JP2845237B2 - Liquid crystal display - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶電気光学装置
に係り、例えば光シャッターや壁掛けテレビのような表
面表示素子に用いることができる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal electro-optical device and can be used for a surface display device such as an optical shutter or a wall-mounted television.

【０００２】[0002]

【従来の技術】液晶を用いた電気光学装置としては、Ｄ
ＳＭ形、ＴＮ形、Ｇ／Ｈ形、ＳＴＮ形などのネマチック
液晶を用いた電気光学装置が開発され実用化されてい
る。しかしながら、このようなネマチック液晶を用いた
ものはいずれも応答速度が数ｍsec から数十ｍsec と極
めて遅いという欠点を有する。2. Description of the Related Art As an electro-optical device using a liquid crystal, D is used.
Electro-optical devices using nematic liquid crystals such as SM type, TN type, G / H type, and STN type have been developed and put into practical use. However, those using such a nematic liquid crystal have a drawback that the response speed is extremely slow, from several milliseconds to several tens of milliseconds.

【０００３】このような背景の中で、高速応答性を有す
る強誘電性液晶が開発され、強誘電性液晶を用いた高速
電気光学装置が既にいくつか提案されている。例えば、
特開昭５６−１０７２１６号公報に示すように、壁面の
力でねじれ構造を解き壁面と平行となった２つの分子配
向を印加電界の極性により変化させるもの、あるいは特
開昭６０−１９５５２１号公報に示すように、印加電界
の極性反転時に起こる過渡的な分子散乱状態を利用した
ものがある。Against this background, a ferroelectric liquid crystal having a high-speed response has been developed, and several high-speed electro-optical devices using the ferroelectric liquid crystal have already been proposed. For example,
As disclosed in JP-A-56-107216, a twisted structure is solved by the force of a wall surface, and two molecular orientations parallel to the wall surface are changed by the polarity of an applied electric field, or JP-A-60-195521. As shown in (1), there is one that utilizes a transient molecular scattering state that occurs when the polarity of an applied electric field is inverted.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
強誘電性液晶では、無電界時における明暗コントラスト
のはっきりした安定な分子配向を実現する点、および明
確な閾値特性を出現させるという点で問題がある。本発
明者等は、このような問題について鋭意研究した結果、
後述するような構造式を有する強誘電性液晶を開発し
た。この強誘電性液晶においては、無電界時に分子配向
が第１の安定状態を示し、一方の電界方向への電界印加
時に分子配向が第１の安定状態とは異なる第２の安定状
態を示し、他方の電界方向への電界印加時に分子配向が
第１及び第２の安定状態とは異なる第３の安定状態を示
すものである。However, the conventional ferroelectric liquid crystal has problems in that it realizes a stable molecular alignment with a clear contrast between light and dark in the absence of an electric field, and that a clear threshold characteristic appears. is there. The present inventors have conducted intensive research on such a problem,
We have developed a ferroelectric liquid crystal having the following structural formula. In this ferroelectric liquid crystal, the molecular orientation shows a first stable state when no electric field is applied, and the molecular orientation shows a second stable state different from the first stable state when an electric field is applied in one electric field direction, It shows a third stable state in which the molecular orientation is different from the first and second stable states when an electric field is applied in the other electric field direction.

【０００５】また、このような強誘電性液晶は、図５に
示すように、正極性側と負極性側にヒステリシス特性を
有している。本発明はこのような強誘電性液晶のヒステ
リシス特性を用いた新規な駆動により液晶表示を行うこ
とを目的とする。As shown in FIG. 5, such a ferroelectric liquid crystal has a hysteresis characteristic on a positive polarity side and a negative polarity side. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display by a novel drive using the hysteresis characteristic of such a ferroelectric liquid crystal.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、第１の電極基板
（１）と所定の間隔を隔てて配置されている第２の電極
基板（２）との間に強誘電性液晶（６）が挟まれてな
り、前記第１及び前記第２の電極間に電圧を印加して表
示を行うようにした液晶表示装置において、前記強誘電
性液晶は、無電界時に分子配向が光学的に一軸異方性を
有する第１の安定状態を有し、かつ、電界印加時に一方
の電界方向に対し分子配向が前記第１の安定状態とは異
なる第２の安定状態を有し、さらに他方の電界方向に対
し分子配向が前記第１及び第２の安定状態とは異なる第
３の安定状態を有し、印加電圧の一極性側において前記
印加電圧が第１の閾値を超えた時に第１の安定状態から
第２の安定状態に変化し、前記印加電圧が第２の閾値よ
り低下した時に第２の安定状態から第１の安定状態に戻
るような第１のヒステリシス特性を有し、前記印加電圧
の他の極性側において前記印加電圧が第３の閾値を超え
た時に前記第１の安定状態から第３の安定状態に変化
し、前記印加電圧が第４の閾値より低下した時に第３の
安定状態から第１の安定状態に戻るような第２のヒステ
リシス特性を有し、かつ前記第２の閾値は前記第１の閾
値より小さく、前記第４の閾値は前記第３の閾値より小
さくなっており、前記第１及び第２の電極基板には、偏
光軸が互いに直交するように偏光板がそれぞれ設けられ
ており、一方の偏光板の偏光軸方向と前記無電界時にお
ける前記強誘電性液晶の光学軸方向との角度関係が、前
記第１の安定状態のときに暗状態、前記第２、第３の安
定状態のときに明状態になるように設定されており、前
記印加電圧を前記第１の閾値を超える電圧として前記表
示を行い、前記印加電圧を、前記第１のヒステリシス特
性により前記強誘電性液晶を第２の安定状態を維持する
電圧として、前記表示を保持するようにしたことを特徴
としている。請求項２に記載の発明においては、第１の
電極基板（１）と所定の間隔を隔てて配置されている第
２の電極基板（２）との間に強誘電性液晶（６）が挟ま
れてなり、前記第１及び前記第２の電極間に電圧を印加
して表示を行うようにした液晶表示装置において、 前記
強誘電性液晶は、無電界時に分子配向が第１の安定状態
を有し、かつ、電界印加時に一方の電界方向に対し分子
配向が前記第１の安定状態とは異なる第２の安定状態を
有し、さらに他方の電界方向に対し分子配向が前記第１
及び第２の安定状態とは異なる第３の安定状態を有し、
印加電圧の一極性側において前記印加電圧が第１の閾値
を超えた時に第１の安定状態から第２の安定状態に変化
し、前記印加電圧が第２の閾値より低下した時に第２の
安定状態から第１の安定状態に戻るような第１のヒステ
リシス特性を有し、前記印加電圧の他の極性側において
前記印加電圧が第３の閾値を超えた時に前記第１の安定
状態から第３の安定状態に変化し、前記印加電圧が第４
の閾値より低下した時に第３の安定状態から第１の安定
状態に戻るような第２のヒステリシス特性を有し、かつ
前記第２の閾値は前記第１の閾値より小さく、前記第４
の閾値は前記第３の閾値より小さくなっており、 前記第
１及び第２の電極基板には、偏光軸が互いに直交するよ
うに偏光板がそれぞれ設けられており、一方の偏光板の
偏光軸方向と前記無電界時における前記強誘電性液晶の
光学軸方向との角度関係が、前記第１の安定状態のとき
に暗状態、前記第２、第３の安定状態のときに明状態に
なるように設定されており、前記無電界時には前記一方
の偏光板を通り抜けた直線偏光の光が前記強誘電性液晶
にて複屈折せずに他方の偏光板で遮られることにより前
記暗状態になり、前記電界印加時には前記一方の偏光板
を通り抜けた直線偏光の光が前記強誘電性液晶にて複屈
折して前記他方の偏光板を通り抜けることにより前記明
状態になるようになっており、 前記印加電圧を前記第１
の閾値を超える電圧として前記表示を行い、前記印加電
圧を、前記第１のヒステリシス特性により前記強誘電性
液晶を第２の安定状態を維持する電圧として、前記表示
を保持するようにしたことを特徴としている。 請求項３
に記載の発明においては、前記表示を保持する時の印加
電圧は、前記第１と第２の閾値の間の電圧に設定されて
いることを特徴としている。 According to the first aspect of the present invention, a first electrode substrate is provided.
A second electrode disposed at a predetermined distance from (1)
The ferroelectric liquid crystal (6) is not sandwiched between the substrate (2).
And applying a voltage between the first and second electrodes to display
In the liquid crystal display device, the ferroelectric liquid crystal has a molecular orientation optically uniaxially anisotropic when no electric field is applied.
Has a first stable state, and has a first stable state when an electric field is applied.
Molecular orientation differs from the first stable state with respect to the direction of the electric field.
A second stable state, and a pair in the other electric field direction.
And the molecular orientation is different from the first and second stable states.
3, when the applied voltage exceeds a first threshold value on one polarity side of the applied voltage, the state changes from the first stable state to the second stable state, and the applied voltage changes to a second threshold value. It has a first hysteresis characteristic such that it returns from the second stable state to the first stable state when the voltage drops further, and when the applied voltage exceeds a third threshold on the other polarity side of the applied voltage, It has a second hysteresis characteristic that changes from the first stable state to the third stable state and returns from the third stable state to the first stable state when the applied voltage falls below a fourth threshold value. And the second threshold is smaller than the first threshold, the fourth threshold is smaller than the third threshold, and the first and second electrode substrates are partially biased.
Polarizing plates are provided so that the optical axes are orthogonal to each other.
The direction of the polarization axis of one of the polarizing plates and the absence of the electric field.
Angle relationship with the optical axis direction of the ferroelectric liquid crystal
In the first stable state, the state is dark, and in the second and third states,
The display is set to be in a bright state when in a constant state, the display is performed by setting the applied voltage as a voltage exceeding the first threshold, and the applied voltage is set to the ferroelectric property by the first hysteresis characteristic. The liquid crystal device is characterized in that the liquid crystal is maintained at the display with a voltage for maintaining the second stable state. In the invention described in claim 2, the first
The electrode substrate (1) is arranged at a predetermined distance from the electrode substrate (1).
The ferroelectric liquid crystal (6) is interposed between the second electrode substrate (2) and the second electrode substrate (2).
And applying a voltage between the first and second electrodes.
In the liquid crystal display device to perform display by the
The ferroelectric liquid crystal has the first stable state of molecular orientation when no electric field is applied.
And, when an electric field is applied, the molecular
A second stable state whose orientation is different from the first stable state
And the molecular orientation with respect to the other electric field direction is the first
And a third stable state different from the second stable state,
The applied voltage has a first threshold value on one polarity side of the applied voltage.
Changes from the first stable state to the second stable state when exceeds
And when the applied voltage drops below a second threshold,
A first hysteresis returning from the stable state to the first stable state;
It has lysis characteristics, and on the other polarity side of the applied voltage
The first stable state when the applied voltage exceeds a third threshold value;
State to the third stable state, and the applied voltage is changed to the fourth stable state.
From the third stable state to the first stable state when the threshold value falls below
Has a second hysteresis characteristic that returns to the state, and
The second threshold is smaller than the first threshold, and the fourth threshold
Is smaller than the third threshold, and the
The polarization axes of the first and second electrode substrates are orthogonal to each other.
Each polarizing plate is provided as shown in FIG.
The polarization axis direction and the ferroelectric liquid crystal in the absence of the electric field
When the angular relationship with the optical axis direction is in the first stable state
In the dark state, and in the light state in the second and third stable states.
Is set so that when the electric field is not applied, the one side
Linearly polarized light passing through the polarizing plate
At the other polarizer without birefringence at
When the electric field is applied, the one polarizing plate is in a dark state.
Of linearly polarized light passing through
Folded and passed through the other polarizer,
And the applied voltage is changed to the first voltage.
Is displayed as a voltage exceeding the threshold of
Pressure due to the first hysteresis characteristic.
The liquid crystal is used as a voltage for maintaining a second stable state,
Is held. Claim 3
In the invention described in (1), the voltage is applied when the display is held.
The voltage is set to a voltage between the first and second thresholds
It is characterized by having.

