JPH0720502A - Optical device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain fast responsibility, to decrease the pulse width to develop memory property, to obtain good orientation of liquid crystal molecules, and to improve contrast by preliminarily eliminating helices of the ferroelectric liquid crystal for a liquid crystal element and then supplying the liquid crystal material. CONSTITUTION:A liquid crystal compsn, in which helices in a chiralsmectic phase is preliminarily loosened before supplying is used as a ferroelectric liquid crystal or its compsn. 20 to be supplied to the space between transparent electrodes 3a-3b (oriented films 4a-4b). The distance between electrodes 3a-3b is <=mum. The liquid crystal compsn. 20 to be used is prepared by mixing several kinds of chiral molecules A and B as dopants the same at time to the base liquid crystal. These chiral molecules have different pitches of helices (namely, with opposite winding directions). The concn. of each chiral molecule having the respective pitch is controlled to make the helical pitch of the mixture system infinite.

Description

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

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、強誘電性液晶（ＦＬ
Ｃ）を用いた液晶表示素子等の光学素子からなる光学装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a ferroelectric liquid crystal (FL).
The present invention relates to an optical device including an optical element such as a liquid crystal display element using C).

【０００２】[0002]

【従来の技術】強誘電性液晶を用いた光学デバイス、例
えば液晶表示素子は、図２及び図３に示すように、２枚
のガラス基板２ａ、２ｂの内面に透明電極３ａ及び配向
膜４ａ、透明電極３ｂ及び配向膜４ｂを順次被着したも
のを配向膜側で対向させ、その間に強誘電性液晶20を注
入、装填したセル構造１となっている。2. Description of the Related Art As shown in FIGS. 2 and 3, an optical device using a ferroelectric liquid crystal, such as a liquid crystal display element, has a transparent electrode 3a and an alignment film 4a on the inner surfaces of two glass substrates 2a and 2b. The cell structure 1 is obtained by sequentially depositing the transparent electrode 3b and the alignment film 4b facing each other on the alignment film side, and injecting and loading the ferroelectric liquid crystal 20 therebetween.

【０００３】そして、電極３ａ、３ｂはストライプ状で
あって、互いにマトリックス状に交差して設けられ、そ
れらの交点領域に時系列に電圧が選択的に印加されるよ
うになっている。また、液晶20が所定の厚さになるよう
に、周囲をシール材５で密封し、ガラスビーズのスペー
サ（図示せず）によってセルギャップを保持している。
配向膜４ａ、４ｂが有機質の場合は、セル１の作製段階
で液晶分子の配向のためのラビング処理が施される。The electrodes 3a and 3b are stripe-shaped and are provided so as to intersect with each other in a matrix shape, and a voltage is selectively applied to the intersection regions of them in time series. The periphery of the liquid crystal 20 is sealed with a sealing material 5 so that the liquid crystal 20 has a predetermined thickness, and a cell gap is maintained by a glass bead spacer (not shown).
When the alignment films 4a and 4b are organic, a rubbing process for aligning liquid crystal molecules is performed at the stage of manufacturing the cell 1.

【０００４】こうした液晶表示素子においては、一般
に、使用する強誘電性液晶20自身が螺旋を巻いた構造を
形成している。そして、対向電極間に逆極性の電圧が印
加されることによって、コーン角に沿って２つの状態に
スイッチングされ、表示素子からの光をオン、オフする
ようになっている。In such a liquid crystal display device, generally, the ferroelectric liquid crystal 20 used itself has a spirally wound structure. Then, when a voltage of opposite polarity is applied between the opposing electrodes, it is switched to two states along the cone angle, and the light from the display element is turned on and off.

【０００５】強誘電性液晶は本来、電圧に対する応答性
の良いものであるが、更に高速応答性と共にコントラス
トの向上が要求されている。Although the ferroelectric liquid crystal is originally excellent in response to voltage, it is required to improve the contrast as well as the high speed response.

【０００６】このような強誘電性液晶について、一対の
対向電極上に設けた液晶分子配向膜の界面規制力によっ
て強誘電性液晶自身の螺旋をほどき、表面安定化を図っ
た強誘電性液晶デバイスが提案されている（米国特許第
4,367,924号）。Regarding such a ferroelectric liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal in which the surface of the ferroelectric liquid crystal is stabilized by unwinding the spiral of the ferroelectric liquid crystal itself by the interface regulating force of the liquid crystal molecule alignment film provided on the pair of counter electrodes. A device has been proposed (US Patent No.
4,367,924).

【０００７】しかしながら、この公知の液晶デバイスで
は、配向膜表面の分子配向規制力によって螺旋をほどこ
うとしても、実際には、応答性はそれ程向上せず、液晶
の配向性も十分とはならず、上記した要求に応えること
はできない。However, in this known liquid crystal device, even if an attempt is made to unwind the helix by the molecular alignment regulating force on the surface of the alignment film, the response is not improved so much and the liquid crystal alignment is not sufficient. , It is not possible to meet the above requirements.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高速
応答性を示し、しかもメモリ性を発現させるためのパル
ス幅を短くでき、液晶分子の配向性を良好にしてコント
ラストを向上させることのできる液晶素子からなる光学
装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a high-speed response and to shorten the pulse width for expressing a memory property, to improve the orientation of liquid crystal molecules and to improve the contrast. An object of the present invention is to provide an optical device including a liquid crystal element that can be used.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、螺旋構
造がカイラルスメクチックＣ相において予め実質的に解
消されている強誘電性液晶を用いた液晶素子からなる光
学装置に係るものである。ここで、「光学装置」とは、
液晶表示素子等の液晶素子自体は勿論であるが、同液晶
素子を組み込んだ光学システム、例えば表示装置や撮像
装置も包含するものである。That is, the present invention relates to an optical device comprising a liquid crystal element using a ferroelectric liquid crystal in which a helical structure is substantially eliminated in a chiral smectic C phase in advance. Here, the "optical device" means
Not only the liquid crystal element itself such as a liquid crystal display element, but also an optical system incorporating the same liquid crystal element, for example, a display device or an image pickup device is included.

【００１０】本発明の光学装置によれば、素子に使用す
る強誘電性液晶の螺旋構造を予め（即ち、液晶の装填時
に既に）解かれていることが極めて重要であり、これま
での素子では考えられない全く新規な構成である。According to the optical device of the present invention, it is extremely important that the spiral structure of the ferroelectric liquid crystal used in the device is unraveled in advance (that is, already when the liquid crystal is loaded). It is a completely new structure that cannot be considered.

【００１１】本発明者は、このように強誘電性液晶の螺
旋を予め解消して装填することによって、上記した公知
のデバイスのように配向膜表面の分子配向規制力によっ
て螺旋を解くようにしたものに比べて、光学デバイスと
してより高速の動作が可能であり、しかもメモリ性を発
現させるためのパルス幅をより短くすることが可能とな
り、また、液晶分子の配向状態が改善され、コントラス
トが向上することを見出したのである。The inventor of the present invention eliminates the spiral of the ferroelectric liquid crystal in advance and loads it, so that the spiral is unraveled by the molecular alignment regulating force of the alignment film surface as in the above-mentioned known device. Compared with other devices, it can operate at higher speed as an optical device, and it can shorten the pulse width for expressing the memory property, and also improves the alignment state of liquid crystal molecules and improves the contrast. I found that I would do it.

