JP2000111923A - Liquid crystal element - Google Patents

Liquid crystal element

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JP2000111923A
JP2000111923A JP29759598A JP29759598A JP2000111923A JP 2000111923 A JP2000111923 A JP 2000111923A JP 29759598 A JP29759598 A JP 29759598A JP 29759598 A JP29759598 A JP 29759598A JP 2000111923 A JP2000111923 A JP 2000111923A
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JP
Japan
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liquid crystal
region
alignment
layer
control layer
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JP29759598A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Togano
剛司 門叶
Masahiro Terada
匡宏 寺田
Yasushi Asao
恭史 浅尾
Yoshimasa Mori
省誠 森
Takashi Moriyama
孝志 森山
Kiyoshi Miura
聖志 三浦
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal element realizing a uniform alignment of liquid crystal molecules and a wide driving margin, and having a faster switching characteristic than any conventional one. SOLUTION: The liquid crystal element is provided with a first region which has a uniaxial alignment regulating function toward liquid crystal and a second region which has a weaker uniaxial alignment regulating function toward the liquid crystal than the first region or essentially has no regulating function on substrates. In the case the liquid crystal is subjected to lowering of the temperature between the substrates, a transition to a liquid crystal phase takes place from a region in contact with the first region and succeedingly, a region where the transition to the liquid crystal phase takes place continuously expands along an axial direction of the uniaxial alignment regulating function in the first region to form an aligned state. In this case the first region is formed with a photosensitive material comprising photosensitive polyimide or photosensitive polyamideimide resin having photosensitive monomers covalently bonded in its skeleton.

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】本発明は液晶素子に関し、特
に液晶の配向制御に優れた、フラットパネルディスプレ
イ、プロジェクションディスプレイ、プリンター等に用
いられるライトバルブに使用される液晶素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal device, and more particularly to a liquid crystal device excellent in controlling the alignment of liquid crystal and used for a light valve used in a flat panel display, a projection display, a printer, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ネマティック液晶表示素子に
おいて、一つ一つの画素にトランジスタのような能動素
子を配置した、アクティブマトリクス(たとえばTF
T)といわれる液晶素子の開発が行われている。現在こ
のTFTを用いた液晶表示素子に用いられるネマティッ
ク液晶のモードとして、たとえばエム・シャット(M.
Schadt)とダブリュー・ヘルフリッヒ(W.He
lfrich)著“Applied Physics
Letters”第18巻、第4号(1971年2月1
5日発行)第127頁から128頁において示されたツ
イステッドネマティック(Twisted Nemat
ic)モードが広く用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a nematic liquid crystal display device, an active matrix (for example, a TF) in which an active element such as a transistor is disposed in each pixel.
A liquid crystal element called T) is being developed. At present, as a mode of a nematic liquid crystal used for a liquid crystal display device using this TFT, for example, M. Shut (M.
Schadt) and W. Helfrich (W. He)
Ifrich), "Applied Physics"
Letters, Vol. 18, No. 4 (February 1, 1971
5th edition) Twisted Nemat shown on pages 127 to 128
ic) mode is widely used.

【0003】また、最近では横方向電界を利用したイン
プレインスイッチング(In−Plain Switc
hing)モードが発表されており、ツイステッドネマ
ティックモード液晶ディスプレイの欠点であった視野角
特性の改善がなされている。その他、上述したTFT等
の能動素子を用いない、ネマティック液晶表示素子の代
表例として、スーパーツイステッドネマティック(Su
per Twisted Nematic)モードがあ
る。このように、こうしたネマティック液晶を用いた液
晶表示素子は様々なモードが存在するのであるが、その
いずれのモードの場合にも液晶の応答速度が数十ミリ秒
以上かかってしまうという問題点が存在した。
Further, recently, in-plane switching (In-Plane Switch) using a lateral electric field has been proposed.
(hing) mode has been announced, and the viewing angle characteristic which has been a drawback of the twisted nematic mode liquid crystal display has been improved. In addition, as a typical example of a nematic liquid crystal display element that does not use an active element such as a TFT described above, a super twisted nematic (Su)
per Twisted Nematic) mode. As described above, there are various modes in such a liquid crystal display device using a nematic liquid crystal, but in any of these modes, there is a problem that the response speed of the liquid crystal takes several tens of milliseconds or more. did.

【0004】このような従来型のネマティック液晶素子
の欠点を改善するものとして、双安定性を示す液晶を用
いた素子がクラーク(Clark)およびラガウェル
(Lagerwall)により提案されている(特開昭
56−107216号公報、米国特許第4367924
号明細書)。この双安定性を示す液晶としては、一般に
カイラルスメクティックC相を示す強誘電性液晶が用い
られている。この強誘電性液晶は、自発分極により反転
スイッチングを行うため、非常に速い応答速度が得られ
る上にメモリー性のある双安定状態を発現させることが
できる。さらに視野角特性も優れていることから、高
速、高精細、大面積の表示素子あるいはライトバルブと
して適していると考えられる。
As an improvement over such a conventional nematic liquid crystal device, a device using a liquid crystal exhibiting bistability has been proposed by Clark and Lagerwall (Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 56). -107216, U.S. Pat.
Specification). As the liquid crystal exhibiting this bistability, a ferroelectric liquid crystal exhibiting a chiral smectic C phase is generally used. Since the ferroelectric liquid crystal performs inversion switching by spontaneous polarization, a very fast response speed can be obtained and a bistable state having a memory property can be developed. Further, since the viewing angle characteristics are also excellent, it is considered that they are suitable as a high-speed, high-definition, large-area display element or light valve.

【0005】一方、最近では3安定性を示す反強誘電性
液晶が注目されている。この反強誘電性液晶も強誘電性
液晶同様に、自発分極により反転スイッチングを行うた
め、非常に速い応答速度が得られる。この液晶材料は、
電界無印加時には液晶分子は互いの自発分極を打ち消し
合うような分子配列構造をとるため、電界を印加しない
状態では自発分極は存在しないことが特徴となってい
る。更に最近では、この反強誘電性液晶をアクティブマ
トリクス素子にて駆動するために開発された無閾値反強
誘電性液晶も報告されている。
On the other hand, recently, antiferroelectric liquid crystals exhibiting three stability have attracted attention. This antiferroelectric liquid crystal performs reversal switching by spontaneous polarization similarly to the ferroelectric liquid crystal, so that a very fast response speed can be obtained. This liquid crystal material
When an electric field is not applied, the liquid crystal molecules have a molecular alignment structure that cancels out each other's spontaneous polarization. Therefore, it is characterized in that there is no spontaneous polarization when no electric field is applied. More recently, a thresholdless antiferroelectric liquid crystal developed to drive this antiferroelectric liquid crystal by an active matrix element has been reported.