【０００７】上記した各請求項に記載の発明によれば、
３つの安定状態を有する新規な強誘電性液晶を用い、そ
の光学軸方向と偏光板の偏光軸方向との関係により、第
１の安定状態のときに暗状態、第２、第３の安定状態の
ときに明状態にしているから、正負の電界印加による交
流駆動にて表示を行わせることが可能になる。また、上
記したヒステリシス特性を用いて表示の保持を行うこと
ができるため、表示を行う駆動回路を簡素化することが
できる。しかも、その液晶として第２の閾値が第１の閾
値より小さくなるものを用いているため、表示保持時の
印加電圧をそれ程大きくしなくても表示の保持を行うこ
とができる。[0007] According to the invention described in each of the above claims,
Using a novel ferroelectric liquid crystal having three stable states,
The relationship between the optical axis direction and the polarization axis direction of the polarizing plate
1 in the dark state, in the second and third stable states
Sometimes a bright state is used, so the
The display can be performed by the current drive. Further , display can be held using the above-described hysteresis characteristics, so that a driving circuit for performing display can be simplified. In addition, since the liquid crystal whose second threshold value is smaller than the first threshold value is used, the display can be held without increasing the voltage applied during the display holding time.

【０００８】[0008]

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
液晶電気光学装置の構造を示すものである。例えば２μ
ｍの間隔に隔てられ、互いに平行に配置された２枚の電
極基板１、２の間に、自発分極が少なくとも５０ｎＣ／
ｃｍ² 以上の強誘電性液晶材料６を密封する。強誘電性
液晶材料としては化１に示す構造式の液晶材料（ＴＦＨ
ＰＯＢＣ）を挙げることができる。FIG. 1 shows the structure of a liquid crystal electro-optical device according to an embodiment of the present invention. For example, 2μ
m, and a spontaneous polarization of at least 50 nC /
The ferroelectric liquid crystal material 6 of cm ² or more is sealed. As the ferroelectric liquid crystal material, a liquid crystal material having the structural formula shown in Chemical Formula 1 (TFH)
POBC).

【０００９】[0009]

【化１】 Embedded image

【００１０】〔４−（１−ｔriｆluoro ｍethyl ｈepty
oxycarbonyl ）ｐhenyl ４’−ｏctyloxy ｂiphenyl −
４−ｃarboxylate〕 電極基板１は、図１のごとく透明状のガラスあるいは樹
脂の透明基板１ｃの内側表面に沿い酸化インジウムある
いは酸化すずなどの透明状の導電膜よりなる電極１ａを
形成してある。もう一方の電極基板２についても同様の
構成となっている。[0010] [4- (1- t ri f luoro m ethyl h epty
oxycarbonyl) p henyl 4'- o ctyloxy b iphenyl -
4- c arboxylate] electrode substrate 1 is formed an electrode 1a made of a transparent shaped conductive film such as along indium oxide or tin oxide on the inner surface of the transparent substrate 1c transparent like glass or resin as in Figure 1 . The other electrode substrate 2 has the same configuration.

【００１１】導電膜の透明電極１ａ、２ａの内側表面に
は、液晶分子を基板と平行にそろえるための配向処理が
施された高分子膜の配向膜１ｂ、２ｂが配置されてい
る。また、このほかにも電極基板へのラビング処理、あ
るいは、表面への酸化けい素等の斜め蒸着、あるいは、
界面活性剤による処理などの一般に液晶を配向させるも
のが適用できる。On the inner surfaces of the transparent electrodes 1a and 2a of the conductive film, there are arranged polymer film alignment films 1b and 2b that have been subjected to an alignment treatment for aligning liquid crystal molecules in parallel with the substrate. Also, in addition to this, rubbing treatment on the electrode substrate, or oblique deposition of silicon oxide or the like on the surface, or
In general, those which align liquid crystals, such as treatment with a surfactant, can be applied.