【００１２】本発明においては、上記の強誘電性液晶の
螺旋のピッチが予め実質的に無限大となされていること
が不可欠である。ここで、「実質的に」とは、ピッチが
完全に無限大であること以外にも、無限大の場合と同等
の効果が得られる程にピッチが著しく大きいものも意味
する。In the present invention, it is essential that the pitch of the spiral of the above-mentioned ferroelectric liquid crystal is made substantially infinite beforehand. Here, "substantially" means not only that the pitch is completely infinite, but also that the pitch is extremely large enough to obtain the same effect as in the case of infinity.

【００１３】本発明の光学装置は、少なくとも一方の電
極が光学的に透明である対向電極上に液晶分子の配向膜
が設けられ、前記対向電極間（電極間距離は特に４μｍ
以下、更には 2.5μｍ以下がよい。）に強誘電性液晶が
装填された液晶素子として組み立てられ、その強誘電性
液晶は、螺旋の巻き方向が互いに逆である複数のカイラ
ル分子の混合物からなっていて、螺旋のピッチが予め実
質的に無限大となされていること、また、対向電極間に
装填された強誘電性液晶は螺旋を形成していないことが
望ましい。In the optical device according to the present invention, an alignment film of liquid crystal molecules is provided on the counter electrodes, at least one of which is optically transparent, and the counter electrodes have a distance of 4 μm.
Below, more preferably 2.5 μm or less. ) Is assembled as a liquid crystal device loaded with a ferroelectric liquid crystal, and the ferroelectric liquid crystal is composed of a mixture of a plurality of chiral molecules in which the spiral winding directions are opposite to each other, and the spiral pitch is substantially It is desirable that the ferroelectric liquid crystal loaded between the counter electrodes does not form a spiral.

【００１４】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【００１５】図１は、本実施例による液晶素子の構造を
概略的に示すものである。図中の２ａ及び２ｂはガラス
基板、３ａ及び３ｂはＩＴＯ（インジウムにスズをドー
プした透明導電性酸化物）透明電極、４ａ及び４ｂはＳ
ｉＯ斜方蒸着膜からなる液晶配向膜、６は真し球、20は
強誘電性カイラル液晶組成物である。本実施例による液
晶素子は、図２及び図３に示した液晶表示素子１や、更
には後述するウォブリング（絵素ずらし）素子用の液晶
素子に組み立てることができる。FIG. 1 schematically shows the structure of a liquid crystal element according to this embodiment. In the figure, 2a and 2b are glass substrates, 3a and 3b are ITO (transparent conductive oxides of indium doped with tin) transparent electrodes, and 4a and 4b are S.
A liquid crystal alignment film composed of an iO oblique vapor deposition film, 6 is a true sphere, and 20 is a ferroelectric chiral liquid crystal composition. The liquid crystal element according to the present embodiment can be assembled to the liquid crystal display element 1 shown in FIGS. 2 and 3 and further to a liquid crystal element for a wobbling (picture element shifting) element described later.

【００１６】そして、上記の透明電極３ａ−３ｂ間（実
際には、配向膜４ａ−４ｂ間）に装填される強誘電性液
晶又はその組成物20として、本発明に基いて螺旋（ヘリ
ックス）が装填前に予め解かれた状態にある（即ち、ピ
ッチが予めキャンセルされた）液晶組成物を用い、電極
間距離（パネルギャップ）を４μｍ以下、特に３μｍ以
下、更には 2.5μｍ以下にコントロールした液晶パネル
内に注入している。Then, as the ferroelectric liquid crystal or its composition 20 loaded between the transparent electrodes 3a-3b (actually, between the alignment films 4a-4b), a helix is formed according to the present invention. A liquid crystal composition in which a liquid crystal composition which has been unraveled before loading (that is, the pitch is previously canceled) is used, and a distance between electrodes (panel gap) is controlled to 4 μm or less, particularly 3 μm or less, and further 2.5 μm or less. Injected into the panel.

【００１７】使用される強誘電性液晶組成物は、通常、
デバイスとして使用する温度範囲が低温から高温にわた
るため、数種類（場合によっては、10種類以上）の液晶
分子をブレンドして使用する。また、強誘電性液晶とし
て、自発分極を持つようにするには、非カイラルのベー
ス液晶に、ある程度の大きさの自発分極を有するカイラ
ル分子をドープして用いる。The ferroelectric liquid crystal composition used is usually
Since the temperature range used as a device ranges from low temperature to high temperature, several types (in some cases, 10 types or more) of liquid crystal molecules are blended and used. In order to have spontaneous polarization as the ferroelectric liquid crystal, a non-chiral base liquid crystal is used after being doped with a chiral molecule having a certain degree of spontaneous polarization.

【００１８】この場合、ドープするカイラル分子とし
て、螺旋のピッチが異なる（即ち、巻き方向が互いに逆
である）複数のカイラル分子ＡとＢをベース液晶に対し
て同時に混合する。この混合系において、カイラル分子
Ａとカイラル分子Ｂの螺旋のピッチをそれぞれｘ（μ
ｍ）及びｙ（μｍ）、モル分率をそれぞれｍ及び（１−
ｍ）とすると、 １／混合系の螺旋ピッチ＝ｍ（１／ｘ）＋（１−ｍ）
（１／ｙ） の関係式を満たすことが知られている。In this case, as the chiral molecule to be doped, a plurality of chiral molecules A and B having different spiral pitches (that is, winding directions opposite to each other) are simultaneously mixed with the base liquid crystal. In this mixed system, the pitches of the spirals of the chiral molecule A and the chiral molecule B are respectively set to x (μ
m) and y (μm), and the mole fractions are m and (1-
m), 1 / spiral pitch of mixed system = m (1 / x) + (1-m)
It is known that the relational expression (1 / y) is satisfied.

【００１９】従って、上記の式から、各々のピッチを持
つカイラル分子の濃度をコントロールして（当然、螺旋
の巻き方向は逆のものを選ぶ。）、混合系の螺旋ピッチ
が無限大になるようにすることができる。Therefore, from the above formula, the concentration of the chiral molecule having each pitch is controlled (obviously, the spiral winding directions are opposite to each other) so that the spiral pitch of the mixed system becomes infinite. Can be

【００２０】こうして、本発明に基いて、強誘電性液晶
組成物の螺旋ピッチを予め無限大にした状態で、液晶セ
ル内に注入、装填する。但し、この混合系（液晶組成
物）は注入後も螺旋は巻いていない。Thus, according to the present invention, the ferroelectric liquid crystal composition is injected and loaded into the liquid crystal cell in a state where the helical pitch is previously set to infinity. However, in this mixed system (liquid crystal composition), the spiral is not wound even after the injection.

【００２１】次に、本実施例を具体的な例によって更に
詳細に説明する。具体例１ 液晶組成物を次のようにして調整した。Next, this embodiment will be described in more detail with reference to a concrete example. Example 1 A liquid crystal composition was prepared as follows.

【００２２】例えば、次の相系列： Ｉ，70℃ Ｎ，60℃ ＳｍＡ，50℃ ＳｍＣ，10℃ Ｋ を示す、フェニルピリミジンを主体とする非カイラルベ
ース液晶組成物に、カイラルドーパントとして下記のカ
イラル分子Ａとカイラル分子Ｂとをドープした。For example, in a non-chiral base liquid crystal composition based on phenylpyrimidine, which exhibits the following phase sequence: I, 70 ° C. N, 60 ° C. SmA, 50 ° C. SmC, 10 ° C. K, the following chiral dopant as a chiral dopant Molecule A and chiral molecule B were doped.

