によつても
相違するが、一般に温度が10℃変動する場合では
1℃〜20℃程度が適している。
According to the experiments of the present inventors, the bistability under the condition where an alternating current electric field of a constant voltage value is applied as described above tends to disappear when the temperature decreases to a certain extent; It was found that bistability could be maintained as is by setting the voltage value high. The amount of change in frequency in this case varies depending on the liquid crystal material used, cell thickness, and various conditions, but generally, when the temperature fluctuates by 10°C, about 1°C to 20°C is suitable.

本発明の液晶光学素子で用いる駆動法の例を次
に示す。第3図Aは、表示可能なマトリクス電極
構造を示し、31が走査電極、32が情報信号電
極として用いられる。第3図B,aとbが走査電
極に印加する信号で、第3図aが走査選択信号
を、又第3図B,bが走査非選択信号を現わして
いる。第3図c,dは情報信号電極に印加する情
報信号で、それぞれ書込み入力情報に応じて選択
的に情報信号電極に印加される。第3図cは第3
図Bに示す電気信号を用いて画素に印加した時の
電圧波形を表わしている。第3図c,aとbは、
走査選択信号が印加された走査ライン上の画素に
印加された電圧波形で、第3図C,cとdは、そ
れぞれ走査選択信号が印加されていない画素に対
応している。これらの画素に印加された電圧は閾
値以下に設定されている。従つて、走査選択信号
に同期させて第3図B,cとdで表わされる書込
み信号を選択的に印加して走査ライン毎に順次書
込みを行なうことができ、走査ライン上の画素書
込みの後、画素に印加される電圧は第3図C,c
とdに示される様にそれぞれ閾値以下に設定され
ているため、走査ライン上の書込み状態が1フレ
ーム又は1フイールドの間はメモリーされること
になる。
An example of a driving method used in the liquid crystal optical element of the present invention is shown below. FIG. 3A shows a displayable matrix electrode structure, in which 31 is used as a scanning electrode and 32 is used as an information signal electrode. 3B, a and b represent the signals applied to the scanning electrodes, with FIG. 3a representing the scanning selection signal and FIG. 3B and b representing the scanning non-selection signal. FIGS. 3c and 3d show information signals applied to the information signal electrodes, which are selectively applied to the information signal electrodes according to write input information, respectively. Figure 3c is the third
It represents a voltage waveform when applied to a pixel using the electrical signal shown in Figure B. Figure 3c, a and b are
The voltage waveforms applied to the pixels on the scan line to which the scan selection signal is applied, and FIG. 3C, c, and d correspond to the pixels to which the scan selection signal is not applied, respectively. The voltage applied to these pixels is set below a threshold value. Therefore, writing can be performed sequentially for each scanning line by selectively applying the writing signals shown in FIG. , the voltage applied to the pixel is shown in Fig. 3 C, c
As shown in and d, each is set below the threshold value, so that the writing state on the scanning line is memorized for one frame or one field.

このような信号を第3図Aに示す表示を行うべ
く与えたときの時系列信号を第4図Aに示す。第
4図Aに於て、情報信号に重畳することによつて
付与された高周波の交流成分は、簡単の為省略し
てある。第4図Bは、クロストーク防止のため、
情報信号に応じた補助信号をΔtの位相に於て与
えた実施例である。
FIG. 4A shows a time-series signal when such a signal is applied to perform the display shown in FIG. 3A. In FIG. 4A, the high frequency alternating current component added by superimposing it on the information signal is omitted for the sake of simplicity. Figure 4B shows that to prevent crosstalk,
This is an embodiment in which an auxiliary signal corresponding to an information signal is given at a phase of Δt.

又、別の実施形態例として、高周波交流成分を
走査電極側に与えることも可能である。さらに、
位相を合わせて走査電極側と、信号電極側共に与
えることによつて、走査電極側と信号電極側の末
端ドラバーICの必要耐圧を低減させることも可
能である。
Furthermore, as another embodiment, it is also possible to apply a high frequency AC component to the scanning electrode side. moreover,
By applying phase matching to both the scanning electrode side and the signal electrode side, it is also possible to reduce the required breakdown voltage of the terminal driver ICs on the scanning electrode side and the signal electrode side.

第5図にはさらに別の実施例を示す。 FIG. 5 shows yet another embodiment.