【0006】こうした自発分極による反転スイッチング
を行う強誘電性液晶や反強誘電性液晶は、いずれもスメ
クティック液晶相を示す液晶である。すなわち、従来ネ
マティック液晶が抱えていた応答速度に関する問題点を
解決できるという意味において、スメクティック液晶を
用いた液晶表示素子の実現が期待されている。
[0006] The ferroelectric liquid crystal and the antiferroelectric liquid crystal which perform inversion switching by such spontaneous polarization are liquid crystals exhibiting a smectic liquid crystal phase. That is, the realization of a liquid crystal display device using a smectic liquid crystal is expected in the sense that the problem relating to the response speed of the conventional nematic liquid crystal can be solved.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】こうした優れた特長を
有するスメクティック液晶表示素子においては、特に自
発分極による反転スイッチングを行う強誘電性液晶を用
いた素子の場合、素子内で液晶の配向制御を司る、特に
一軸配向規制を行う通常絶縁性材料からなる配向制御層
の厚みを薄くして配向制御層の電気容量を大きくするこ
とによって、反電場、即ち素子内で液晶の自発分極によ
り誘起されて生じる逆方向の電場を小さくし、スイッチ
ング特性を向上させ、駆動マージンが拡大させるように
する。反電場の発生は自発分極の大きさを大きくするほ
ど顕著に現れるため、応答速度向上のため自発分極の大
きな液晶材料を用いようとする場合には特に絶縁性の配
向制御膜の薄膜化は必須となる。
In a smectic liquid crystal display device having such excellent features, particularly in the case of a device using a ferroelectric liquid crystal which performs inversion switching by spontaneous polarization, it controls the alignment of the liquid crystal in the device. In particular, the electric field generated by the anti-electric field, i.e., the spontaneous polarization of the liquid crystal in the device, is generated by reducing the thickness of the alignment control layer made of an ordinary insulating material for regulating the uniaxial alignment and increasing the electric capacity of the alignment control layer. The electric field in the reverse direction is reduced, the switching characteristics are improved, and the driving margin is increased. Since the generation of the anti-electric field becomes more conspicuous as the spontaneous polarization increases, it is essential to reduce the thickness of the insulating alignment control film, especially when using a liquid crystal material with a large spontaneous polarization to improve the response speed. Becomes

【0008】一方、強誘電性液晶又は反強誘電性液晶と
いったカイラルスメクティック液晶を用いた液晶素子
は、両者とも、パルス電界の印加による液晶の応答によ
ってスイッチングさせる原理を用いているため、実効的
に液晶層に加えられる電圧の大きさは、液晶素子を構成
する層(液晶層、配向制御層等)の容量の比(逆比)に
よって決定される。従って、実効的に液晶層に加えられ
る電圧を大きくし、より高速なスイッチング特性を得る
ためには、配向制御層の容量を液晶層の容量に対して十
分大きくなるよう設計する、即ち配向制御層の厚みを液
晶層の厚みに比較して十分小さくするよう設計すればよ
いことになる。
On the other hand, a liquid crystal element using a chiral smectic liquid crystal such as a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal uses a principle of switching by a response of the liquid crystal by application of a pulse electric field, so that it is effectively used. The magnitude of the voltage applied to the liquid crystal layer is determined by the capacity ratio (reverse ratio) of the layers (the liquid crystal layer, the alignment control layer, and the like) included in the liquid crystal element. Therefore, in order to effectively increase the voltage applied to the liquid crystal layer and obtain higher-speed switching characteristics, the capacitance of the alignment control layer is designed to be sufficiently larger than the capacitance of the liquid crystal layer. Should be designed to be sufficiently smaller than the thickness of the liquid crystal layer.

【0009】しかしながら、配向制御層の厚みを小さく
すればするほど、配向制御層が液晶分子に対して所望の
配向制御を行うように機能することが困難になってく
る。その結果、カイラルスメクティック液晶素子の上記
の設計思想によれば、スイッチング特性の向上(反電場
の抑制、駆動マージンの拡大)、応答速度の改善と均一
配向との両立は非常に難しくなってしまう。更に、配向
膜を均一に成膜する製造プロセスに関しても、膜厚が薄
くなればなるほど厳密に制御することが困難になってし
まう。
However, as the thickness of the orientation control layer is reduced, it becomes more difficult for the orientation control layer to function to perform desired orientation control on liquid crystal molecules. As a result, according to the above-described design concept of the chiral smectic liquid crystal element, it is extremely difficult to improve the switching characteristics (suppress the anti-electric field and increase the driving margin), improve the response speed, and achieve uniform alignment. Further, with respect to a manufacturing process for forming an alignment film uniformly, it becomes more difficult to strictly control the thinner the film thickness.