【００２３】カイラル分子Ａ：カイラルスメクチックＣ
相での螺旋ピッチ＝＋0.31μｍを持ち、分子構造として
は、トリフルオロメチル基を置換基としてもつラクトン
環を有する分子量 581のもの。自発分極としては、フェ
ニルピリミジンベースの液晶に２重量％混合することに
より、−2.2nＣ／cm² をもつカイラル分子。Chiral molecule A: chiral smectic C
It has a helical pitch of + 0.31μm in the phase and a molecular weight of 581 with a lactone ring having a trifluoromethyl group as a substituent. As a spontaneous polarization, a chiral molecule having -2.2 nC / cm ² by mixing 2% by weight with a phenylpyrimidine-based liquid crystal.

【００２４】カイラル分子Ｂ：カイラルスメクチックＣ
相での螺旋ピッチ＝−0.19μｍを持ち、分子構造として
は、トリフルオロメチル基を置換基としてもつラクトン
環を有する分子量 531のもの。自発分極としては、フェ
ニルピリミジンベースの液晶に２重量％混合することに
より、−3.4nＣ／cm² をもつカイラル分子。Chiral molecule B: chiral smectic C
It has a helical pitch of −0.19 μm in the phase and a molecular weight of 531 with a lactone ring having a trifluoromethyl group as a substituent. As a spontaneous polarization, a chiral molecule having -3.4 nC / cm ² by mixing 2% by weight with a phenylpyrimidine-based liquid crystal.

【００２５】これらのカイラル分子のドープ量は、モル
分率（又は重量）で、カイラル分子Ａが0.62（又は3.60
22グラム）、カイラル分子Ｂが0.38（又は1.7248グラ
ム）であり、上記ベース液晶組成物 261.023グラムに混
合した。The doping amount of these chiral molecules is 0.62 (or 3.60) in terms of molar fraction (or weight) of the chiral molecule A.
22 g), and the chiral molecule B was 0.38 (or 1.7248 g), and was mixed with 261.023 g of the above base liquid crystal composition.

【００２６】このようにカイラル分子ＡとＢの濃度を調
整してドープすることにより、上記した関係式から、こ
の混合系の液晶組成物の螺旋ピッチは、バルク状態でカ
イラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ^* ）において無限大と
なること、即ち、螺旋構造が解消されたものとなった。By adjusting the concentrations of the chiral molecules A and B in this manner and doping, the spiral pitch of the liquid crystal composition of this mixed system is in the bulk state from the above-mentioned relational expression, and the chiral smectic C phase (SmC ^*). ) Becomes infinity, that is, the spiral structure is eliminated.

【００２７】実際に、この液晶組成物をセルギャップが
200μｍのセル内に注入し、ピッチ測定を行ったとこ
ろ、液晶組成物のスメクチックＣ相での螺旋ピッチは観
測されなかった。In practice, this liquid crystal composition has a cell gap of
When injected into a 200 μm cell and subjected to pitch measurement, the spiral pitch in the smectic C phase of the liquid crystal composition was not observed.

【００２８】具体例２ 液晶素子を次のようにして作製した。液晶分子の配向膜
としては、真空蒸着法により斜方蒸着して形成した酸化
シリコン膜（ＳｉＯ斜方蒸着膜）を用いた。このＳｉＯ
斜方蒸着膜の成膜条件は、蒸着源と基板とを結ぶ線に対
して85°をなすようにガラス基板を設置し、基板温度 1
70℃、真空度９ｘ10^-6Torr、蒸着速度１Å／sec 、蒸着
膜厚は 500Åとし、成膜後に空気中で 300℃にて１時間
アニールした。 Concrete Example 2 A liquid crystal element was produced as follows. As an alignment film for liquid crystal molecules, a silicon oxide film (SiO oblique deposition film) formed by oblique deposition by a vacuum deposition method was used. This SiO
The conditions for forming the oblique vapor deposition film are as follows: the glass substrate is placed at 85 ° to the line connecting the vapor deposition source and the substrate, and the substrate temperature is set to 1
The film was annealed at 300 ° C. for 1 hour in air after the film formation at 70 ° C., a vacuum degree of 9 × 10 ^-6 Torr, a vapor deposition rate of 1 Å / sec, a vapor deposition film thickness of 500 Å.

【００２９】基板には、厚さ 400Åで抵抗値が 100Ω／
□のＩＴＯ透明電極をスパッタ法で形成した。セルギャ
ップは、触媒化成（株）製の真し球(1.7μｍφ）をスペ
ーサとして用いて 1.6μｍに調整し、また、液晶セルは
蒸着方向が対向した配向膜間で平行又は反平行となるよ
うに作製した。The substrate has a thickness of 400Å and a resistance value of 100Ω /
The ITO transparent electrode of □ was formed by the sputtering method. The cell gap is adjusted to 1.6 μm by using a true sphere (1.7 μmφ) manufactured by Catalysts & Chemicals Co., Ltd. as a spacer, and the liquid crystal cell is arranged so that the vapor deposition directions are parallel or anti-parallel between the facing alignment films. It was made.

【００３０】具体例１で用いた螺旋ピッチが無限大の液
晶組成物を上記したセルギャップ内に等方相温度あるい
はカイラルネマチック相温度の流動性を示す状態で減圧
下で注入した。液晶注入後、徐冷し、注入孔周囲のガラ
ス基板上の液晶を除去したのち、エポキシ系の接着剤で
封止し、強誘電性液晶デバイスを作製した。The liquid crystal composition having an infinite spiral pitch used in Example 1 was injected into the above-mentioned cell gap under reduced pressure while exhibiting fluidity at an isotropic phase temperature or a chiral nematic phase temperature. After injecting the liquid crystal, the liquid crystal was gradually cooled to remove the liquid crystal on the glass substrate around the injection hole and then sealed with an epoxy adhesive to fabricate a ferroelectric liquid crystal device.

【００３１】この液晶デバイスにおいては、注入した上
記強誘電性液晶は螺旋を形成していなかった。この液晶
デバイスについて電気光学効果を測定すると、データ信
号：バイアスが５：１バイアス時でのパルス幅＝ 1.8μ
秒、コントラストは25.4であり、０−90％の立ち上がり
応答時間は 105μ秒と、いずれも良好であった。In this liquid crystal device, the injected ferroelectric liquid crystal did not form a spiral. When the electro-optical effect of this liquid crystal device was measured, the pulse width when the data signal: bias was 5: 1 was 1.8 μm.
Second, the contrast was 25.4, and the rise response time of 0-90% was 105 μsec, which were all good.

【００３２】比較例１ 具体例１で述べたカイラル分子Ａと、螺旋の向きがカイ
ラル分子Ａと同じでその螺旋ピッチの長さが＋0.60μｍ
のカイラル分子Ｃ（カイラル分子Ａのジアステレオマー
であり、分子量、構造はカイラル分子Ａと全く同じ。上
述したベース液晶組成物に２重量％混合することにより
−2.3nＣ／cm² の自発分極を持つ。）とを各々１％ず
つ、上記と同じフェニルピリミジン主体のベース液晶に
加えた強誘電性液晶組成物を作製した。 Comparative Example 1 The chiral molecule A described in the specific example 1 has the same helix direction as the chiral molecule A, and the length of the helical pitch is +0.60 μm.
Chiral molecule C (which is a diastereomer of chiral molecule A, and has exactly the same molecular weight and structure as chiral molecule A. By mixing 2% by weight with the above-mentioned base liquid crystal composition, spontaneous polarization of -2.3 nC / cm ² can be obtained. And 1% each) were added to the same base liquid crystal containing phenylpyrimidine as described above to prepare a ferroelectric liquid crystal composition.