本実施例に於ては、交流信号は走査非選択信号
として与える。走査選択信号は、第3図B,aの
波形と同じ波形を与える。選択時に高周波を
OFFすることにより、液晶分子は、動き易くな
り、スイツチングが容易になること、又、選択信
号(a:低周波成分)と非選択信号(b:高周波
成分)の重畳を避けることによつて走査側ドライ
バICの必要耐圧低減のメリツトがある。
In this embodiment, the AC signal is provided as a scanning non-selection signal. The scan selection signal provides the same waveform as that in FIG. 3B, a. High frequency when selected
By turning off, the liquid crystal molecules move more easily, making switching easier, and also by avoiding the superposition of the selection signal (a: low frequency component) and non-selection signal (b: high frequency component), which improves scanning. This has the advantage of reducing the required breakdown voltage of the side driver IC.

第6図は、本発明の液晶素子を用いたMXNド
ツトの液晶表示パネル601を表示するための駆
動回路の1例を示すブロツク図である。図中60
2は、交流発生回路(その出力Xはデータ信号側
のAC重畳回路607に入力される)で、603
は情報入力、604はそのクロツク入力、605
は走査線のタイミング入力で、606はそのクロ
ツク入力である。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a drive circuit for displaying an MXN dot liquid crystal display panel 601 using the liquid crystal element of the present invention. 60 in the diagram
2 is an AC generating circuit (its output X is input to the AC superimposing circuit 607 on the data signal side);
is the information input, 604 is its clock input, 605
is the scan line timing input, and 606 is its clock input.

データ信号入力側のAC重畳回路607は、電
圧を加算する記号をとし、I′,I″,Xを電圧値
とすると、 I1′=I1″X I2′=I2″X 〓 〓 IN′=IN″X (N:データ線の配線数) の機能を有し、走査信号入力側のAC重畳回路6
08は、S′,S″,yを電圧値とすると、 S1′=S1″y S2′=S2″y 〓 〓 SM=SM″y (M:走査線の配線数) の機能を有している。データ信号側では、情報入
力603の信号が順次シフトレジスタ609、ク
ロツク604とカウンタ611で制御されたラツ
チ610、前述のAC重畳回路607とドライブ
回路612に入力され、N本のデータ線に信号が
送られる。走査信号側では、走査線のタイミング
入力605とクロツク入力606がシフトレジス
タ613に入力され、その信号が順次前述のAC
重畳回路608とドライブ回路614に入力さ
れ、M本の走査線に走査信号が入力される。
The AC superimposition circuit 607 on the data signal input side uses symbols to add voltages, and I′, I″, and X are voltage values, I 1 ′=I 1 ″X I 2 ′=I 2 ″X 〓 〓 AC superimposition circuit 6 on the scanning signal input side has the function of I N ′=I N ″X (N: number of data lines)
In 08, when S′, S″, and y are voltage values, S 1 ′=S 1 ″y S 2 ′=S 2 ″y 〓 〓 〓 S M =S M ″y (M: number of scanning lines) It has the following functions. On the data signal side, the signal from the information input 603 is sequentially input to a shift register 609, a latch 610 controlled by a clock 604 and a counter 611, the aforementioned AC superimposition circuit 607 and a drive circuit 612, and the signal is transmitted to N data lines. Sent. On the scan signal side, the scan line timing input 605 and clock input 606 are input to a shift register 613, and the signals are sequentially input to the aforementioned AC
The scanning signal is input to the superimposition circuit 608 and the drive circuit 614, and is input to M scanning lines.

さらに、温度センサー615は液晶表示部60
1の付近の温度る検知し、その信号を位相変換器
602に入力する。そこで、この温度によつてデ
ータ線側と走査線側に重畳する交流信号の位相を
制御することによつて、実効的に加わる交流信号
の電圧を変化させる。これにより温度変動が生じ
たとしても双安定性を維持することができる。
Furthermore, the temperature sensor 615 is connected to the liquid crystal display section 60.
1 and inputs the signal to the phase converter 602. Therefore, by controlling the phase of the AC signal superimposed on the data line side and the scanning line side based on this temperature, the voltage of the AC signal that is effectively applied is changed. This allows bistability to be maintained even if temperature fluctuations occur.

以下、本発明を具体例を挙げて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained by giving specific examples.