【００１２】この電極基板１、２は液晶が一方向に並ぶ
ように平行に組み合わされる。その後、化１式の強誘電
性液晶材料を加熱して等方性液体として、毛細管現象を
利用して電極基板１、２間に注入した後、液晶セル全体
を毎分０．１〜１．０℃にて徐冷し、カイラルスメクチ
ックＣ相まで冷却する。このような冷却の結果、カイラ
ルスメクチックＣ相となった強誘電性液晶分子２０は、
液晶分子自身の大きな分極と液晶の持つ秩序のため図２
（ａ）のように配向する。The electrode substrates 1 and 2 are combined in parallel so that liquid crystals are arranged in one direction. Thereafter, the ferroelectric liquid crystal material of the formula (1) is heated and injected as an isotropic liquid between the electrode substrates 1 and 2 by utilizing the capillary phenomenon. Cool slowly at 0 ° C. and cool to chiral smectic C phase. As a result of such cooling, the ferroelectric liquid crystal molecules 20 that have become the chiral smectic C phase are:
Figure 2 due to the large polarization of the liquid crystal molecules themselves and the order of the liquid crystal
Orientation is performed as shown in FIG.

【００１３】なお、電極基板１、２の外側の偏光板４、
５は直交するよう配置されている。さらに、この偏光板
の偏光子（Ｐ）と無電界時の液晶分子長軸方向が０゜
（１８０゜）の角度をなすようにする。透明電極１ａ、
２ａには駆動回路を含む外部電源３が接続されており、
液晶には、後述するような電圧波形が印加されるように
なっている。The polarizers 4 outside the electrode substrates 1 and 2
5 are arranged orthogonally. Further, the direction of the long axis of the liquid crystal molecules in the absence of an electric field is set to an angle of 0 ° (180 °) with the polarizer (P) of the polarizing plate. Transparent electrode 1a,
An external power supply 3 including a drive circuit is connected to 2a.
A voltage waveform as described later is applied to the liquid crystal.

【００１４】次に、上記装置の作動を図２（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。ここで、各左図は装
置の平面方向の図、各右図は側面方向の図を示す。無電
界時、基板１、２間の液晶分子２０は、スメクチック層
１０の法線方向にそろい、図２（ａ）に示す配向状態を
示す。このとき、液晶分子の自発分極は本装置（セル）
の上半分で左方向（または右方向）、下半分で右方向
（または左方向）を向き、即ち、強誘電性液晶分子が動
くコーン上で説明すれば（図２（ａ）右図）、セルの上
半分では、分子がコーンの上方（または下方）、下半分
ではコーンの下方（または上方）に位置し、セル厚方向
での自発分極の積算値はゼロになる。Next, the operation of the above device will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to (b) and (c). Here, each left drawing shows a plan view of the apparatus, and each right drawing shows a side view. At the time of no electric field, the liquid crystal molecules 20 between the substrates 1 and 2 are aligned in the normal direction of the smectic layer 10 and show the alignment state shown in FIG. At this time, the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules is
The left half (or right) in the upper half and the right (or left) in the lower half, that is, on a cone on which ferroelectric liquid crystal molecules move (FIG. 2 (a) right), In the upper half of the cell, the molecule is located above (or below) the cone, and in the lower half, below (or above) the cone, the integrated value of the spontaneous polarization in the cell thickness direction becomes zero.

【００１５】次に、紙面表側から裏側へ液晶分子が回転
するのに十分な電界を印加すると、液晶分子の自発分極
方向３０が電界方向４０にそろう。これに伴い、液晶分
子は図２（ｂ）のように再配向する。このとき、液晶分
子は層法線方向に対しチルト角θをなす。ちなみに化１
式の強誘電性液晶材料のチルト角は７０℃から１１０℃
の温度範囲内で１０℃から３１℃を示す。Next, when an electric field sufficient to rotate the liquid crystal molecules from the front side to the back side of the paper is applied, the spontaneous polarization direction 30 of the liquid crystal molecules is aligned with the electric field direction 40. Along with this, the liquid crystal molecules are realigned as shown in FIG. At this time, the liquid crystal molecules form a tilt angle θ with respect to the layer normal direction. By the way 1
The tilt angle of the ferroelectric liquid crystal material of the formula is from 70 ° C. to 110 ° C.
10 ° C to 31 ° C within the temperature range of

【００１６】次に、紙面裏側から表側へ液晶分子が回転
するのに十分な電界を印加すると、自発分極３０は、電
界方向４０にそろう。これに伴い、液晶分子は図２
（ｃ）のように再配向する。このとき、液晶分子は層法
線方向から−θのチルト角をなす。このように印加電界
の極性と大きさにより液晶の光学軸を３状態に変化させ
ることができる。すなわち、本実施形態における強誘電
性液晶材料６は、無電界時に分子配向が光学的に一軸異
方性を有する第１の安定状態を有し、電界印加時に一方
の電界方向に対し分子配向が第１の安定状態とは異なる
第２の安定状態を有し、他方の電界方向に対し分子配向
が第１及び第２の安定状態とは異なる第３の安定状態を
有するものである。 Next, when an electric field sufficient to rotate the liquid crystal molecules from the back side to the front side of the paper is applied, the spontaneous polarization 30 is aligned with the electric field direction 40. As a result, the liquid crystal molecules are
Reorient as shown in (c). At this time, the liquid crystal molecules form a tilt angle of -θ from the normal direction of the layer. In this way, the optical axis of the liquid crystal can be changed into three states depending on the polarity and magnitude of the applied electric field. That is, the ferroelectric in the present embodiment
The liquid crystal material 6 has an optically uniaxially different molecular orientation when no electric field is applied.
It has a first stable state with anisotropy, and one side when an electric field is applied.
Molecular orientation is different from the first stable state with respect to the direction of the electric field
Has a second stable state, molecular orientation with respect to the other electric field direction
Has a third stable state different from the first and second stable states.
Have

【００１７】このような３状態を有する液晶を、一対の
偏光板４、５間に挟むことにより、電気光学装置として
用いることができる。例えば、図２（ａ）に示すよう
に、偏光板の偏光子（Ｐ）と液晶分子長軸方向が０°の
角度をなすように設置する。この状態で偏光子（Ｐ）を
通り抜けた直線偏光は、液晶を通り抜けるが検光子
（Ａ）で遮られ、暗状態となる。By sandwiching such a liquid crystal having three states between a pair of polarizing plates 4 and 5, the liquid crystal can be used as an electro-optical device. For example, as shown in FIG. 2A, the polarizer (P) of the polarizer and the liquid crystal molecule major axis direction are arranged so as to form an angle of 0 °. In this state, the linearly polarized light that has passed through the polarizer (P) passes through the liquid crystal but is blocked by the analyzer (A), and becomes a dark state.

【００１８】また、紙面表側から裏側へ電界を印加した
図２（ｂ）の場合、偏光子（Ｐ）を通り抜けた光は、液
晶の持つ複屈折効果により一般に楕円偏光となる。この
光の成分は、検光子（Ａ）を通り抜けるため、明状態と
なる。また、紙面裏側から表側へ電界を印加した図２
（ｃ）の場合、偏光子（Ｐ）を通り抜けた光は、液晶の
持つ複屈折効果により一般に楕円偏光となる。この光の
成分も、検光子（Ａ）を通り抜けるため、明状態とな
る。すなわち、無電界時には偏光子（Ｐ）を通り抜けた
直線偏光の光が強誘電性液晶にて複屈折せずに検光子
（Ａ）で遮られることにより暗状態になり、電界印加時
には偏光子（Ｐ）を通り抜けた直線偏光の光が強誘電性
液晶にて複屈折して検光子（Ａ）を通り抜けることによ
り明状態になる。 In the case of FIG. 2B in which an electric field is applied from the front side to the back side of the paper, the light passing through the polarizer (P) is generally elliptically polarized due to the birefringence effect of the liquid crystal. Since this light component passes through the analyzer (A), it becomes a bright state. FIG. 2 shows an electric field applied from the back side to the front side.
In the case of (c), the light that has passed through the polarizer (P) generally becomes elliptically polarized light due to the birefringence effect of the liquid crystal. Since this light component also passes through the analyzer (A), it becomes a bright state. That is, it passed through the polarizer (P) when no electric field was applied.
Analyzer of linearly polarized light without birefringence in ferroelectric liquid crystal
(A) is blocked by darkness, and when an electric field is applied
Has linearly polarized light passing through the polarizer (P)
By birefringence in the liquid crystal and passing through the analyzer (A)
It becomes a bright state.