【００３３】この液晶組成物について、そのスメクチッ
クＣ相での螺旋ピッチを上記と同様の方法で測定したと
ころ、0.41μｍであった。また、この強誘電性液晶組成
物を上記と同様にして作製した液晶セルに注入し、やは
り同様に電気光学効果の測定を行った。その結果、５：
１バイアス時でのパルス幅は 250μ秒、コントラストは
18.2であり、０−90％の立ち上がり応答時間は 225μ秒
であった。The helical pitch in the smectic C phase of this liquid crystal composition was 0.41 μm as measured by the same method as above. Further, this ferroelectric liquid crystal composition was injected into a liquid crystal cell produced in the same manner as above, and the electro-optical effect was measured in the same manner. As a result, 5:
The pulse width at one bias is 250 μsec, and the contrast is
18.2, and the rise response time of 0-90% was 225 microseconds.

【００３４】比較例２ 具体例１で述べたカイラル分子Ａ、Ｂをモル分率で各々
0.76、0.24とし、これらを上記と同じノンカイラルベー
ス液晶混合物に混合した。その時の特性はパルス幅： 3
00μ秒、コントラスト：５、０−90％の応答速度が 275
μ秒であった。また、このときのＳｍＣ相でのピッチは
実測値で0.84μｍであり、計算値としては、 0.8414285
71μｍとなる。基本的には、配向性が低かった。COMPARATIVE EXAMPLE 2 The chiral molecules A and B described in Specific Example 1 were each used in a mole fraction.
0.76 and 0.24, and these were mixed in the same non-chiral base liquid crystal mixture as above. The characteristic at that time is pulse width: 3
00μsec, contrast: 5, 0-90% response speed is 275
It was μ second. In addition, the pitch in the SmC phase at this time is 0.84 μm as an actually measured value, and the calculated value is 0.8414285.
It becomes 71 μm. Basically, the orientation was low.

【００３５】具体例３ 次に、市販の強誘電性液晶を用い、本発明に基いて螺旋
を解いた強誘電性液晶を実現したものについて、測定を
行った。使用した液晶は、チッソ（株）製のＣＳ−１０
１４とメルク社製のＺＬＩ−４６５５−１００であっ
た。これらの液晶は各々、次の表１に示すような物理特
性をもつ。 Concrete Example 3 Next, using a commercially available ferroelectric liquid crystal, a liquid crystal in which the untwisted ferroelectric liquid crystal was realized based on the present invention was measured. The liquid crystal used is CS-10 manufactured by Chisso Corporation.
14 and ZLI-4655-100 manufactured by Merck & Co., Inc. Each of these liquid crystals has physical properties as shown in Table 1 below.

【００３６】 [0036]

【００３７】ここで、これら両者の液晶をＳｍＣ相での
螺旋ピッチを考えて種々の割合でブレンドした。そし
て、ＣＳ−１０１４の濃度によるネマチックおよびスメ
クチックＣ相でのピッチを上記したと同様に測定したと
ころ、図４に示す結果が得られた。Here, these two liquid crystals were blended at various ratios in consideration of the spiral pitch in the SmC phase. Then, when the pitches in the nematic and smectic C phases depending on the concentration of CS-1014 were measured in the same manner as described above, the results shown in FIG. 4 were obtained.

【００３８】これによれば、ネマチック相においては、
ＣＳ−１０１４の濃度がＺＬＩ−４６５５との混合物に
対してほぼ50重量％付近で螺旋ピッチが消失しており、
また、スメクチック相においても30重量％付近の濃度で
螺旋ピッチが消失している（但し、このスメクチック相
での螺旋ピッチの測定は 200μの厚みのセルを用いて行
った）。According to this, in the nematic phase,
The helical pitch disappeared when the concentration of CS-1014 was about 50% by weight with respect to the mixture with ZLI-4655,
Also, in the smectic phase, the spiral pitch disappears at a concentration of around 30% by weight (however, the measurement of the spiral pitch in this smectic phase was performed using a cell having a thickness of 200 μ).

【００３９】また、ＣＳ−１０１４の濃度を種々変化さ
せて、コントラスト及びメモリ発現のために必要な最短
のパルス幅を測定し、結果を図５、図６に示した。ディ
スプレイ素子としては、コントラストが高く、駆動に必
要なパルス幅が短いことが好ましいことは言うまでもな
い。Further, various concentrations of CS-1014 were variously changed to measure the shortest pulse width required for developing contrast and memory, and the results are shown in FIGS. It goes without saying that the display element preferably has high contrast and a short pulse width required for driving.

【００４０】図５、図６に示す結果から、コントラスト
及びパルス幅の両方を同時に満たす系が存在することが
分かる。即ち、コントラスト35以上、パルス幅 100μ秒
以下という条件を満たす系（濃度条件）は丁度、スメク
チックＣ相のピッチが無限大となる、ＣＳ−１０１４が
30％付近（図４参照）＝螺旋が解けている状態の強誘電
性液晶であり、コントラスト及びパルス幅の双方とも良
好となる。これらを同時に満足することは、螺旋を巻い
た強誘電性液晶（例えばＣＳ−１０１４が45〜50％付近
のもの）では実現しない。これは、本発明の優位性を顕
著に示している。From the results shown in FIGS. 5 and 6, it can be seen that there exists a system that simultaneously satisfies both the contrast and the pulse width. That is, in the system (concentration condition) satisfying the condition that the contrast is 35 or more and the pulse width is 100 μs or less, the pitch of the smectic C phase becomes infinite.
Around 30% (see FIG. 4) = ferroelectric liquid crystal in a state where the spiral is unwound, and both the contrast and the pulse width are good. Satisfying these requirements at the same time cannot be realized with a spirally wound ferroelectric liquid crystal (for example, one having CS-1014 in the vicinity of 45 to 50%). This clearly shows the superiority of the present invention.

【００４１】また、この強誘電性液晶のコーン角のＣＳ
−１０１４依存性を図７に示した。コーン角は45度のと
きに、最も光の透過率が高くなるが、スメクチックＣ相
での螺旋が解けた状態（ＣＳ−１０１４が30％付近）に
おいても、電界を加えた状態でのコーン角〔Ｅ〕、メモ
リコーン角〔Ｍ〕ともに、48度であり、問題はない。The CS of the cone angle of this ferroelectric liquid crystal
The −1014 dependence is shown in FIG. 7. When the cone angle is 45 degrees, the light transmittance is highest, but even when the helix in the smectic C phase is unraveled (CS-1014 is around 30%), the cone angle is in the state where an electric field is applied. Both [E] and memory cone angle [M] are 48 degrees, and there is no problem.

【００４２】以上のように、本発明に基いて、予め螺旋
をほどいたＦＬＣにおいては、螺旋を巻いたＦＬＣに比
較して、より優れた表示特性を持つことが明らかであ
る。As described above, based on the present invention, it is clear that the FLC in which the spiral is unwound in advance has more excellent display characteristics than the FLC in which the spiral is wound.