【0010】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その課題とするところは、均一な液晶分子配向を実
現しつつ、広い駆動マージンを実現し、より高速なスイ
ッチング特性を有する液晶素子、特にカイラルスメクテ
ィック液晶、強誘電性あるいは反強誘電性を示す液晶を
用いた液晶素子を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to realize a liquid crystal element having a wide driving margin while realizing uniform liquid crystal molecular alignment and having higher switching characteristics. In particular, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal device using a chiral smectic liquid crystal or a liquid crystal exhibiting ferroelectricity or antiferroelectricity.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、一対の
基板間に液晶を有し、少くとも一方の基板に液晶に対す
る一軸配向規制力を有する第一の領域と、該第一の領域
外の該第一の領域に比較して液晶に対する一軸配向規制
力が弱いか又は実質的に一軸配向規制力を持たない第二
の領域を有し、該液晶は基板間において降温時に液晶の
液体相−液晶相の相転移過程で該第一の領域に接する領
域から液晶相への転移が生じて該第一の領域の一軸配向
規制力の軸方向に沿って連続的に液晶相転移領域が拡大
し配向状態が形成される液晶素子において、該第一の領
域が骨格中に感光性モノマーを共有結合してなる感光性
ポリイミドあるいは感光性ポリアミドイミド樹脂からな
る感光性材料によって形成されていることを特徴とする
液晶素子である。
That is, the present invention provides a first region having a liquid crystal between a pair of substrates, and having at least one substrate having a uniaxial alignment regulating force with respect to the liquid crystal; A second region having a weak uniaxial alignment regulating force with respect to the liquid crystal or having substantially no uniaxial alignment regulating force compared to the outer first region, wherein the liquid crystal is a liquid crystal liquid when the temperature is lowered between the substrates. In the phase-liquid crystal phase transition process, a transition from the region in contact with the first region to the liquid crystal phase occurs, and the liquid crystal phase transition region is continuously formed along the axial direction of the uniaxial alignment regulating force of the first region. In the liquid crystal element in which the alignment state is enlarged and formed, the first region is formed of a photosensitive polyimide or a photosensitive polyamideimide resin having a photosensitive monomer covalently bonded in a skeleton. A liquid crystal device characterized by the following.

【0012】本発明において前記感光性材料が、(1)
下記一般式(I)で表わされる構造を主成分とするポリ
マーと、(2)必要に応じて光重合開始剤及び光増感剤
の少なくとも一種からなるのが好ましい。
In the present invention, the photosensitive material is (1)
It is preferable to comprise a polymer having a structure represented by the following general formula (I) as a main component and (2) at least one of a photopolymerization initiator and a photosensitizer as required.

【0013】[0013]

【化4】 (式中、RはEmbedded image (Where R is

【0014】[0014]

【化5】 から選ばれる。Embedded image Selected from.

【0015】Lは1もしくは2を示し、かつカルボキシ
ル基は主鎖を構成するカルボニル基に対しオルト位に結
合する。m、nはそれぞれ独立に0もしくは1であり、
oは2から10の整数である。R1は水素原子又は炭素
数1から4の低級アルキル基を示す。) また、前記感光性材料が、(1)下記一般式(II)で
表わされる構造を主成分とするポリマーと、(2)必要
に応じて光重合開始剤及び光増感剤の少なくとも一種か
らなるのが好ましい。
L represents 1 or 2, and the carboxyl group is bonded ortho to the carbonyl group constituting the main chain. m and n are each independently 0 or 1,
o is an integer of 2 to 10. R 1 represents a hydrogen atom or a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. In addition, the photosensitive material may comprise (1) a polymer having a structure represented by the following general formula (II) as a main component, and (2) at least one of a photopolymerization initiator and a photosensitizer as required. Is preferred.

【0016】[0016]

【化6】 (式中、m、nはそれぞれ独立に0もしくは1であり、
oは2から10の整数である。R1は水素原子又は炭素
数1から4の低級アルキル基を示す。)
Embedded image (Wherein, m and n are each independently 0 or 1,
o is an integer of 2 to 10. R 1 represents a hydrogen atom or a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. )

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の液晶素子は、一対の基板
間に液晶を有し、少くとも一方の基板に液晶に対する一
軸配向規制力を有する第一の領域と、該第一の領域外の
該第一の領域に比較して液晶に対する一軸配向規制力が
弱いか又は実質的に一軸配向規制力を持たない第二の領
域を有し、該液晶は基板間において降温時に液晶の液体
相−液晶相の相転移過程で該第一の領域に接する領域か
ら液晶相への転移が生じて該第一の領域の一軸配向規制
力の軸方向に沿って連続的に液晶相転移領域が拡大し配
向状態が形成される液晶素子において、該第一の領域が
骨格中に感光性モノマーを共有結合してなる感光性ポリ
イミドあるいは感光性ポリアミドイミド樹脂からなる感
光性材料によって形成されていることを特徴とする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A liquid crystal device according to the present invention has a liquid crystal between a pair of substrates and at least one substrate has a uniaxial alignment regulating force for the liquid crystal, and a first region outside the first region. Has a second region in which the uniaxial alignment regulating force for the liquid crystal is weak or substantially has no uniaxial alignment regulating force as compared with the first region, and the liquid crystal has a liquid phase -A transition from a region in contact with the first region to a liquid crystal phase occurs during a phase transition process of the liquid crystal phase, and the liquid crystal phase transition region continuously expands along the axial direction of the uniaxial alignment regulating force of the first region. In the liquid crystal element in which the alignment state is formed, the first region is formed of a photosensitive material composed of a photosensitive polyimide or a photosensitive polyamide-imide resin in which a photosensitive monomer is covalently bonded in a skeleton. Features.

【0018】以下本発明の液晶素子の実施態様につい
て、図面を参照して詳細に説明する。図1及び2に本発
明の液晶素子の第一の実施態様を示す。図1は、本発明
の液晶素子を構成する一基板12a(一軸配向規制力を
有する配向制御膜が選択的に設けられた基板)の一態様
の上面側から見た平面図であり、図2は、図1に示す基
板12aを一方の基板として用いた液晶素子1の構造を
示す断面図(図1に示す基板のa−a′線に沿った断面
を示す)。
Hereinafter, embodiments of the liquid crystal device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 show a first embodiment of the liquid crystal device of the present invention. FIG. 1 is a plan view of one embodiment of one substrate 12a (a substrate on which an alignment control film having a uniaxial alignment regulating force is selectively provided) constituting the liquid crystal element of the present invention, as viewed from the upper surface side. Is a cross-sectional view showing a structure of the liquid crystal element 1 using the substrate 12a shown in FIG. 1 as one of the substrates (a cross section taken along line aa 'of the substrate shown in FIG. 1).

【0019】図2に示すように、液晶素子1の基本構造
は、液晶組成物からなる液晶11が一対の基板12a、
12b間に挟持された構造となっている。
As shown in FIG. 2, the basic structure of the liquid crystal element 1 is such that a liquid crystal 11 composed of a liquid crystal composition is provided with a pair of substrates 12a,
12b.