【００１９】次に、本装置の電圧−透過率曲線について
説明する。偏光子（Ｐ）の偏光軸と無電界時の分子長軸
方向が０°となるように設置し、閾値としては輝度が相
対的に１０％変化する時の電圧とする。図３は測定に用
いた電圧波形を示し、印加パルス幅は１ｍsec であり、
一定の周期で繰り返し印加されている。この時の光学応
答を図４に示す。無電界時は暗状態であるが、電圧が印
加されている間は明状態となっていることがわかる。Next, a voltage-transmittance curve of the present apparatus will be described. The polarizer (P) is set so that the polarization axis of the polarizer (P) and the direction of the molecular major axis in the absence of an electric field are at 0 °, and the threshold is a voltage at which the luminance changes relatively by 10%. FIG. 3 shows the voltage waveform used for the measurement, the applied pulse width is 1 msec,
It is applied repeatedly at a constant cycle. The optical response at this time is shown in FIG. It can be seen that the state is dark when there is no electric field, but is bright when voltage is applied.

【００２０】この電界が印加されている時の光透過率を
電圧に対しプロットしたものを図５に示す。電圧を０
（Ｖ）から増加して行くと、閾値１をすぎ急激に暗状態
から明状態へと変化するが、その後一定になる。次に、
電圧を減少させて行くと、電圧増加時の閾値１をすぎて
から、閾値２で明状態から暗状態へと変化している。FIG. 5 shows a plot of light transmittance versus voltage when the electric field is applied. Voltage 0
As the voltage increases from (V), the threshold value 1 is exceeded, and the state rapidly changes from a dark state to a bright state, but thereafter becomes constant. next,
As the voltage is decreased, the state changes from the bright state to the dark state at the threshold 2 after the threshold 1 at the time of the voltage increase has passed.

【００２１】さらに、電圧を減少させて行くと、再び閾
値３をすぎ、暗状態から明状態へ変化するが、その後一
定になる。次に、電圧を増加させて行くと、電圧減少時
の閾値３をすぎてから、閾値４で明状態から暗状態へと
変化していることがわかる。このように、明確な閾値
と、大きなヒステリシスが存在する。次に、化１式の強
誘電性液晶材料を用いての、本装置の応答速度の温度依
存性を測定した。応答速度の定義としては電圧印加後、
光透過率が９０％まで変化するのに要する時間とした。
測定電圧波形としては、１０Hzの方形波で電圧は３０
（Ｖ）である。図６に応答速度の温度依存性を示す。μ
sec 域の高速応答を示している。When the voltage is further reduced, the threshold value 3 is passed again, and the state changes from the dark state to the bright state, but thereafter becomes constant. Next, as the voltage is increased, it can be seen that the state changes from the bright state to the dark state at the threshold 4 after passing the threshold 3 at the time of the voltage decrease. Thus, there is a clear threshold and a large hysteresis. Next, the temperature dependence of the response speed of the device using the ferroelectric liquid crystal material of Formula 1 was measured. The response speed is defined as
It was the time required for the light transmittance to change to 90%.
The measured voltage waveform is a 10 Hz square wave with a voltage of 30
(V). FIG. 6 shows the temperature dependence of the response speed. μ
This shows a fast response in the sec range.

【００２２】さらに、液晶分子の配向性については、無
電界時に従来の強誘電性液晶で観察されたツイスト状態
は観察されず、安定な１つの配向状態のみ観察された。
一度冷却して結晶状態にした後、温度を上昇させてカイ
ラルスメクチックＣ相としても前のカイラルスメクチッ
クＣ相の配向が再現できる。なお、上記実施形態におい
ては、偏光板の偏光子（Ｐ）と無電界時の分子長軸方向
とが０°（１８０°）の角度をなす構成としたが、例え
ば、２２．５°、４５°、もしくは９０°の角度をなす
構成のものとしても良く、例えば２２．５°の場合、電
界印加時、一方の電界方向で暗状態を示し、もう一方の
電界方向で明状態を示し、無電界時にはその中間状態を
示すこととなる。Further, regarding the orientation of the liquid crystal molecules, the twisted state observed in the conventional ferroelectric liquid crystal in the absence of an electric field was not observed, but only one stable alignment state was observed.
Once cooled and brought into a crystalline state, the temperature is raised and the orientation of the previous chiral smectic C phase can be reproduced as the chiral smectic C phase. In the above embodiment, the polarizer (P) of the polarizing plate and the molecular major axis direction in the absence of an electric field make an angle of 0 ° (180 °). However, for example, 22.5 °, 45 ° ° or 90 °. For example, in the case of 22.5 °, when an electric field is applied, one of the electric field directions indicates a dark state, the other electric field direction indicates a bright state, and In the case of an electric field, the intermediate state is shown.

【００２３】この構成（２２．５°）で、三状態の分子
配向を三角波電圧に対する透過率と分極反転電流により
確認した。測定に用いた電圧波形は、±３０（Ｖ）、１
０（Hz）の三角波電圧である。この波形を印加した時の
２つの温度における透過率と分極反転電流を図７及び図
８に示す。図中の（ａ）は印加電圧波形、（ｂ）は透過
率、（ｃ）は分極反転電流波形を示す。透過率（ｂ）に
ついては、マイナス域での暗状態、０ボルト域での中間
明状態、プラス域での明状態とはっきり現れている。分
極反転電流（ｃ）については、前記の状態変化に対応し
て分極反転電流波形のピークがそれぞれ現れていること
がわかる。With this configuration (22.5 °), the molecular orientation in three states was confirmed by the transmittance with respect to the triangular wave voltage and the polarization reversal current. The voltage waveform used for the measurement is ± 30 (V), 1
It is a triangular wave voltage of 0 (Hz). FIGS. 7 and 8 show transmittance and polarization reversal current at two temperatures when this waveform is applied. In the figure, (a) shows the applied voltage waveform, (b) shows the transmittance, and (c) shows the domain-inverted current waveform. The transmittance (b) clearly appears as a dark state in a minus range, an intermediate bright state in a 0 volt range, and a bright state in a plus range. Regarding the polarization inversion current (c), it can be seen that the peaks of the polarization inversion current waveform appear respectively in accordance with the state change.

【００２４】また、電極基板１、２において、図９に示
すように、各々ストライプ状の透明電極１ａ、２ａを複
数本平行に形成し、これら基板１と基板２の電極が互い
に直交するように配置し、電極にはダイナミックに駆動
が行えるような回路を含む外部電源を接続してマトリッ
クス形表示装置を形成して、前記の電圧−透過率曲線で
示したヒステリシス特性を利用した駆動を行うこともで
きる。As shown in FIG. 9, a plurality of stripe-shaped transparent electrodes 1a and 2a are formed in parallel on each of the electrode substrates 1 and 2 so that the electrodes of the substrate 1 and the substrate 2 are orthogonal to each other. A matrix type display device is formed by arranging and connecting an external power supply including a circuit that can be dynamically driven to the electrodes, and driving using the hysteresis characteristic shown by the voltage-transmittance curve is performed. Can also.

【００２５】ここで、ダイナミック駆動法の線順次方法
について説明する。一例として、１／３バイアス法を図
１０を用いて説明する。Ｘは線順次走査される電極（走
査電極）を、Ｙは信号電圧が印加される電極（信号電
極）を示す。○印の所が表示させる点（選択点）を示
し、印のない所は、表示を保持する点（非選択点）を示
す。走査電極において選択される電極には＋２Ｖを印加
し、非選択される電極には０Ｖを印加する。信号電極側
においては選択電極に−１Ｖを、非選択電極には＋１Ｖ
を印加する。このように選択点には３Ｖの電圧が印加さ
れることとなり、それ以外の非選択点に−１Ｖか＋１Ｖ
が印加されることとなる。Here, the line sequential method of the dynamic driving method will be described. As an example, the 1/3 bias method will be described with reference to FIG. X indicates an electrode (scanning electrode) scanned line-sequentially, and Y indicates an electrode (signal electrode) to which a signal voltage is applied. A mark indicates a point to be displayed (selected point), and a mark without a mark indicates a point to maintain the display (non-selected point). A voltage of +2 V is applied to an electrode selected as a scanning electrode, and a voltage of 0 V is applied to a non-selected electrode. On the signal electrode side, -1 V is applied to the selected electrode, and +1 V is applied to the non-selected electrode.
Is applied. As described above, a voltage of 3V is applied to the selected point, and -1V or + 1V is applied to the other non-selected points.
Is applied.