実施例 1 第3図に示す液晶素子を用いた。この際、基板
としてはガラス基板、電極には透明な1000Åのス
トライブ電極、さらに電極を形成したガラス基板
上には、表面ラビング処理したポリイシド被膜を
形成したものを用いた。この2枚のガラス基板は
10μmのポリイシドで形成したスペーサによつて
その間隔を保持した。又、この2枚のガラス基板
の周囲をエポキシ樹脂でシーリングしてセルを作
成した。
Example 1 A liquid crystal element shown in FIG. 3 was used. At this time, a glass substrate was used as the substrate, a transparent 1000 Å stripe electrode was used as the electrode, and a polyamide film with a surface rubbing treatment was formed on the glass substrate on which the electrode was formed. These two glass substrates
The distance was maintained by a spacer made of 10 μm polyamide. Further, the peripheries of these two glass substrates were sealed with epoxy resin to create a cell.

このセルの中に下記に示す負の誘電率異方性を
もつ混合強誘電性液晶を等方相下で注入した。
A mixed ferroelectric liquid crystal having negative dielectric constant anisotropy shown below was injected into this cell in an isotropic phase.

混合液晶 この混合液晶は下記に示す相転移を生じる。mixed lcd This mixed liquid crystal causes the phase transition shown below.

この時の相転移点はDSC(示差走査熱量計)に
よつて測定した値である。
The phase transition point at this time is a value measured by DSC (differential scanning calorimeter).

次いで、注入口を封口した後、等方相から0.5
℃/hの割合でSmC*まで徐冷した。この液晶素
子を直交ニコル下で顕微鏡観察すると、広い領域
に亘つてモノドメインの形成が確証され、又
SmC*のピツチが観察された。
Next, after sealing the injection port, 0.5
It was gradually cooled down to SmC * at a rate of °C/h. When this liquid crystal element was observed under a microscope under crossed Nicols, the formation of monodomains was confirmed over a wide area, and
Pitches of SmC * were observed.

この様にして作成した液晶素子に第6図に示す
駆動回路を組込み、表示を行つた。この際、高周
波交流電界として10KHz、60Vppを用い、このた
めスイツチングパルスとしては第3図Bに示す波
形のものとなつた(但し、同図aとbも高周波交
流波形を示した)。具体的にはt1+t2(t1=t2)=
2msec、V=21.5ボルトを使用した。位相変換器
では30℃を基準にして1℃の温度低下に対して交
流電圧を1%の割合で高くする様に制御した。
The drive circuit shown in FIG. 6 was incorporated into the liquid crystal element thus prepared to perform display. At this time, a high frequency AC electric field of 10 KHz and 60 Vpp was used, so that the switching pulse had the waveform shown in FIG. 3B (however, a and b in the same figure also showed high frequency AC waveforms). Specifically, t 1 + t 2 (t 1 = t 2 ) =
2 msec, V = 21.5 volts was used. The phase converter was controlled to increase the AC voltage at a rate of 1% for a temperature drop of 1°C with 30°C as the standard.

この結果、温度が10℃〜30℃の間で変動して
も、良好な表示状態が得られることが判つた。す
なわち、このことは10℃〜30℃の間で温度変化を
生じても、十分な双安定状態が維持されているこ
とを示したものである。
As a result, it was found that a good display condition could be obtained even if the temperature varied between 10°C and 30°C. In other words, this shows that a sufficient bistable state is maintained even if the temperature changes between 10°C and 30°C.

これに対し、前述で使用した位相変換器の使用
を省略したほかは、全く同様の方法で実験を繰返
したところ、10℃〜30℃の温度変動に対して低温
側で十分な表示特性が得られなかつた。このこと
は、低温側では双安定配向状態の形成がないこと
を示している。
On the other hand, when the experiment was repeated in exactly the same way except that the use of the phase converter used above was omitted, sufficient display characteristics were obtained on the low temperature side for temperature fluctuations of 10°C to 30°C. I couldn't help it. This indicates that no bistable alignment state is formed at low temperatures.

実施例 2 実施例1の液晶素子を作成した際に用いた10μ
mのポリイミドスペーサを7μmのポリイミドス
ペーサに代えたほかは、実施例1と全く同様にし
て液晶素子を作成した。この液晶素子は広い領域
でモノドメイン形成が観察され、又実施例1と相
違してSmC*のらせんピツチの観察は認められな
かつた(らせん構造がほどけた状態)が、電場無
印加では双安定状態は認められなかつた(但し、
交流電圧の電圧値を42Vppとした)。
Example 2 10μ used when creating the liquid crystal element of Example 1
A liquid crystal element was produced in exactly the same manner as in Example 1, except that the 7 μm polyimide spacer was used instead of the 7 μm polyimide spacer. In this liquid crystal element, monodomain formation was observed in a wide area, and unlike in Example 1, no helical pitch of SmC * was observed (the helical structure was unraveled), but it was bistable when no electric field was applied. No condition was observed (however,
(The voltage value of AC voltage was set to 42Vpp).