【0020】基板12aでは、液晶11に対して電界を
印加する電極13aが設けられ、更に電極13a上に
は、下地となる下地層14aを介して配向制御層15a
が、図1に示す例えばストライプパターン形状のような
平面形状で選択的に設けられ液晶11に接している。該
配向制御層15aは、絶縁性材料等からなり適切な処理
を施すことで液晶に対する一軸配向規制力を呈する材料
により形成され、ここでは少なくともその上面、即ち基
板12aと平行な液晶と接する面(R1)において、一
軸配向処理が施されており、液晶に対して一軸配向規制
力を有する。
On the substrate 12a, an electrode 13a for applying an electric field to the liquid crystal 11 is provided, and on the electrode 13a, an orientation control layer 15a is interposed via a base layer 14a serving as a base.
Are selectively provided in a planar shape such as a stripe pattern shape shown in FIG. The alignment control layer 15a is made of a material which is made of an insulating material or the like and which exerts a uniaxial alignment regulating force on the liquid crystal by performing an appropriate treatment. Here, at least the upper surface thereof, that is, the surface which is in contact with the liquid crystal parallel to the substrate 12a ( In R1), a uniaxial alignment treatment is performed, and the liquid crystal has a uniaxial alignment regulating force.

【0021】即ち、基板12aでは選択的に設けられた
配向制御層15aに対応して少なくとも液晶に対して一
軸配向規制力を有する第一の領域(面R1を構成する領
域)とそれ以外の部分で液晶と接する第二の領域(面R
2を構成する領域)が形成されており、第一の領域の少
なくとも実質的に基板に平行な面での液晶に対する一軸
配向規制力は、第二の領域の一軸配向規制力より大き
く、あるいは第二の領域の液晶に接する面R2の一軸配
向規制力は0である。
That is, in the substrate 12a, corresponding to the selectively provided alignment control layer 15a, at least a first region (a region constituting the plane R1) having a uniaxial alignment regulating force with respect to the liquid crystal and other portions. At the second region (surface R)
2), and the uniaxial alignment regulating force for the liquid crystal in at least the plane substantially parallel to the substrate in the first region is larger than the uniaxial alignment regulating force in the second region, or The uniaxial alignment regulating force of the surface R2 in contact with the liquid crystal in the second region is zero.

【0022】一方、対向する基板12bでは、液晶11
に対して電界を印加する電極13bが設けられ、更に該
電極13b上には、液晶11に接し、該液晶の配向制御
に寄与し得る配向制御層15bが形成されている。この
ような電極や配向制御層を備えた基板1la及び1lb
はスペーサー16を介して一定距離を隔てて対向してい
る。
On the other hand, the liquid crystal 11
An electrode 13b for applying an electric field is provided, and an alignment control layer 15b that is in contact with the liquid crystal 11 and can contribute to the alignment control of the liquid crystal is formed on the electrode 13b. Substrates 1la and 1lb provided with such electrodes and orientation control layers
Oppose each other with a certain distance therebetween via a spacer 16.

【0023】基板1la及び1lbの外面には、必要に
応じて偏光板が設けられている。また、観察者側から見
て液晶素子1の背後には必要に応じて光源が設けられて
いる(夫々図示せず)。
A polarizing plate is provided on the outer surfaces of the substrates 1la and 1lb as required. Further, a light source is provided as necessary behind the liquid crystal element 1 as viewed from the observer side (not shown).

【0024】上記構造の液晶素子1では、信号電源(図
示せず)からのスイッチング信号に応じて電極13a及
び13bにより液晶層11に電界が印加されてスイッチ
ングが行われ、外部からの光が液晶11で変調される。
In the liquid crystal element 1 having the above-described structure, an electric field is applied to the liquid crystal layer 11 by the electrodes 13a and 13b in accordance with a switching signal from a signal power supply (not shown), and switching is performed. It is modulated at 11.

【0025】上記構造の液晶素子1では、液晶11に接
する、パターン形状の配向制御層15a、下地層14
a、配向制御層15bや、更に液晶11の材料、処理方
法、条件等を適宜設定することにより、液晶11におい
て、降温時に液晶の液体相−液晶相の相転移過程で、選
択的に設けられた配向制御層15aの基板と平行方向の
面R1に接する第一の領域から液晶相への転移が生じ
て、配向制御層15aの一軸配向処理規制力の軸方向
(一軸配向処理の軸方向)に沿って違続的に液晶相転移
領域が成長し、さらに液晶相転移領域が面R2側に拡大
し、配向状態が形成されたものである点で特徴的であ
る。
In the liquid crystal element 1 having the above-described structure, the alignment control layer 15a and the underlayer
a, by appropriately setting the material, processing method, conditions, and the like of the alignment control layer 15b and the liquid crystal 11, the liquid crystal 11 can be selectively provided in the liquid crystal-liquid crystal phase transition process when the temperature is lowered. The transition from the first region in contact with the surface R1 of the alignment control layer 15a in the direction parallel to the substrate to the liquid crystal phase occurs, and the axial direction of the uniaxial alignment processing regulating force of the alignment control layer 15a (axial direction of the uniaxial alignment processing) Is characterized in that the liquid crystal phase transition region grows intermittently along the line, and the liquid crystal phase transition region further expands toward the plane R2 to form an alignment state.

【0026】以下、この配向状態の形成に関して図3及
び4を参照して説明する。図3(A)〜(C)は、図1
に示す基板12aにおける選択的に形成された配向制御
層15aに接する液晶領域からの配向状態の形成につい
て、一軸配向規制の方向(配向制御層15aに施される
一軸配向処理の方向)Uを該配向制御層15aの長手方
向と略垂直に設定し、また液晶としてスメクティック液
晶を用い、降温時におけるスメクティック液晶相への相
転移過程の状態の変化((A)、(B)、(C)の順で
降温が進行する)を偏光顕微鏡観測したものを模式的に
示した説明図である。
Hereinafter, formation of this alignment state will be described with reference to FIGS. 3 (A) to 3 (C) show FIG.
In the formation of the alignment state from the liquid crystal region in contact with the selectively formed alignment control layer 15a on the substrate 12a, the direction of the uniaxial alignment regulation (the direction of the uniaxial alignment treatment performed on the alignment control layer 15a) U The liquid crystal is set to be substantially perpendicular to the longitudinal direction of the alignment control layer 15a, and a smectic liquid crystal is used as a liquid crystal, and a change in a state of a phase transition process to a smectic liquid crystal phase when the temperature is lowered ((A), (B), (C)). FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing observations of the temperature in the order of decreasing temperature observed by a polarizing microscope.