【００２６】このようにダイナミック駆動を行う場合、
非選択点にもバイアス電圧が印加されるため、非選択点
に印加される電圧は閾域以下である事が必要となる。ま
た、非選択点に印加される電圧を図５の閾値１と閾値２
の間にとり、暗表示させる点には閾値２から３の間の電
圧をとり、明表示させる点に印加する電圧を閾値１より
高くとるようにすれば、コントラスト比が高く、表示保
持も可能なダイナミック駆動が容易にできる。なお、正
の電圧を印加する正極性における表示駆動のみならず負
の電圧を印加する負極性における表示の場合も上記と同
様にして行うことができ、正極性および負極性側の電圧
により交互に表示駆動して液晶を交流駆動することもで
きる。When performing the dynamic driving as described above,
Since the bias voltage is also applied to the non-selected points, the voltage applied to the non-selected points needs to be lower than the threshold. Further, the voltages applied to the non-selected points are set to the threshold 1 and the threshold 2 shown in FIG.
If a voltage between the thresholds 2 and 3 is set at a point for dark display and a voltage applied to a point for bright display is set higher than the threshold 1, the contrast ratio is high and the display can be held. Dynamic driving can be easily performed. In addition, not only the display drive in the positive polarity in which a positive voltage is applied but also the display in the negative polarity in which a negative voltage is applied can be performed in the same manner as described above, and the display is alternately performed by the positive and negative voltages. The display can be driven to drive the liquid crystal by AC.

【００２７】また、上記した液晶は、図５に示すよう
に、閾値２が閾値１より小さく、閾値４が閾値３より小
さくなっている。しかし、液晶材料によっては、その関
係が逆になるものあり得る。その場合には、表示を保持
するための電圧を高くしなければならなくなるため、図
５に示す、閾値２＜閾値１、閾値４＜閾値３の関係とな
る液晶を用いることにより、表示保持のための電圧を低
く設定することができる。In the above-mentioned liquid crystal, the threshold 2 is smaller than the threshold 1 and the threshold 4 is smaller than the threshold 3, as shown in FIG. However, depending on the liquid crystal material, the relationship may be reversed. In that case, the voltage for holding the display must be increased. Therefore, the liquid crystal having the relationship of threshold 2 <threshold 1 and threshold 4 <threshold 3 shown in FIG. Voltage can be set low.

【００２８】なお、本発明は背面からの照明によって表
示する透過型に限らず、全面からの光を反射する反射型
にも適用できる。ところで、本発明の装置に用いる大き
な自発分極を有する液晶材料としては、次の構造式のも
の（ＴＦＭＮＰＯＢＣ）を用いることもできる。The present invention can be applied not only to the transmission type in which display is performed by illumination from the back, but also to the reflection type in which light from the entire surface is reflected. By the way, as the liquid crystal material having a large spontaneous polarization used in the device of the present invention, one having the following structural formula (TFMNPOBC) can be used.

【００２９】[0029]

【化２】 Embedded image

【００３０】〔４−（１−ｔriｆluoro ｍethyl ｎonyl
oxy carbonyl）ｐhenyl ４’−ｏctyloxy ｂiphenyl −
４−ｃarboxylate〕 この液晶材料に三角波電圧（±３０Ｖ、１０Hz）を印加
したときの透過率特性及び分極反転電流特性を図１１に
示し、前述の液晶材料と同様の３状態を示している。[0030] [4- (1- t ri f luoro m ethyl n onyl
oxy carbonyl) p henyl 4'- o ctyloxy b iphenyl -
4- c arboxylate] shows the transmission characteristics and polarization inversion current characteristics of the liquid crystal material to a triangular wave voltage (± 30 V, 10 Hz) upon application of a 11 shows the same three states and the liquid crystal material described above.

【００３１】また、他の大きな自発分極を有する液晶材
料としては、次の構造式のもの（ＭＨＰＯＢＣ）を用い
ることもできる。Further, as another liquid crystal material having a large spontaneous polarization, one having the following structural formula (MHPOBC) can be used.

【００３２】[0032]

【化３】 Embedded image

【００３３】〔４−（１−ｍethyl ｈeptyloxy carbony
l ）ｐhenyl ４’−ｏctyloxyｂiphenyl −４−ｃarbox
ylate〕 この液晶材料に同じく上記三角波電圧を印加したときの
透過率特性及び分極反転電流特性を図１２に示し、前述
の３状態が得られている。次に、上記３つの液晶材料に
ついて、透過率の３状態が出現する自発分極Ｐｓの値を
調べたのが図１３である。３種類の液晶とも、５０数
（ｎＣ／ｃｍ² ）以上の大きな自発分極を持つとき３状
態を示している。なお、自発分極の測定法は、一般的な
三角波法を用いた。[0033] [4- (1- m ethyl h eptyloxy carbony
l) p henyl 4'- o ctyloxy b iphenyl -4- c arbox
ylate] FIG. 12 shows transmittance characteristics and polarization reversal current characteristics when the above-mentioned triangular wave voltage is similarly applied to this liquid crystal material, and the above three states are obtained. Next, FIG. 13 shows the values of the spontaneous polarization Ps at which the three states of the transmittance appear for the above three liquid crystal materials. All three types of liquid crystals show three states when they have a large spontaneous polarization of 50 or more (nC / cm ² ) or more. Note that a general triangular wave method was used as a method for measuring spontaneous polarization.

【００３４】さらに、上記３つの液晶材料に加えて他の
液晶材料としては、次の構造式のもの（ＴＦＭＨＢ２Ｆ
ＤＢ）を用いることができる。Further, in addition to the above three liquid crystal materials, another liquid crystal material has the following structural formula (TFMHB2F
DB) can be used.

【００３５】[0035]

【化４】 Embedded image

【００３６】〔４−（１−ｔriｆluoro ｍethyl ｈepty
loxy carbonyl ）−４’−ｂiphenyl２−ｆluoro −４
−ｄecyloxy ｂenzoate 〕 この化合物の相転移を示差熱分折（ＤＳＣ）と偏光顕微
鏡下のテクスチャー観察により測定した結果次の様にな
った。 ここで、Ｃry；結晶相、ＳｍＣ^* ；カイラルスメクチッ
クＣ相（強誘電性液晶相）、ＳｍＡ；スメクチックＡ
相、Ｉ：等方性液体相を示す。[0036] [4- (1- t ri f luoro m ethyl h epty
loxy carbonyl) -4'- b iphenyl2- f luoro -4
- d ecyloxy b enzoate] became a phase transition of the compound differential heat content folding (DSC) results as measured by texture observation under a polarizing microscope in the following manner. Here, Cry; crystal phase, SmC ^* ; chiral smectic C phase (ferroelectric liquid crystal phase), SmA; smectic A
Phase, I: Indicates an isotropic liquid phase.

【００３７】この化合物の強誘電性スメクチック相での
自発分極を一般的な三角波法を用いて測定したところ、
図１４に示す特性が得られた。また、前述の３状態の出
現は強誘電性スメクチック相全域に渡り、即ち、自発分
極の大きさでは４〔ｎＣ／ｃｍ² 〕程度から８０〔ｎＣ
／ｃｍ² 〕程度の範囲に渡っている。なお、図１５は５
５℃で三角波電圧（ａ）を印加した時の透過率特性
（ｂ）及び分極反転特性（ｃ）を示したものであり、前
述の３状態を示していることがわかる。The spontaneous polarization of this compound in the ferroelectric smectic phase was measured using a general triangular wave method.
The characteristics shown in FIG. 14 were obtained. The appearance of the above three states extends over the entire ferroelectric smectic phase, that is, the magnitude of spontaneous polarization is about 4 [nC / cm ² ] to 80 [nC
/ Cm ² ]. FIG.
It shows the transmittance characteristic (b) and the polarization reversal characteristic (c) when the triangular wave voltage (a) is applied at 5 ° C., and it can be seen that the above three states are shown.