【００４３】本発明による液晶素子は、上述した一般的
な表示素子として使用可能であると共に、図８、図９に
示す表示装置のウォブリング素子（絵素ずらし素子）と
しても使用することができる。The liquid crystal device according to the present invention can be used not only as the above-mentioned general display device but also as a wobbling device (picture element shifting device) of the display device shown in FIGS.

【００４４】即ち、図示した液晶光学表示装置21は、同
一光路中に光の進行方向に沿って順次配置された液晶表
示素子（ＬＣＤ）22と、位相変調光学素子としての強誘
電性液晶素子（ＦＬＣ）23と、水晶板等の透明基板から
なる複屈折媒体24との組み合わせによって構成されてお
り、上記の素子22及び23の少なくとも一方が本発明によ
る液晶素子からなっていてよい。That is, the illustrated liquid crystal optical display device 21 includes a liquid crystal display element (LCD) 22 sequentially arranged in the same optical path along the light traveling direction, and a ferroelectric liquid crystal element (phase modulating optical element). FLC) 23 and a birefringent medium 24 made of a transparent substrate such as a quartz plate, and at least one of the elements 22 and 23 may be a liquid crystal element according to the present invention.

【００４５】以下の説明では主として、ウォブリング素
子27に用いる素子23が本発明の液晶素子で構成した場合
を述べる。ここで、理解容易のために、各構成素子は、
液晶表示素子ＬＣＤの１つの構成表示画素25に対応した
区画についてそれぞれ示されている（以下、同様）。In the following description, the case where the element 23 used for the wobbling element 27 is composed of the liquid crystal element of the present invention will be mainly described. Here, for ease of understanding, each component is
Each section corresponding to one constituent display pixel 25 of the liquid crystal display element LCD is shown (hereinafter the same).

【００４６】上記のＬＣＤ22の画素25は全体としてモザ
イク状等の離散的な画素配列からなっており、また、使
用される液晶はＴＮ（ツイストネマチック）、ＳＴＮ
（超ツイストネマチック）、ＳＨ（スーパーホメオトロ
ピック）、更にはＦＬＣ等からなっている。このＬＣＤ
22は、図示省略したが、公知の如くにパネル自身に偏光
板を有し、出力光26は直線偏光を有している。なお、こ
のＬＣＤ22は、図２及び図３で示した本発明に基づく構
成としてもよい。The pixels 25 of the LCD 22 are composed of a discrete pixel array such as a mosaic as a whole, and the liquid crystal used is TN (twist nematic) or STN.
(Super twist nematic), SH (super homeotropic), FLC, etc. This LCD
Although not shown, 22 has a polarizing plate on the panel itself as is well known, and the output light 26 has linearly polarized light. The LCD 22 may have the configuration according to the present invention shown in FIGS.

【００４７】そして、この直線偏光26に対し、上記のＦ
ＬＣ23と複屈折媒体24とで構成されるウォブリング素子
（絵素ずらし素子）27によって平行方向又は垂直方向に
絵素ずらしが行われる。Then, for the linearly polarized light 26, the above F
A wobbling element (picture element shifting element) 27 composed of the LC 23 and the birefringent medium 24 performs picture element shifting in the parallel direction or the vertical direction.

【００４８】このためには、ＦＬＣ素子23の一つの異常
光軸28を表示画素25の偏光面29と平行あるいは垂直とな
るように配置し、更に、等価的に一軸性の光学軸（一軸
的な光学異方性）を有する透明基板24の異常光軸30のＸ
−Ｙ面（入射側）への射影成分を偏光面29に対し、平行
（Ｙ方向）あるいは垂直（Ｘ方向）に配置している。For this purpose, one extraordinary optical axis 28 of the FLC element 23 is arranged so as to be parallel or perpendicular to the polarization plane 29 of the display pixel 25, and further, an equivalently uniaxial optical axis (uniaxial Of the extraordinary optical axis 30 of the transparent substrate 24 having
The projection component on the −Y plane (incident side) is arranged in parallel (Y direction) or perpendicular (X direction) with respect to the polarization plane 29.

【００４９】ＦＬＣ素子23に用いる液晶は、ビデオレー
トで高速スイッチング可能なものであって、本発明に基
づくカイラルスメクチック液晶組成物からなっている。
また、複屈折媒体24には水晶板等が使用可能である。但
し、後述するように、ＦＬＣに代えて反強誘電性液晶
（ＡＦＬＣ）や、電傾効果を示すスメクチック液晶（例
えばスメクチックＡ）も有効であり、また、水晶板以外
の複屈折素子も勿論使用可能である。The liquid crystal used for the FLC element 23 is capable of high speed switching at a video rate and is composed of the chiral smectic liquid crystal composition according to the present invention.
A crystal plate or the like can be used as the birefringent medium 24. However, as will be described later, an antiferroelectric liquid crystal (AFLC) or a smectic liquid crystal exhibiting an electroclinic effect (for example, a smectic A) is also effective instead of the FLC, and a birefringent element other than the quartz plate is of course used. It is possible.

【００５０】次に、この表示装置21におけるウォブリン
グ動作を概略的に説明する。Next, the wobbling operation of the display device 21 will be schematically described.

【００５１】まず、図８のように、強誘電性液晶素子23
のスイッチ状態が状態１の場合、表示素子22側から照射
される光26の偏光面29と強誘電性液晶素子23の異常光軸
28が平行のため、透過光31は偏光面を維持したまま複屈
折を有する水晶板24に照射される。水晶板24では、入射
偏光面内に水晶の異常光軸30を含むため、Ｙ軸方向に偏
光している光は水晶板24の異常光軸30の傾いている方向
へ屈折し、再び空気層へ32として出るとき光軸と平行に
なり、入射光の光軸とのずれがＹ方向に生じる。First, as shown in FIG. 8, the ferroelectric liquid crystal element 23
When the switch state of is the state 1, the polarization plane 29 of the light 26 emitted from the display element 22 side and the extraordinary optical axis of the ferroelectric liquid crystal element 23
Since 28 is parallel, the transmitted light 31 is applied to the quartz plate 24 having birefringence while maintaining the polarization plane. Since the crystal plate 24 includes the extraordinary optical axis 30 of the crystal in the plane of incident polarization, the light polarized in the Y-axis direction is refracted in the direction in which the extraordinary optical axis 30 of the crystal plate 24 is inclined, and the air layer is again formed. When it goes out to 32, it becomes parallel to the optical axis, and a deviation from the optical axis of the incident light occurs in the Y direction.