【0027】まず図3(A)に示すように、液晶をスメ
クティック液晶相より高秩序の相から降温(冷却)した
際に、基板12a上において一軸配向規制力の強い配向
制御層15aの面R1上の液晶から、スメクティック液
晶相転移において発現するスメクティックの核であるバ
トネと呼ばれる領域Nが発生する。
First, as shown in FIG. 3A, when the temperature of the liquid crystal is lowered (cooled) from a higher order phase than the smectic liquid crystal phase, the surface R1 of the alignment control layer 15a having a strong uniaxial alignment control force on the substrate 12a. From the upper liquid crystal, a region N called a butene, which is a smectic nucleus that appears in the smectic liquid crystal phase transition, is generated.

【0028】続いて、更に液晶を降温させることによ
り、図3(B)に示すようにバトネNは一軸配向制御層
15aの長手方向と垂直な方向である一軸配向処理方向
U、即ちスメクティック層の法線方向へと成長する。通
常、スメクティック液晶相のバトネはスメクティック層
の法線方向に成長し易いという成長の異方性を有してお
り、この特性に従って、(A)に示すように発生したバ
トネNの核によって決定されたスメクティック層の法線
方向(一軸配向処理方向Uに相当)に沿って、配向制御
層15aのライン間の一軸配向規制力が実質的に存在し
ないあるいは弱い部分に対応する液晶領域(図2の断面
図で隣接する配向制御層15aのライン間で下地層14
aの液晶と接する部分R2に対応する液晶領域)に向っ
て、ほぼ直線的に成長する。ここで、上述した液晶自身
の有するスメクティック液晶のバトネ成長の異方性によ
り、配向規制力が存在しない部分において形成された液
晶の配向状態においてもスメクティック層方向は均一に
配列する。
Subsequently, by further lowering the temperature of the liquid crystal, as shown in FIG. 3 (B), the bone N becomes a uniaxial alignment processing direction U which is a direction perpendicular to the longitudinal direction of the uniaxial alignment control layer 15a, that is, the smectic layer. Grow in the normal direction. Normally, the smectic liquid crystal phase has anisotropy of growth in that it tends to grow in the normal direction of the smectic layer. According to this characteristic, it is determined by the nucleus of the generated bone N as shown in FIG. Along the normal direction of the smectic layer (corresponding to the uniaxial alignment processing direction U), the liquid crystal region corresponding to the portion where the uniaxial alignment regulating force between the lines of the alignment control layer 15a does not substantially exist or is weak (see FIG. 2). In the cross-sectional view, an underlayer 14 is formed between adjacent lines of the orientation control layer 15a.
(a) (a liquid crystal region corresponding to a portion R2 in contact with the liquid crystal). Here, due to the anisotropy of the growth of the smectic liquid crystal in the liquid crystal itself, the smectic layer direction is uniformly arranged even in the alignment state of the liquid crystal formed in the portion where the alignment control force does not exist.

【0029】更に降温を進めると、図3(B)〜(C)
に示すように、バトネNは一軸配向規制された方向Uだ
けでなく、その方向と垂直方向(配向制御層15aの長
手方向)に太るように成長を開始する。その際、徐々に
バトネNが全体的に太って成長するだけでなく、バトネ
の脇からブランチが現れるように成長する。このブラン
チはスメクティック層の方向(配向制御層15aの長手
方向)へ徐々に成長していくのであるが、同図(C)に
示すようにブランチはまず配向制御層15a上で該層の
長手方向に成長が進行する。
When the temperature is further reduced, FIGS. 3 (B) to 3 (C)
As shown in (1), the bone N starts growing not only in the direction U in which the uniaxial orientation is regulated, but also in a direction perpendicular to that direction (the longitudinal direction of the orientation control layer 15a). At this time, the batone N not only grows thicker as a whole but also grows so that a branch appears from the side of the batone. The branch gradually grows in the direction of the smectic layer (the longitudinal direction of the orientation control layer 15a). As shown in FIG. Growth progresses.

【0030】このように素子内の基板間の全域がスメク
ティック相となるまで冷却し、最終的には、配向制御層
15aが存在する部分及びこれが存在しない部分の全て
に対応する液晶領域において、当該配向制御層15aの
長手方向に均一にスメクティック層が配列したような配
向状態が形成される。
As described above, the entire region between the substrates in the device is cooled until it becomes a smectic phase, and finally, in the liquid crystal region corresponding to all of the portion where the alignment control layer 15a exists and the portion where it does not exist, An alignment state is formed in which the smectic layers are uniformly arranged in the longitudinal direction of the alignment control layer 15a.

【0031】一方、図4(A)〜(C)は、図1、2に
示す基板12aにおける選択的に形成された配向制御層
15aからの配向状態の形成について、一軸配向規制の
方向(配向制御層15aに施される一軸配向処理の方
向)Uを該配向制御層15aの長手方向と実質的に同様
に(平行に)設定し、また液晶としてスメクティック液
晶を用い、降温時におけるスメクティック液晶相への相
転移過程の状態の変化((A)、(B)、(C)の順で
降温が進行する)を偏光顕微鏡観測したものを模式的に
示した説明図である。
On the other hand, FIGS. 4 (A) to 4 (C) show the direction of uniaxial orientation regulation (orientation) with respect to the formation of the orientation state from the orientation control layer 15a selectively formed on the substrate 12a shown in FIGS. The direction of the uniaxial alignment treatment (U) applied to the control layer 15a is set substantially (parallel) to the longitudinal direction of the alignment control layer 15a, and a smectic liquid crystal is used as the liquid crystal. FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a change in the state of the phase transition process into a state (the temperature decreases in the order of (A), (B), and (C)) observed by a polarizing microscope.

【0032】まず図4(A)に示すように、上記図3
(A)の場合と同様に液晶をスメクティック液晶相より
高秩序の相から降温した際に、基板12a上において一
軸配向規制力の強い配向制御膜15aの面R1上の液晶
から、スメクティック液晶相転移において発現するスメ
クティックの核であるバトネと呼ばれる領域Nが発生す
る。
First, as shown in FIG.
As in the case of (A), when the temperature of the liquid crystal is lowered from a higher-order phase than the smectic liquid crystal phase, the liquid crystal on the surface R1 of the alignment control film 15a having a strong uniaxial alignment regulating force on the substrate 12a shifts the smectic liquid crystal phase. A region N called batone, which is the nucleus of the smectic expressed in the above, is generated.