【００３８】また、強誘電性スメクチック相温度範囲の
室温化及びその拡大のため上記４種類の化合物のうち、
ＴＦＭＨＰＯＢＣ、ＭＨＰＯＢＣ、ＴＦＭＨＢ２ＦＤＢ
の３種類を次に示す比率で混合し、 ＴＦＭＨＰＯＢＣ …… ２０％ ＭＨＰＯＢＣ …… ４６％ ＴＦＭＨＢ２ＦＤＢ …… ３４％ 相転移を示差熱分折（ＤＳＣ）と偏光顕微鏡により測定
したところ次の結果が得られた。In order to raise the temperature range of the ferroelectric smectic phase to room temperature and to expand the temperature range, of the above four compounds,
TFMHPOBC, MHPOBC, TFMHB2FDB
The following three types were mixed at the following ratios, and TFHPOBC 20% MHPOBC 46% TFMHB2FDB 34% The phase transition was measured by differential thermal analysis (DSC) and a polarizing microscope to obtain the following results. Was.

【００３９】 この混合物を液晶セルに封入し、三角波電圧を印加した
ときの透過率特性及び分極反転電流を測定し、前記３状
態の出現を調べたところ、強誘電性スメクチック相温度
範囲全域で前記３状態が観察された。[0039] The mixture was sealed in a liquid crystal cell, and the transmittance characteristics and the polarization reversal current when a triangular wave voltage was applied were measured, and the appearance of the three states was examined. As a result, the three states were observed over the entire ferroelectric smectic phase temperature range. Was observed.

【００４０】また、図１６は本発明の他の実施形態であ
る液晶電気光学装置の構造を示すものである。本実施形
態においては、例えば２μｍの間隔に隔てられ、互いに
平行に配置された２枚の電極基板１、２の間に、自発分
極が少なくとも５０ｎＣ／ｃｍ² 以上の強誘電性液晶材
料に二色性色素を溶解したもの６’を密封している。強
誘電性液晶材料としては、例えば前述の４つの液晶材料
（ＴＦＭＨＰＯＢＣ、ＴＦＭＮＰＯＢＣ、ＭＨＰＯＢ
Ｃ、ＴＦＭＨＢ２ＦＤＢ）を挙げることができる。ま
た、二色性色素としては、例えば三井東圧社製Ｓ−３３
４（アゾ系黒色二色性色素）を用いており、そして強誘
電性液晶を等方性液体相に加熱し、２ｗｔ％の前記二色
性色素を添加し、溶解している。その後、毛細管減少を
利用して電極基板１、２間に注入した後、液晶セル全体
を毎分０．１〜１．０℃にて徐冷し、カイラルスメクチ
ックＣ相まで冷却する。このような冷却の結果、カイラ
ルスメクチックＣ相となった強誘電性液晶分子２０は、
液晶分子自身の大きな分極と液晶の持つ秩序のため図１
７（ａ）のように配向する。FIG. 16 shows the structure of a liquid crystal electro-optical device according to another embodiment of the present invention. In the present embodiment, a two-color ferroelectric liquid crystal material having a spontaneous polarization of at least 50 nC / cm ² is provided between two electrode substrates 1 and 2 spaced apart from each other by, for example, 2 μm. 6 ′ in which a sex dye is dissolved is sealed. As the ferroelectric liquid crystal material, for example, the above-mentioned four liquid crystal materials (TFMPOBC, TFMNPOBC, MHPOB)
C, TFMHB2FDB). Examples of the dichroic dye include, for example, S-33 manufactured by Mitsui Toatsu.
No. 4 (azo black dichroic dye) is used, and the ferroelectric liquid crystal is heated to an isotropic liquid phase, and 2 wt% of the dichroic dye is added and dissolved. Thereafter, the liquid crystal cell is injected between the electrode substrates 1 and 2 using capillary reduction, and then the entire liquid crystal cell is gradually cooled at a rate of 0.1 to 1.0 ° C. per minute to be cooled to a chiral smectic C phase. As a result of such cooling, the ferroelectric liquid crystal molecules 20 that have become the chiral smectic C phase are:
Figure 1 due to the large polarization of the liquid crystal molecules themselves and the order of the liquid crystal
Orientation is performed as shown in FIG.

【００４１】なお、本実施形態においては、電極基板２
の外側にのみ偏光板５が配置されている。さらに、この
偏光板の偏光子（Ｐ）と無電界時の液晶分子長軸方向が
０°（１８０°）の角度をなすようにする。透明電極１
ａ、２ａには駆動回路を含む外部電源３が接続されてお
り、液晶に前述したような電圧波形が印加されるように
なっている。In this embodiment, the electrode substrate 2
The polarizing plate 5 is arranged only on the outside. Furthermore, the direction of the long axis of the liquid crystal molecules in the absence of an electric field is set to an angle of 0 ° (180 °) with the polarizer (P) of the polarizing plate. Transparent electrode 1
An external power supply 3 including a drive circuit is connected to a and 2a so that the above-described voltage waveform is applied to the liquid crystal.

【００４２】次に上記構成になる装置の作動を図１７
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。ここで、各
左図は装置の平面方向の図、各右図は側面方向の図を示
す。無電界時、基板１、２間の液晶分子２０は、スメク
チック層１０の法線方向にそろい、図１７（ａ）に示す
配向状態を示す。このとき、液晶分子の自発分極は本装
置（セル）の上半分で左方向（または右方向）、下半分
で右方向（または左方向）を向き、即ち、強誘電性液晶
分子が動くコーン上で説明すれば（図１７（ａ）右
図）、セルの上半分では、分子がコーンの上方（または
下方）、下半分ではコーンの下方（または上方）に位置
し、セル厚方向での自発分極の積算値はゼロになる。こ
のとき、二色性色素２１は液晶分子２０の中に分散した
形になり、液晶分子２０の長軸方向と同一方向を向く事
になる。Next, the operation of the apparatus having the above-mentioned structure will be described with reference to FIG.
A description will be given using (a), (b), and (c). Here, each left drawing shows a plan view of the apparatus, and each right drawing shows a side view. At the time of no electric field, the liquid crystal molecules 20 between the substrates 1 and 2 are aligned in the normal direction of the smectic layer 10 and show the alignment state shown in FIG. At this time, the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules is directed leftward (or rightward) in the upper half of the device (cell) and rightward (or leftward) in the lower half, that is, on the cone on which the ferroelectric liquid crystal molecules move. (FIG. 17 (a) right), the molecule is located above (or below) the cone in the upper half of the cell, and below (or above) the cone in the lower half, and spontaneously spontaneously in the cell thickness direction. The integrated value of the polarization becomes zero. At this time, the dichroic dye 21 is dispersed in the liquid crystal molecules 20 and faces in the same direction as the major axis direction of the liquid crystal molecules 20.

【００４３】次に、紙面表側から裏側へ液晶分子が回転
するのに十分な電界を印加すると、液晶分子の自発分極
方向３０が電界方向４０にそろう。これに伴い、液晶分
子は図１７（ｂ）のように再配向する。このとき、液晶
分子は層法線方向に対しチルト角θをなす。ちなみに化
１式の強誘電性液晶材料に２色性色素を溶解したものの
チルト角は７０℃から１１０℃の温度範囲内で１０°か
ら３１°を示す。この場合も、二色性色素２１は、液晶
分子２０の動きに従って動く。Next, when an electric field sufficient to rotate the liquid crystal molecules from the front side to the back side of the paper is applied, the spontaneous polarization direction 30 of the liquid crystal molecules is aligned with the electric field direction 40. Along with this, the liquid crystal molecules are realigned as shown in FIG. At this time, the liquid crystal molecules form a tilt angle θ with respect to the layer normal direction. Incidentally, a dichroic dye dissolved in a ferroelectric liquid crystal material represented by Chemical Formula 1 has a tilt angle of 10 ° to 31 ° within a temperature range of 70 ° C to 110 ° C. Also in this case, the dichroic dye 21 moves according to the movement of the liquid crystal molecules 20.