【００５２】一方、図９のように、強誘電性液晶素子23
のスイッチ状態が状態２の場合、偏光面29と異常光軸28
が約45度の角をなしているため、透過光31は異常光軸の
向きに回転し、直線偏光（Ｙ軸方向）→楕円偏光→円偏
光→楕円偏光→直線偏光（Ｘ軸方向）と強誘電性液晶素
子23内を変化し、偏光面は初期状態から90度回転し、水
晶板24に照射される。水晶板24では、入射偏光面内に水
晶の異常光軸30を含まないため、光31は屈折しないでそ
のままの光軸を維持し、再び空気層へ出射光32として出
る。On the other hand, as shown in FIG. 9, the ferroelectric liquid crystal element 23
If the switch state of is 2 then polarization plane 29 and extraordinary optical axis 28
Has an angle of about 45 degrees, the transmitted light 31 rotates in the direction of the extraordinary optical axis, and becomes linearly polarized light (Y-axis direction) → elliptically polarized light → circularly polarized light → elliptically polarized light → linearly polarized light (X-axis direction). The polarization plane is changed in the ferroelectric liquid crystal element 23, the polarization plane is rotated 90 degrees from the initial state, and the crystal plate 24 is irradiated. In the crystal plate 24, since the extraordinary optical axis 30 of the crystal is not included in the plane of incident polarization, the light 31 is not refracted but maintains the optical axis as it is, and again exits to the air layer as the outgoing light 32.

【００５３】このように、ＦＬＣ23のスイッチ状態、即
ち、状態１と状態２での水晶板24による屈折の有無で光
軸をずらし、この光軸のずれを絵素ずらしの動作原理と
して用いることができる。As described above, the optical axis is shifted depending on the presence or absence of refraction by the crystal plate 24 in the switch state of the FLC 23, that is, the state 1 and the state 2, and the shift of the optical axis can be used as the principle of pixel shift operation. it can.

【００５４】上記した例は、偏光を有する表示素子につ
いてのものであるが、本発明は無偏光の表示素子にも勿
論適用できる。表示画素25からの光の偏光度が小さい場
合、偏光にするために、表示素子22と絵素ずらし素子27
を結ぶ光路中に偏光板を挿入すれば良い。光学的配置条
件は上述の液晶表示素子の場合と同様である。Although the example described above is for a display element having polarized light, the present invention can of course be applied to a non-polarized display element. When the degree of polarization of light from the display pixel 25 is small, the display element 22 and the pixel shifting element 27
It suffices to insert a polarizing plate in the optical path connecting the two. The optical arrangement conditions are the same as in the case of the liquid crystal display element described above.

【００５５】ここで使用可能な無偏光ディスプレイ22と
しては、プラズマディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ等
の自発光型表示素子がある。The non-polarizing display 22 that can be used here is a self-luminous display element such as a plasma display or an LED display.

【００５６】本発明は、上記した表示装置に限らず、離
散的な画素から構成されるＣＣＤ等の撮像素子と被写体
とを結ぶ光路中に上述したウォブリング素子27を配置し
た撮像装置にも適用可能である。The present invention is not limited to the display device described above, but can be applied to an image pickup device in which the wobbling element 27 described above is arranged in the optical path connecting the image pickup device such as CCD composed of discrete pixels and the object. Is.

【００５７】本発明を図10及び図11に示した撮像装置71
に適用する場合も、上述した表示装置において述べた各
種の条件及び原理、説明が同様にして採用されることが
望ましい。以下においては、上述した表示装置について
の内容と同様のものは特に繰り返して説明しないが、そ
れに比べて、撮像装置に特有のものを主として説明する
こととする。The imaging device 71 shown in FIGS. 10 and 11 according to the present invention.
Also in the case of applying to, the various conditions, principles, and explanations described in the above-mentioned display device are preferably adopted in the same manner. In the following, the contents similar to those of the above-described display device will not be particularly described repeatedly, but in comparison therewith, the description will be mainly given to those specific to the imaging device.

【００５８】被写体と撮像素子53を結ぶ光路中に、被写
体−偏光子−ＦＬＣ素子−複屈折基板−撮像素子の順序
で配置される。この場合、レンズ系、アイリス、波長制
限フィルタは被写体と撮像素子を結ぶ光路中のどこに配
してもよい。The object, the polarizer, the FLC element, the birefringent substrate, and the image sensor are arranged in this order in the optical path connecting the object and the image sensor 53. In this case, the lens system, the iris, and the wavelength limiting filter may be arranged anywhere in the optical path connecting the subject and the image sensor.

【００５９】図10、図11に示すように、強誘電性液晶素
子23のスイッチ状態が状態１の場合、被写体50の側から
の照射光成分ａは、レンズ51、絞り52を通った後、偏光
板39により絵素ずらし方向に偏光される。光の偏光面と
強誘電性液晶素子23の異常光軸28が平行のため、透過光
は偏光面を維持したまま複屈折を有する水晶板24に照射
される。水晶板24では、入射偏光面内に水晶の異常光軸
を含むため、Ｙ軸方向に偏光している光は水晶板の異常
光軸の傾いている方向へ屈折し、再び空気層へ出るとき
光軸と平行になり、入射光の光軸とのずれが生じ、ＣＣ
Ｄ撮像素子53の各絵素に照射される。As shown in FIGS. 10 and 11, when the switch state of the ferroelectric liquid crystal element 23 is the state 1, the irradiation light component a from the object 50 side passes through the lens 51 and the diaphragm 52, It is polarized by the polarizing plate 39 in the pixel shift direction. Since the plane of polarization of light and the extraordinary optical axis 28 of the ferroelectric liquid crystal element 23 are parallel, the transmitted light is applied to the crystal plate 24 having birefringence while maintaining the plane of polarization. In the crystal plate 24, since the extraordinary optical axis of the crystal is included in the plane of incident polarization, the light polarized in the Y-axis direction is refracted in the direction in which the extraordinary optical axis of the crystal plate is inclined, and when it goes out to the air layer again. It becomes parallel to the optical axis, and there is a deviation from the optical axis of the incident light.
Each picture element of the D image sensor 53 is irradiated.

【００６０】一方、強誘電性液晶素子23のスイッチ状態
が状態２の場合、偏光面と異常光軸28が約45度の角をな
しているため、透過光は異常光軸の向きに回転し、直線
偏光（Ｙ軸方向）→楕円偏光→円偏光→楕円偏光→直線
偏光（Ｘ軸方向）と強誘電性液晶素子内を変化し、偏光
面は初期状態から90度回転し、水晶板24に照射される。
水晶板24では、入射偏光面内に水晶の異常光軸を含まな
いため、屈折しないでそのままの光軸を維持し、再び空
気層へ出て、ＣＣＤ撮像素子53の各絵素に照射される。
即ち、被写体のａ’部分を撮像することになる。この状
態１と状態２の光軸のずれを絵素ずらしの動作原理とし
て用いることができる。On the other hand, when the switch state of the ferroelectric liquid crystal element 23 is the state 2, the transmitted light rotates in the direction of the extraordinary optical axis because the polarization plane and the extraordinary optical axis 28 form an angle of about 45 degrees. , Linearly polarized light (Y-axis direction) → elliptically polarized light → circularly polarized light → elliptically polarized light → linearly polarized light (X-axis direction) changed in the ferroelectric liquid crystal element, and the plane of polarization is rotated 90 degrees from the initial state. Is irradiated.
Since the crystal plate 24 does not include the extraordinary optical axis of the crystal in the plane of incident polarization, it maintains the optical axis as it is without refraction, exits to the air layer again, and is irradiated to each pixel of the CCD image pickup element 53. .
That is, the a'portion of the subject is imaged. The shift of the optical axis between the state 1 and the state 2 can be used as the operation principle of the pixel shifting.