【0033】続いて、更に液晶を降温させることによ
り、図4(B)に示すようにバトネNは上述したスメク
ティック液晶相のバトネ成長の異方性の特性に基づい
て、(A)に示すように発生したバトネNの核によって
決定されたスメクティック層の法線方向である一軸配向
処理方向U、即ち一軸配向制御層15aの長手方向と同
様の方向へと成長する。ここでは、上述のバトネ成長の
異方性によるバトネの成長方向と、一軸配向規制力を有
する配向制御層15aのパターンの長手方向が一致する
ことにより、図4(B)に示すようにバトネNは配向制
御層15aの面R1上でより素早く成長する。
Subsequently, by further lowering the temperature of the liquid crystal, as shown in FIG. 4 (B), the B-tone N becomes as shown in FIG. The uniaxial orientation processing direction U, which is the normal direction of the smectic layer determined by the nuclei of the Battone N generated in the above, i.e., the same direction as the longitudinal direction of the uniaxial orientation control layer 15a. Here, since the growth direction of the above-mentioned battone due to the anisotropy of battone growth and the longitudinal direction of the pattern of the orientation control layer 15a having the uniaxial orientation regulating force coincide with each other, as shown in FIG. Grows more quickly on the surface R1 of the orientation control layer 15a.

【0034】更に降温を進めると、図4(B)〜(C)
に示すように、バトネNは配向制御層15aの長手方向
だけでなく、その方向と垂直方向に太るように成長を開
始する。その際、徐々にバトネNが全体的に太って成長
するだけでなく、バトネの脇からブランチが現れるよう
に成長し、当該ライン間の一軸配向規制力が実質的に存
在しないあるいは弱い部分に対応する液晶領域(図2の
断面図で隣接する配向制御層15aのライン間で下地層
14aが液晶に接する部分R2に対応する液晶領域)に
拡大する。そして隣り合った配向制御層15aの島ライ
ン部から成長したバトネN同志が最終的に接合すること
により、スメクティック層がほぼ均一であるような配向
状態が形成される。
When the temperature is further reduced, FIGS.
As shown in the figure, the bone N starts to grow not only in the longitudinal direction of the orientation control layer 15a but also in the direction perpendicular to that direction. At this time, the batone N not only gradually grows thicker as a whole, but also grows so that a branch appears from the side of the batone, corresponding to a portion where the uniaxial orientation regulating force between the lines is substantially nonexistent or weak. 2 (the liquid crystal region corresponding to the portion R2 where the underlayer 14a is in contact with the liquid crystal between the lines of the adjacent alignment control layer 15a in the cross-sectional view of FIG. 2). Finally, the B tones N grown from the island line portions of the adjacent alignment control layers 15a are finally joined to form an alignment state in which the smectic layer is substantially uniform.

【0035】このように素子内の基板間の全域がスメク
ティック相となるまで冷却し、最終的には、配向制御層
15aが存在する部分及びこれが存在しない部分の全て
に対応する液晶領域において、当該配向制御層15aの
長手方向と垂直に均一にスメクティック層が配列したよ
うな配向状態が形成される。
As described above, the entire region between the substrates in the device is cooled until it becomes a smectic phase, and finally, in the liquid crystal region corresponding to all of the portion where the alignment control layer 15a exists and the portion where it does not exist, An alignment state is formed in which the smectic layers are uniformly arranged perpendicular to the longitudinal direction of the alignment control layer 15a.

【0036】かかる液晶素子では、素子内において通常
絶縁性を有する一軸配向規制力を有する配向制御層(1
5a)が、配向状態形成の開始部分となる核(バトネ)
を供給するために必要なパターン形状で設けられ、上述
のように配向状態の形成過程により素子全面に均一な配
向状態の形成が確実になされる。加えて、液晶の駆動に
対して電気的に障害となる絶縁性材料からなる一軸配向
規制力を有する配向制御層(15a)の存在量が極力少
なくなり、これを介せずに電圧が印加される液晶領域が
大きくなり、パルス電圧による駆動の際に液晶に印加さ
れる実効電圧を大きくすることができる。こうして、配
向状態の均一化と、液晶駆動(スイッチング)の高速化
の両立がなされる。
In such a liquid crystal element, the alignment control layer (1) having a uniaxial alignment regulating force, which is usually insulative, in the element.
5a) is a nucleus (Battone) serving as a starting portion for forming an alignment state
Is provided in a pattern shape necessary for supplying the liquid crystal, and a uniform alignment state is reliably formed on the entire surface of the element by the process of forming the alignment state as described above. In addition, the amount of the orientation control layer (15a) made of an insulating material that electrically obstructs the driving of the liquid crystal and has a uniaxial orientation regulation force is reduced as much as possible. As a result, the effective voltage applied to the liquid crystal during driving by the pulse voltage can be increased. In this way, it is possible to make the alignment state uniform and to speed up the liquid crystal driving (switching).

【0037】上記液晶素子1を構成する部材について、
更に詳細に説明する。基板12a、12bには、好まし
くはガラス、プラスチック等透明性の高い材料が用いら
れ、また電極13a、13bには、ITO等の透明電極
が用いられ、更に必要に応じて電極全体としの抵抗を低
下すべく透明電極に接して金属電極を設けることもでき
る(図示せず)。
With respect to the members constituting the liquid crystal element 1,
This will be described in more detail. A highly transparent material such as glass or plastic is preferably used for the substrates 12a and 12b, and a transparent electrode such as ITO is used for the electrodes 13a and 13b. A metal electrode may be provided in contact with the transparent electrode to reduce the temperature (not shown).