【００４４】次に、紙面裏側から表側へ液晶分子が回転
するのに十分な電界を印加すると、自発分極３０は、電
界方向４０にそろう。これに伴い、液晶分子は図２
（ｃ）のように再配向する。このとき、液晶分子は層法
線方向から−θのチルト角をなす。この場合も、二色性
色素２１は、液晶分子２０の動きに従って動く。このよ
うに印加電界の極性と大きさにより液晶の光学軸を３状
態に変化させることができる。Next, when an electric field sufficient to rotate the liquid crystal molecules from the back side to the front side is applied, the spontaneous polarization 30 is aligned with the electric field direction 40. As a result, the liquid crystal molecules are
Reorient as shown in (c). At this time, the liquid crystal molecules form a tilt angle of -θ from the normal direction of the layer. Also in this case, the dichroic dye 21 moves according to the movement of the liquid crystal molecules 20. In this way, the optical axis of the liquid crystal can be changed into three states depending on the polarity and magnitude of the applied electric field.

【００４５】このような３状態を有する液晶に偏光板５
を付設することにより、電気光学装置として用いること
ができる。例えば、図１７（ａ）に示すように、偏光板
の偏光子（Ｐ）と液晶分子長軸方向が０°の角度をなす
ように配置する。この状態で偏光子（Ｐ）を通り抜けた
直線偏光はその偏光方向が二色性色素の吸収軸と一致
し、吸収されるため、暗状態となる。The liquid crystal having such three states is provided with a polarizing plate 5.
Can be used as an electro-optical device. For example, as shown in FIG. 17A, the polarizer (P) of the polarizing plate is arranged such that the major axis direction of the liquid crystal molecules forms an angle of 0 °. In this state, the linearly polarized light that has passed through the polarizer (P) is in a dark state because its polarization direction coincides with the absorption axis of the dichroic dye and is absorbed.

【００４６】また、紙面表側から裏側へ電界を印加した
図１７（ｂ）の場合、及び紙面裏側から表側へ電界を印
加した図１７（ｃ）の場合、偏光子（Ｐ）通り抜けた直
線偏光は、その偏光方向と、二色性色素の吸収軸が一致
しないため、光が透過し、明状態となる。なお、偏光板
５は電極基板１の外側に付設しても良い。なお、本実施
形態における光学応答、光透過率、応答速度の温度依存
性、および液晶分子の配向性等については、前記の実施
形態と実質的に同一である。Also, in the case of FIG. 17B in which an electric field is applied from the front side to the back side of the paper, and in the case of FIG. 17C in which an electric field is applied from the back side to the front side, the linearly polarized light passing through the polarizer (P) is Since the polarization direction of the light does not coincide with the absorption axis of the dichroic dye, light is transmitted and a bright state is obtained. The polarizing plate 5 may be provided outside the electrode substrate 1. Note that the optical response, the light transmittance, the temperature dependency of the response speed, the orientation of the liquid crystal molecules, and the like in this embodiment are substantially the same as those in the above embodiment.

【００４７】なお、本実施形態においては、偏光板の偏
光子（Ｐ）と無電界時の分子長軸方向（二色性色素分子
長軸方向）とが０°（１８０°）の角度をなす構成とし
たが、例えば、４５°、もしくは９０°の角度をなす構
成のものとしても良く、例えば９０°の場合電界印加
時、一方の電界方向で暗状態を示し、もう一方の電界方
向で明状態を示し、無電界時にはその中間状態を示し２
段階の階調表示が可能となる。In the present embodiment, the polarizer (P) of the polarizing plate and the molecular long axis direction (dichroic dye molecule long axis direction) in the absence of an electric field make an angle of 0 ° (180 °). Although the configuration is described, for example, the configuration may be such that an angle of 45 ° or 90 ° is formed. State when no electric field is applied.
It is possible to perform gradation display in stages.

【００４８】また、二色性色素は、アゾ系の二色性色素
に限らず、耐光性の良好なアントラキノン系の二色性色
素も用いることができる。The dichroic dye is not limited to an azo dichroic dye, but an anthraquinone dichroic dye having good light resistance can also be used.

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

【図１】本発明の一実施形態を示す液晶電気光学装置の
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a liquid crystal electro-optical device according to an embodiment of the present invention.

【図２】（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は図１に示す装置にお
ける液晶分子の配向状態を示す図である。2 (a), 2 (b), and 2 (C) are diagrams showing alignment states of liquid crystal molecules in the device shown in FIG.

【図３】液晶の電圧と透過率の関係の測定に用いる電圧
波形図である。FIG. 3 is a voltage waveform diagram used for measuring the relationship between the liquid crystal voltage and the transmittance.

【図４】液晶に図３の電圧を印加したときの透過率の変
化を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a change in transmittance when the voltage shown in FIG. 3 is applied to a liquid crystal.

【図５】液晶の電圧と透過率の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a voltage of a liquid crystal and a transmittance.

【図６】液晶の応答速度と温度との関係を示す特性図で
ある。FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the response speed of liquid crystal and temperature.

【図７】三角波電圧に対する透過率と分極反転電流を示
す図である。FIG. 7 is a diagram showing transmittance and polarization inversion current with respect to a triangular wave voltage.

【図８】図７に示すものとは異なる温度における三角波
電圧に対する透過率と分極反転電流を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing transmittance and polarization reversal current with respect to a triangular wave voltage at a temperature different from that shown in FIG. 7;

【図９】本発明の液晶電気光学装置の他の構成を示す図
である。FIG. 9 is a diagram showing another configuration of the liquid crystal electro-optical device of the present invention.

【図１０】ダイナミック駆動法の説明に供する説明図で
ある。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a dynamic driving method.

【図１１】他の液晶材料における三角波電圧に対する透
過率と分極反転電流を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing transmittance and polarization reversal current with respect to a triangular wave voltage in another liquid crystal material.

【図１２】さらに他の液晶材料における三角波電圧に対
する透過率と分極反転電流を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing transmittance and polarization reversal current with respect to a triangular wave voltage in still another liquid crystal material.

【図１３】３つの液晶材料に対する透過率の３状態が出
現する自発分極の値を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing spontaneous polarization values at which three states of transmittance appear for three liquid crystal materials.

【図１４】さらに他の液晶材料における自発分極の温度
依存性を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the temperature dependence of spontaneous polarization in still another liquid crystal material.

【図１５】図１４に示す液晶における三角波電圧に対す
る透過率と分極反転電流を示す図である。15 is a diagram showing transmittance and polarization reversal current with respect to a triangular wave voltage in the liquid crystal shown in FIG.

【図１６】本発明の他の実施形態を示す液晶電気光学装
置の構成図である。FIG. 16 is a configuration diagram of a liquid crystal electro-optical device according to another embodiment of the present invention.

【図１７】図１６に示す装置における液晶分子の配向状
態を示す図である。FIG. 17 is a view showing an alignment state of liquid crystal molecules in the device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１、２…電極基板、１ａ、２ａ…透明電極、１ｂ、２ｂ
…配向膜、１ｃ、２ｃ…透明基板、４、５…偏光板、
６、６’…強誘電性液晶、１０…スメクチック層、２０
…液晶分子、２１…二色性色素、３０…自発分極方向、
４０…電界方向、５０…偏光方向。1, 2, ... electrode substrate, 1a, 2a ... transparent electrode, 1b, 2b
... Orientation films, 1c, 2c ... Transparent substrates, 4, 5 ... Polarizing plates,
6, 6 ': ferroelectric liquid crystal, 10: smectic layer, 20
... liquid crystal molecules, 21 ... dichroic dye, 30 ... spontaneous polarization direction,
40: electric field direction, 50: polarization direction.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 典生 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式 会社デンソー内 (72)発明者 河村 一朗 東京都千代田区丸の内二丁目７番３号 昭和シェル石油株式会社内 (56)参考文献 実開 昭58−115721（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/133 560 G02F 1/141 G09G 3/36 G09G 3/18──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Norio Yamamoto 1-1-1, Showa-cho, Kariya-shi, Aichi Prefecture Inside DENSO Corporation (72) Inventor Ichiro Kawamura 2-73-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Showa Shell Sekiyu KK In-house (56) References Real Opening Sho 58-115721 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁶ , DB name) G02F 1/133 560 G02F 1/141 G09G 3/36 G09G 3 / 18