【００６１】なお、上述した各例に用いる強誘電性液晶
はチッソ（株）製、メルク（株）製、ＢＤＨ等、公知の
強誘電性液晶化合物又は非カイラル液晶からなる組成物
が使用可能であるが、その制限はなく、また、その相系
列の制限も必要とせず、必要なのは使用温度範囲でカイ
ラルスメクチック液晶相をとることである。The ferroelectric liquid crystal used in each of the above-mentioned examples may be a known ferroelectric liquid crystal compound such as Chisso Co., Merck Co., or BDH, or a composition of a non-chiral liquid crystal. However, there is no such restriction, and there is no need for restriction of the phase series, and what is necessary is to take a chiral smectic liquid crystal phase in the operating temperature range.

【００６２】更に、カイラルスメクチック液晶以外で
も、スイッチングスピードが高速で有れば、例えば、下
記の反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）や電傾効果を示すスメ
クチックＡ相でも適用可能である。Further, other than the chiral smectic liquid crystal, if the switching speed is high, for example, the following antiferroelectric liquid crystal (AFLC) or smectic A phase exhibiting the electroclinic effect can be applied.

【００６３】＜反強誘電性液晶＞反強誘電性液晶は、Ｃ
handani らにより1988年に見出されたものであって、次
の３点を特徴としている。 （１）反強誘電状態と２つの強誘電状態の３安定状態間
のスイッチングを利用する。 （２）明確なしきい値特性を示し、マルチプレクス駆動
した時のコントラストを高くとれる。 （３）プラスとマイナスのヒステリシスを交互に使い、
内部分極の発生が抑えられるため、焼き付き現象が起こ
りにくい。<Anti-ferroelectric liquid crystal> The anti-ferroelectric liquid crystal is C
It was discovered by handani et al. in 1988 and is characterized by the following three points. (1) Utilizes switching between an antiferroelectric state and two stable states of three stable states. (2) A clear threshold value characteristic is exhibited, and a high contrast when driven by multiplex can be obtained. (3) Use positive and negative hysteresis alternately,
Since the occurrence of internal polarization is suppressed, the image sticking phenomenon is unlikely to occur.

【００６４】この反強誘電性液晶材料の特徴としては、
強誘電性液晶と異なり、カイラル液晶がその組成物のほ
とんどであるということ（自発分極が大きく、強誘電性
液晶のほぼ10倍）、不斉炭素に関する置換基はＣＨ
₃ 基、ＣＦ₃ 基、Ｃ₂ Ｈ₅ 基をもつ化合物は容易に反強
誘電性を示し、コア構造が拡張する。例えば、チッソ社
製のＣＳ−４０００がある。The characteristics of this antiferroelectric liquid crystal material are:
Unlike ferroelectric liquid crystals, chiral liquid crystals are the majority of the composition (spontaneous polarization is large, almost 10 times that of ferroelectric liquid crystals), and the substituent for the asymmetric carbon is CH.
₃ group, CF ₃ group, compounds having C ₂ H ₅ group is readily indicates the antiferroelectric, the core structure is expanded. For example, there is CS-4000 manufactured by Chisso Corporation.

【００６５】＜電傾効果を示すスメクチック液晶＞電傾
効果とは、カイラル分子によって構成されるスメクチッ
クＡ相において、温度を一定としたときに電場によって
配向ベクトルの傾き角が誘起される現象である。スメク
チックＡ相において、配向ベクトルはスメクチック層の
法線方向を向き、長軸回りに自由回転しているが、層に
沿った電場を印加することによって自由回転が阻害さ
れ、電場方向の分極Ｐが誘起される。<Smectic Liquid Crystal Showing Electroclinic Effect> The electroclinic effect is a phenomenon in which the tilt angle of the orientation vector is induced by an electric field in the smectic A phase composed of chiral molecules when the temperature is constant. . In the smectic A phase, the orientation vector points in the normal direction of the smectic layer and rotates freely around the major axis. However, application of an electric field along the layer inhibits the free rotation, and the polarization P in the electric field direction is Induced.

【００６６】分極Ｐと傾き角θの線形結合をＰ＝ｋθと
仮定すれば、 Ｐ＝（ε⊥^* −ε⊥０）ε_O Ε 従って、θ＝（ε⊥^* −ε⊥０）ε_O Ε／ｋ のように、印加電場Ｅに比例した傾き角が生じる。ここ
で、ε⊥^* とε⊥０は光学活性物質のラセミ体の誘電
率、ε_O は真空の誘電率である。このことから、カイラ
ル液晶のラセミ体のそれぞれの誘電率の差が大きいほ
ど、大きな電傾効果を現す。Assuming that the linear combination of the polarization P and the inclination angle θ is P = kθ, P = (ε⊥ ^* −ε⊥0) ε _O Ε Therefore, θ = (ε⊥ ^* −ε⊥0) ε _O A tilt angle proportional to the applied electric field E occurs, such as Ε / k. Here, ε⊥ ^* and ε⊥0 are the permittivity of the racemate of the optically active substance, and ε _O is the permittivity of vacuum. From this, the larger the difference in the dielectric constants of the racemic chiral liquid crystals, the greater the electroclinic effect.

【００６７】上記した強誘電性液晶は立ち上がり（10−
90％Ｔ）及び立ち下がり（90−10％Ｔ）とも、いずれも
μsec オーダーの高速応答を示しており、１フィールド
内での十分な応答を保証し、ビデオレートでの有効な絵
素ずらし効果が達成される。The above-mentioned ferroelectric liquid crystal rises (10-
90% T) and falling (90-10% T) both show high-speed response of the order of μsec, guaranteeing sufficient response within one field, and effective pixel shifting effect at video rate. Is achieved.

【００６８】特に、ウォブリング（絵素ずらし）では、
立ち上がりと立ち下がりの応答時間がフィールド時間の
１／３以下で、かつ、立ち上がり時間と立ち下がり時間
との比が互いに２倍を越えないものが好ましい。Especially in wobbling (picture element shifting),
It is preferable that the response time of rising and falling is 1/3 or less of the field time, and the ratio of rising time and falling time does not exceed twice each other.

【００６９】この点、ネマチック液晶を用いた場合は、
高速のものでも電界印加時の立ち上がり時間は比較的短
いが、オフ時の立ち下がり時間は長いために、フィール
ド内でのスイッチングが十分でなく、有効な絵素ずらし
効果が得られない。ツイストネマチックの絵素ずらし素
子では、透過率変化０〜90％での立ち上がり＋立ち下が
り時間は最小で15ｍsec 程度（室温）であり、ＮＴＳＣ
の２：１線飛越走査方式（１フィールド当たり１／60秒
（16.7ｍｓ））でもかなり実現が困難であり、さらにフ
レーム数が同じで４：１線飛越走査方式を適用すれば、
１フィールド当たり１／120 秒(8.3ｍｓ）であり、全く
追従できなくなる。In this respect, when a nematic liquid crystal is used,
Even at a high speed, the rise time when an electric field is applied is relatively short, but the fall time when off is long, so switching in the field is not sufficient, and an effective pixel shifting effect cannot be obtained. The twisted nematic pixel shifting element has a minimum rise / fall time of about 15 msec (room temperature) when the transmittance change is 0 to 90%.
2: 1 line interlace scanning method (1/60 second (16.7 ms) per field) is quite difficult to realize, and if the 4: 1 line interlace scanning method is applied with the same number of frames,
It is 1/120 seconds (8.3 ms) per field, and it becomes impossible to follow at all.