この液晶素子を実施例1と同様に駆動回路に組
込み、表示を行なつたところ、実施例1と同様に
温度変動に対して安定した双安定性配向状態が維
持されていることが判つた。
When this liquid crystal element was incorporated into a drive circuit and displayed in the same manner as in Example 1, it was found that, as in Example 1, a stable bistable alignment state was maintained against temperature fluctuations.

〔効果〕〔effect〕

本発明によれば、外界の温度変動が生じても安
定した双安定配向状態を維持することができ、こ
の結果温度変動に依存しない良好な表示特性を得
ることができる利点を有している。
According to the present invention, a stable bistable alignment state can be maintained even when external temperature fluctuations occur, and as a result, there is an advantage that good display characteristics that are independent of temperature fluctuations can be obtained.

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

第1図は、本発明の強誘電性液晶素子を模式的
に表わした斜視図である。第2図Aは、本発明の
液晶素子の平面図で、第2図BはA−A′断面図
である。第3図Aは、本発明でマトリスク電極構
造を表わす平面図、第3図Bは走査線及びデータ
線に印加する信号の波形を表わした説明図で、第
3図Cは強誘電性液晶に印加される電圧信号波形
を表わした説明図である。第4図Aは第3図で用
いた信号を時系列で表わした説明図で、第4図B
は別の時系列信号を表わした説明図である。第5
図は、走査線及びデータ線に印加する信号波形を
表わした説明図である。第6図は、本発明の液晶
素子に用いた駆動回路の1例を表わしたブロツク
図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a ferroelectric liquid crystal element of the present invention. FIG. 2A is a plan view of the liquid crystal element of the present invention, and FIG. 2B is a sectional view taken along line A-A'. FIG. 3A is a plan view showing the matrix electrode structure of the present invention, FIG. 3B is an explanatory diagram showing the waveforms of signals applied to the scanning line and data line, and FIG. 3C is a plan view showing the matrix electrode structure of the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a waveform of an applied voltage signal. Figure 4A is an explanatory diagram showing the signals used in Figure 3 in time series, and Figure 4B
is an explanatory diagram showing another time-series signal. Fifth
The figure is an explanatory diagram showing signal waveforms applied to scanning lines and data lines. FIG. 6 is a block diagram showing one example of a drive circuit used in the liquid crystal element of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 a 負の誘電率異方性をもつ強誘電性液晶を
一対の電極間に配置した液晶セルと、 b 第1の安定配向と第2の安定配向との何れか
一方に配向した液晶分子の配向状態を維持する
様に、前記一対の電極間に交流電圧を印加する
手段と、 c 前記交流電圧の電圧値を、温度の低下に応じ
て高い値に設定する手段と、 d 第1の安定配向の液晶分子を第2の安定配向
に転移させるのに十分な一方極性の第1電圧
と、第2の安定配向の液晶分子を第1の安定配
向に転移させるのに十分な他方極性の第2電圧
とを、入力情報に応じて、選択的に、前記一対
の電極間に印加する手段と、 e 第1の安定配向に配向した液晶分子を通過し
た光線と、第2の安定配向に配向した液晶分子
を通過した光線との間で、光学的相違を生じさ
せる手段と を有する液晶装置。
[Scope of Claims] 1 a. A liquid crystal cell in which a ferroelectric liquid crystal with negative dielectric anisotropy is arranged between a pair of electrodes, and b. Either one of a first stable orientation and a second stable orientation. (c) means for applying an alternating current voltage between the pair of electrodes so as to maintain the alignment state of the liquid crystal molecules oriented in the same direction; c) means for setting the voltage value of the alternating voltage to a higher value in accordance with a decrease in temperature; , d a first voltage of one polarity sufficient to transition the liquid crystal molecules in the first stable orientation to the second stable orientation, and a first voltage of one polarity sufficient to transition the liquid crystal molecules in the second stable orientation to the first stable orientation. means for selectively applying a sufficient second voltage of the other polarity between the pair of electrodes according to input information; 2. A liquid crystal device comprising means for producing an optical difference between light beams passing through liquid crystal molecules aligned in two stable orientations.
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