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 第１の電極基板（１）と所定の間隔を隔
てて配置されている第２の電極基板（２）との間に強誘
電性液晶（６）が挟まれてなり、前記第１及び前記第２
の電極間に電圧を印加して表示を行うようにした液晶表
示装置において、 前記強誘電性液晶は、無電界時に分子配向が光学的に一
軸異方性を有する第１の安定状態を有し、かつ、電界印
加時に一方の電界方向に対し分子配向が前記第１の安定
状態とは異なる第２の安定状態を有し、さらに他方の電
界方向に対し分子配向が前記第１及び第２の安定状態と
は異なる第３の安定状態を有し、印加電圧の一極性側に
おいて前記印加電圧が第１の閾値を超えた時に第１の安
定状態から第２の安定状態に変化し、前記印加電圧が第
２の閾値より低下した時に第２の安定状態から第１の安
定状態に戻るような第１のヒステリシス特性を有し、前
記印加電圧の他の極性側において前記印加電圧が第３の
閾値を超えた時に前記第１の安定状態から第３の安定状
態に変化し、前記印加電圧が第４の閾値より低下した時
に第３の安定状態から第１の安定状態に戻るような第２
のヒステリシス特性を有し、かつ前記第２の閾値は前記
第１の閾値より小さく、前記第４の閾値は前記第３の閾
値より小さくなっており、前記第１及び第２の電極基板には、偏光軸が互いに直交
するように偏光板がそれぞれ設けられており、一方の偏
光板の偏光軸方向と前記無電界時における前記強誘電性
液晶の光学軸方向との角度関係が、前記第１の安定状態
のときに暗状態、前記第２、第３の安定状態のときに明
状態になるように設定されており、 前記印加電圧を前記第１の閾値を超える電圧として前記
表示を行い、前記印加電圧を、前記第１のヒステリシス
特性により前記強誘電性液晶を第２の安定状態を維持す
る電圧として、前記表示を保持するようにしたことを特
徴とする液晶表示装置。1. A ferroelectric liquid crystal (6) is sandwiched between a first electrode substrate (1) and a second electrode substrate (2) disposed at a predetermined distance. The first and the second
In a liquid crystal display device in which display is performed by applying a voltage between the electrodes, the ferroelectric liquid crystal has a molecular orientation that is optically uniform when no electric field is applied.
An electric field marker having a first stable state having axial anisotropy;
When the molecular orientation is applied to one of the electric field directions,
It has a second stable state that is different from the
The molecular orientation with respect to the field direction is the first and second stable states.
Has a different third stable state, and changes from the first stable state to the second stable state when the applied voltage exceeds a first threshold on one polarity side of the applied voltage, and the applied voltage is A first hysteresis characteristic that returns from the second stable state to the first stable state when the applied voltage falls below the second threshold, and the applied voltage exceeds the third threshold on the other polarity side of the applied voltage The second stable state changes from the first stable state to the third stable state when the applied voltage falls below a fourth threshold value.
And the second threshold is smaller than the first threshold, the fourth threshold is smaller than the third threshold, and the first and second electrode substrates have , Polarization axes are orthogonal to each other
Polarizing plates are provided so that
The polarization axis direction of the optical plate and the ferroelectricity in the absence of the electric field
The angle relationship with the optical axis direction of the liquid crystal is in the first stable state.
In the dark state and light in the second and third stable states.
State is set, the display is performed with the applied voltage exceeding the first threshold, and the ferroelectric liquid crystal is set to a second stable state by the first hysteresis characteristic. A liquid crystal display device wherein the display is maintained as a voltage for maintaining a state. 【請求項２】 第１の電極基板（１）と所定の間隔を隔
てて配置されている第２の電極基板（２）との間に強誘
電性液晶（６）が挟まれてなり、前記第１及び前記第２
の電極間に電圧を印加して表示を行うようにした液晶表
示装置において、 前記強誘電性液晶は、無電界時に分子配向が第１の安定
状態を有し、かつ、電界印加時に一方の電界方向に対し
分子配向が前記第１の安定状態とは異なる第２の安定状
態を有し、さらに他方の電界方向に対し分子配向が前記
第１及び第２の安定状態とは異なる第３の安定状態を有
し、印加電圧の一極性側において前記印加電圧が第１の
閾値を超えた時に第１の安定状態から第２の安定状態に
変化し、前記印加電圧が第２の閾値より低下した時に第
２の安定状態から第１の安定状態に戻るような第１のヒ
ステリシス特性を有し、前記印加電圧の他の極性側にお
いて前記印加電圧が第３の閾値を超えた時に前記第１の
安定状態から第３の安定状態に変化し、前記印加電圧が
第４の閾値より低下した時に第３の安定状態から第１の
安定状態に戻るような第２のヒステリシス特性を有し、
かつ前記第２の閾値は前記第１の閾値より小さく、前記
第４の閾値は前記第３の閾値より小さくなっており、前記第１及び第２の電極基板には、偏光軸が互いに直交
するように偏光板がそれぞれ設けられており、一方の偏
光板の偏光軸方向と前記無電界時における前記強誘電性
液晶の光学軸方向との角度関係が、前記第１の安定状態
のときに暗状態、前記第２、第３の安定状態のときに明
状態になるように設定されており、前記無電界時には前
記一方の偏光板を通り抜けた直線偏光の光が前記強誘電
性液晶にて複屈折せずに他方の偏光板で遮られることに
より前記暗状態になり、前記電界印加時には前記一方の
偏光板を通り抜けた直線偏光の光が前記強誘電性液晶に
て複屈折して前記他方の偏光板を通り抜けることにより
前記明状態になるようになっており、 前記印加電圧を前記第１の閾値を超える電圧として前記
表示を行い、前記印加電圧を、前記第１のヒステリシス
特性により前記強誘電性液晶を第２の安定状態を維持す
る電圧として、前記表示を保持するようにしたことを特
徴とする液晶表示装置。2. A ferroelectric liquid crystal (6) is sandwiched between a first electrode substrate (1) and a second electrode substrate (2) arranged at a predetermined interval. The first and the second
In the liquid crystal display device which performs display by applying a voltage between the electrodes, the ferroelectric liquid crystal has a first stable molecular orientation in the absence of an electric field.
State, and when applied with an electric field,
A second stable state in which the molecular orientation is different from the first stable state
State, and the molecular orientation with respect to the other electric field direction is as described above.
A third stable state different from the first and second stable states;
When the applied voltage exceeds a first threshold on one polarity side of the applied voltage, the state changes from a first stable state to a second stable state, and when the applied voltage falls below a second threshold, the second state changes. Has a first hysteresis characteristic to return from the stable state to the first stable state, and from the first stable state when the applied voltage exceeds a third threshold on the other polarity side of the applied voltage. A second hysteresis characteristic that changes to a third stable state and returns from the third stable state to the first stable state when the applied voltage falls below a fourth threshold value;
The second threshold value is smaller than the first threshold value, the fourth threshold value is smaller than the third threshold value, and the polarization axes of the first and second electrode substrates are orthogonal to each other.
Polarizing plates are provided so that
The polarization axis direction of the optical plate and the ferroelectricity in the absence of the electric field
The angle relationship with the optical axis direction of the liquid crystal is in the first stable state.
In the dark state and light in the second and third stable states.
It is set to be in the state when the electric field is not applied.
The linearly polarized light passing through one of the polarizing plates is
Liquid crystal is not blocked by the other polarizer without birefringence
The dark state, and the one of the two
The linearly polarized light passing through the polarizing plate is applied to the ferroelectric liquid crystal.
By birefringence and passing through the other polarizing plate
The display is set to be in the bright state, the display is performed with the applied voltage exceeding the first threshold, and the ferroelectric liquid crystal is changed to the second by the first hysteresis characteristic. A liquid crystal display device characterized in that the display is maintained as a voltage for maintaining a stable state. 【請求項３】 前記表示を保持する時の印加電圧は、前
記第１と第２の閾値の間の電圧に設定されていることを
特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。Applied voltage when wherein holding said display is a liquid crystal display device according to claim 1 or 2, characterized in that it is set to a voltage between said first and second threshold.