【００７０】これに対し、強誘電性液晶素子を用いた絵
素ずらし法は、そのスイッチング時間がＴＮ液晶よりも
短いため、有効であることがわかる。ちなみに、強誘電
性液晶素子の立ち上がり＋立ち下がり時間はμsec オー
ダーから、最も遅いものでも数ｍｓ以下である。On the other hand, the pixel shifting method using the ferroelectric liquid crystal element is effective because its switching time is shorter than that of the TN liquid crystal. By the way, the rise and fall times of the ferroelectric liquid crystal element are in the order of μsec, and even the slowest one is several ms or less.

【００７１】下記の表２には、各種液晶の応答時間を比
較して示すが、本発明に使用可能な液晶の応答速度は著
しく早い。 Table 2 below shows the response times of various liquid crystals for comparison, and the response speed of the liquid crystals usable in the present invention is extremely fast.

【００７２】以上、本発明の実施例を説明したが、上述
の実施例は本発明の技術的思想に基いて更に変形が可能
である。Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments can be further modified based on the technical idea of the present invention.

【００７３】例えば、上述した液晶素子において、使用
する液晶を３種又はそれ以上の混合物としてよいことは
勿論であり、その種類も変えることができる。For example, in the above-mentioned liquid crystal element, it goes without saying that the liquid crystal to be used may be a mixture of three kinds or more, and the kind can be changed.

【００７４】また、液晶素子をはじめ、各構成部分の構
造、材質や形状、組み立て方法等は種々変更してよい。
基板もガラス板ではなく、他の光学的に透明な材質であ
ればよい。液晶についても、種々のものが採用可能であ
る。対向電極は光出射側さえ透明であればよく、両電極
とも透明であることを要しない。In addition, the structure, material and shape of each component, including the liquid crystal element, and the assembling method may be variously changed.
The substrate is not limited to the glass plate and may be any other optically transparent material. Various liquid crystals can be adopted. The opposite electrode need only be transparent even on the light emitting side, and both electrodes need not be transparent.

【００７５】本発明が適用される対象は、上述した表示
装置、撮像装置の如き光学システムと共に、同システム
に組み込み可能な液晶素子やウォブリング素子も包含す
ることは勿論である。Needless to say, the object to which the present invention is applied includes not only the optical system such as the display device and the image pickup device described above but also the liquid crystal element and the wobbling element which can be incorporated in the system.

【００７６】[0076]

【発明の作用効果】本発明は上述した如く、強誘電性液
晶の螺旋を予め実質的に解消して装填しているので、公
知のデバイスのように螺旋を巻いたものや配向膜表面の
分子配向規制力によって螺旋を解くようにしたものに比
べて、光学デバイスとしてより高速の動作が可能であ
り、しかもメモリ性を発現させるためのパルス幅をより
短くすることが可能となり、また、液晶分子の配向状態
が改善され、コントラストが向上する。As described above, according to the present invention, since the spiral of the ferroelectric liquid crystal is substantially eliminated in advance and is loaded, the spirally wound one or the molecules on the surface of the alignment film as in a known device. Compared to the one that unwinds the helix by the orientation control force, it can operate at higher speed as an optical device, and can shorten the pulse width for expressing the memory property. The orientation state of is improved and the contrast is improved.

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

【図１】本発明の実施例による液晶素子の概略断面図で
ある。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal device according to an embodiment of the present invention.

【図２】本発明による液晶表示素子の一例の断面図（図
３のII−II線断面図）である。FIG. 2 is a cross-sectional view (cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 3) of an example of the liquid crystal display element according to the present invention.

【図３】同液晶表示素子の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the liquid crystal display device.

【図４】２種類のカイラル分子を混合した強誘電性液晶
のピッチのカイラル分子配合比依存性を示すグラフであ
る。FIG. 4 is a graph showing the chiral molecule compounding ratio dependence of the pitch of a ferroelectric liquid crystal in which two types of chiral molecules are mixed.

【図５】同液晶の動作時のコントラストのカイラル分子
配合比依存性を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the dependence of the contrast of the liquid crystal during operation on the chiral molecule compounding ratio.

【図６】同液晶の動作時のパルス幅のカイラル分子配合
比依存性を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the dependence of the pulse width on the chiral molecule mixing ratio during operation of the liquid crystal.

【図７】同液晶のコーン角のカイラル分子配合比依存性
を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the dependence of the cone angle of the liquid crystal on the compounding ratio of chiral molecules.

【図８】本発明の実施例による液晶素子を用いた表示装
置の状態１での概略図である。FIG. 8 is a schematic view of a display device using a liquid crystal device according to an exemplary embodiment of the present invention in state 1.

【図９】同表示装置の状態２での概略図である。FIG. 9 is a schematic view of the same display device in a second state.

【図10】本発明の実施例による液晶素子を用いた撮像装
置の状態１での概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram in state 1 of an imaging device using a liquid crystal element according to an example of the present invention.

【図11】同撮像装置の状態２での概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram of the imaging device in a second state.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２ａ、２ｂ・・・ガラス基板 ３ａ、３ｂ・・・ＩＴＯ透明電極 ４ａ、４ｂ・・・ＳｉＯ斜方蒸着膜又は液晶配向膜 ５・・・シール材 ６・・・真し球 20・・・液晶組成物 2a, 2b ... Glass substrate 3a, 3b ... ITO transparent electrode 4a, 4b ... SiO oblique vapor deposition film or liquid crystal alignment film 5 ... Seal material 6 ... True sphere 20 ... Liquid crystal Composition

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片岡 延江 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 高梨 英彦 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 秀 史朝 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 楊 映保 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Nobue Kataoka 6-735 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Hidehiko Takanashi 6-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Inventor Hidefumi Asahi 6-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Inventor Yang Eiho 6-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 螺旋構造がカイラルスメクチックＣ相に
おいて予め実質的に解消されている強誘電性液晶を用い
た液晶素子からなる光学装置。1. An optical device comprising a liquid crystal element using a ferroelectric liquid crystal in which a helical structure is substantially eliminated beforehand in a chiral smectic C phase. 【請求項２】 強誘電性液晶の螺旋のピッチが予め実質
的に無限大となされている、請求項１に記載した光学装
置。2. The optical device according to claim 1, wherein the pitch of the spiral of the ferroelectric liquid crystal is substantially infinite in advance. 【請求項３】 少なくとも一方の電極が光学的に透明で
ある対向電極上に液晶分子の配向膜が設けられ、前記対
向電極間に装填される強誘電性液晶は、螺旋の巻き方向
が互いに逆である複数のカイラル分子の混合物からなっ
ていて、螺旋のピッチが予め実質的に無限大となされて
いる、請求項１又は２に記載した光学装置。3. An alignment film of liquid crystal molecules is provided on counter electrodes, at least one of which electrodes is optically transparent, and ferroelectric liquid crystals loaded between the counter electrodes have spiral winding directions opposite to each other. 3. The optical device according to claim 1 or 2, which is made of a mixture of a plurality of chiral molecules, wherein the pitch of the helix is substantially infinite. 【請求項４】 対向電極間の距離が４μｍ以下である、
請求項３に記載した光学装置。4. The distance between the opposing electrodes is 4 μm or less,
The optical device according to claim 3. 【請求項５】 対向電極間に装填された強誘電性液晶が
螺旋を形成していない、請求項３又は４に記載した光学
装置。5. The optical device according to claim 3, wherein the ferroelectric liquid crystal loaded between the counter electrodes does not form a spiral.