【0038】液晶11を構成する液晶材料としては、好
ましくは強誘電性或いは反強誘電性を示すカイラルスメ
クティック液晶が用いられる。この場合前述したクラー
ク及びラガウェルのモデルによる双安定性を実現させる
ため、セルギャップ(基板間距離)としては0.5〜5
μm程度が好ましい。また液晶材料としてネマティック
液晶を用いることもできる。
As a liquid crystal material constituting the liquid crystal 11, a chiral smectic liquid crystal exhibiting ferroelectricity or antiferroelectricity is preferably used. In this case, the cell gap (distance between substrates) is set to 0.5 to 5 in order to realize bistability based on the Clark and Ragawell models described above.
It is preferably about μm. Nematic liquid crystal can also be used as a liquid crystal material.

【0039】特に本発明では、液晶材料として、上述の
カイラルスメクティック液晶であって、降温下でコレス
テリック相を持たない材料が好適に用いられる。例えば
反強誘電性を示す液晶の場合、合成されている液晶材料
のほとんどにはコレステリック相が存在しない。あるい
は、強誘電性を示す液晶の場合、シェブロン構造を解消
しブックシェルフといわれる層状構造即ちスメクティッ
ク層が基板に対し実質的に垂直であるような、あるいは
それに近い構造を現出させ、高コントラストな良好な液
晶素子を実現するべく、一例として、パーフルオロエー
テル側鎖を持つ液晶性化合物(1993年 第4回 強
誘電液晶国際会議P−46、MarcD.Radcli
ffeら)を用いることが好ましいが、かかる液晶材料
は、材料自体の特性によりブックシェルフに近い層傾き
角の小さなスメクティック層の構造を現出することがで
きる材料であって、コレステリック相を持たない、等方
相−スメクティック液晶相転移を示す液晶材料である。
In particular, in the present invention, the above-mentioned chiral smectic liquid crystal, which does not have a cholesteric phase at a reduced temperature, is suitably used as the liquid crystal material. For example, in the case of a liquid crystal exhibiting antiferroelectricity, most of the synthesized liquid crystal materials do not have a cholesteric phase. Alternatively, in the case of a liquid crystal exhibiting ferroelectricity, a chevron structure is eliminated, and a layered structure called a bookshelf, that is, a structure in which the smectic layer is substantially perpendicular to the substrate, or a structure close thereto is revealed, and a high-contrast structure is obtained. In order to realize a good liquid crystal element, as an example, a liquid crystalline compound having a perfluoroether side chain (the 4th 1993 International Conference on Ferroelectric Liquid Crystal P-46, Marc D. Radcli)
However, such a liquid crystal material is a material capable of exhibiting a structure of a smectic layer close to a bookshelf and having a small layer tilt angle due to the characteristics of the material itself, and does not have a cholesteric phase. , A liquid crystal material exhibiting an isotropic phase-smectic liquid crystal phase transition.

【0040】上記ブックシェルフ層構造を呈する液晶材
料として、具体的に、フルオロカーボン末端部分及び炭
化水素部分が中心核によって結合された構造であって、
スメクティック中間相又は潜在的スメクティック中間相
を有するフッ素含有液晶化合物を少なくとも1種を含有
するカイラルスメクティック液晶組成物を用いることが
できる。ここで言う潜在的スメクティック中間相を持つ
化合物とはそれ自身でスメクティック中間相を示してい
なくとも、スメクティック中間相を持つ化合物または他
の潜在的スメクティック中間相を持つ化合物との混合物
において、適当な条件下でスメクティック中間相を発現
する化合物を言う。また、当該フッ素含有液晶化合物の
構造において、中心核とは、少なくとも2つの芳香環、
脂肪族環、又は置換芳香族環、置換複素芳香族から選ば
れ、これら環は、互いに、−COO−、−COS−、−
HC=N−、−COSe−からなる群より選ばれる基に
よって結合されていてもよい。これらの環は、縮合して
いても、いなくてもよい。複素芳香族環中のヘテロ原子
は、N、0、Sから選ばれる少なくとも1つの原子を含
む。脂肪族環中の隣接していないメチレン基はOによっ
て置換されていてもよい。
As the liquid crystal material exhibiting the bookshelf layer structure, specifically, a structure in which a terminal portion of a fluorocarbon and a hydrocarbon portion are bonded by a central nucleus,
A chiral smectic liquid crystal composition containing at least one fluorine-containing liquid crystal compound having a smectic mesophase or a latent smectic mesophase can be used. The term "compound having a latent smectic mesophase" as used herein refers to a compound having a smectic mesophase or a compound having another potential smectic mesophase under appropriate conditions, even if the compound does not itself exhibit a smectic mesophase. Below refers to compounds that express a smectic mesophase. In the structure of the fluorine-containing liquid crystal compound, the central nucleus refers to at least two aromatic rings,
Selected from an aliphatic ring, a substituted aromatic ring, and a substituted heteroaromatic, and these rings are mutually represented by -COO-, -COS-,-
It may be bonded by a group selected from the group consisting of HC = N- and -COSe-. These rings may or may not be fused. Heteroatoms in the heteroaromatic ring include at least one atom selected from N, 0, and S. Non-adjacent methylene groups in the aliphatic ring may be replaced by O.

【0041】上記フッ素含有液晶化合物、あるいはこれ
を含有するカイラルスメクティック液晶組成物の処方の
具体例としては、特開昭63−27451号公報、特開
平2−142753号公報、米国特許5,262,08
2号、国際公開93/22396号、米国特許5,41
7,813号等に記載されたものが挙げられる。
Specific examples of the formulation of the above-mentioned fluorine-containing liquid crystal compound or a chiral smectic liquid crystal composition containing the same are described in JP-A-63-27451, JP-A-2-142755, and US Pat. No. 5,262. 08
No. 2, WO 93/22396, U.S. Pat.
7, 813 and the like.

【0042】尚、上述したコレステリック相を示さず、
等方相−スメクティック液晶相転移を示す液晶材料は、
配向形成に関して、前述のバトネ成長の異方性が顕著で
あり、スメクティック液晶相の微少な核が生成された
後、スメクティック層の法線方向に急激にバトネが成長
し、更にスメクティック層へとバトネの領域の拡大が急
速に進行するという過程を経る。従って、当該液晶材料
を用いる素子では、液晶と接する基板の界面において一
軸配向規制力あるいは液晶との濡れ性等に分布を設け、
スメクティック液晶相の微少な核発生位置に選択性を持
たせ、バトネの核生成後の成長領域においては、特に基
板と液晶の界面に配向規制力が存在しなくても上記のバ
トネ成長方向の異方性により配向形成がなされる。よっ
て、かかる液晶材料は、図1、2に示すような一軸配向
規制力を有する配向制御層15aのように、基板上にお
いてパターニング等によって選択的に配置し、液晶の駆
動領域内において配向制御層の占める割合を減少させた
構造には特に好適である。
Incidentally, it does not show the cholesteric phase described above,
A liquid crystal material exhibiting an isotropic phase-smectic liquid crystal phase transition is:
With respect to the alignment formation, the anisotropy of the above-mentioned battone growth is remarkable, and after a minute nucleus of the smectic liquid crystal phase is generated, the battone grows rapidly in the normal direction of the smectic layer and further into the smectic layer. Through the process of rapid expansion of the area. Therefore, in the element using the liquid crystal material, distribution is provided in the uniaxial alignment regulating force or the wettability with the liquid crystal at the interface of the substrate in contact with the liquid crystal,
The smectic liquid crystal phase is provided with selectivity at the minute nucleation position, and in the growth region after the nucleation of the batene, the above-mentioned difference in the gross orientation of the batne, even if there is no alignment control force especially at the interface between the substrate and the liquid crystal. Orientation is formed by anisotropy. Therefore, such a liquid crystal material is selectively arranged on a substrate by patterning or the like as in an alignment control layer 15a having a uniaxial alignment regulating force as shown in FIGS. Is particularly suitable for a structure in which the ratio of

【0043】液晶に対し一軸配向規制力を有する配向制
御層15aは、所定のパターン形状で設けられたもので
あるが、前述したように、該ライン部分間で液晶に接す
る下地層14aの材料や表面特性との組合せにより、該
ライン部の表面R1に接する液晶領域が、図3及び4で
説明したような液晶配向状態の形成過程で液晶相への転
移の際における核発生(バトネ発生)部分となるように
機能する。即ち、配向制御層15aのライン部の表面R
1に対応する液晶領域の液体相−液晶相転移温度が、該
ライン部の表面R1に対応しない部分(ライン部間の表
面R2に対応する部分)での液晶領域の液体相−液晶相
転移温度より高くなる。
The alignment control layer 15a having a uniaxial alignment regulating force with respect to the liquid crystal is provided in a predetermined pattern. As described above, the material of the underlayer 14a in contact with the liquid crystal between the line portions is not limited. Due to the combination with the surface characteristics, the liquid crystal region in contact with the surface R1 of the line portion becomes a nucleation (batteriness generation) portion at the time of transition to a liquid crystal phase in the process of forming the liquid crystal alignment state as described with reference to FIGS. It works to be. That is, the surface R of the line portion of the orientation control layer 15a
The liquidus-liquid crystal phase transition temperature of the liquid crystal region corresponding to 1 is the liquidus-liquid crystal phase transition temperature of the liquid crystal region at a portion not corresponding to the surface R1 of the line portion (a portion corresponding to the surface R2 between the line portions). Higher.

【0044】配向制御層15aは、好ましくは基板に
(下地層14a上に)設けられた所定の材質の膜に一軸
配向処理を施すことによって形成され得る。
The orientation control layer 15a is preferably formed by subjecting a film of a predetermined material provided on the substrate (on the underlayer 14a) to a uniaxial orientation treatment.

【0045】上述の強い一軸配向規制力を有する配向制
御層15aの材料の感光性材料として、膜としての耐熱
性や安定性、その他様々な膜物性の点からポリイミドま
たはポリアミドイミドを用いることが好ましい。
As the photosensitive material of the alignment control layer 15a having the strong uniaxial alignment regulating force, it is preferable to use polyimide or polyamide imide from the viewpoints of heat resistance and stability as a film and various other film physical properties. .

【0046】ポリイミドまたはポリアミドイミドに感光
性を付与する方法としては、加熱焼成時において低温で
の処理が可能となることから、前駆体ポリアミド酸のカ
ルボキシル基にイオン結合を介して、例えば感光性モノ
マーによる感光基を結合させた後、前駆体状態で基板に
塗布し、パターニング後に加熱焼成してポリイミドまた
はポリアミドイミドとする際に感光部が揮散し、実質的
にポリイミドまたはポリアミドイミド主骨格が残るよう
に設計されたポリイミドまたはポリアミドイミド樹脂を
用いることが好ましい。より具体的には、(1)下記一
般式(I)で表わされる構造を主成分とするポリマー
と、(2)必要に応じて光重合開始剤及び光増感剤の少
なくとも一種を含有する感光性材料を用いることができ
る。
As a method for imparting photosensitivity to polyimide or polyamide imide, it is possible to perform a treatment at a low temperature during heating and sintering. After bonding the photosensitive groups, the photosensitive portion is applied to the substrate in a precursor state, and is heated and baked after patterning to obtain a polyimide or polyamideimide, so that the photosensitive portion volatilizes, so that the polyimide or polyamideimide main skeleton substantially remains. It is preferable to use a polyimide or polyamide imide resin designed as follows. More specifically, a photosensitive composition containing (1) a polymer having a structure represented by the following general formula (I) as a main component and (2) at least one of a photopolymerization initiator and a photosensitizer as required. A conductive material can be used.

【0047】[0047]

【化7】 (式中、RはEmbedded image (Where R is

【0048】[0048]

【化8】 から選ばれる。Embedded image Selected from.

【0049】Lは1もしくは2を示し、かつカルボキシ
ル基は主鎖を構成するカルボニル基に対しオルト位に結
合する。m、nはそれぞれ独立に0もしくは1であり、
oは2から10の整数である。R1は水素原子又は炭素
数1から4の低級アルキル基を示す。)
L represents 1 or 2, and the carboxyl group is bonded ortho to the carbonyl group constituting the main chain. m and n are each independently 0 or 1,
o is an integer of 2 to 10. R 1 represents a hydrogen atom or a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. )

【0050】一般式(I)で示される構造において、R
としては原料調達の容易性から好ましくは
In the structure represented by the general formula (I),
From the viewpoint of ease of raw material procurement

【0051】[0051]

【化9】 であり、さらに好ましくはEmbedded image And more preferably

【0052】[0052]

【化10】 が用いられる。m、nは好ましくは共に1を示し、oは
好ましくは4から8の整数を示す。
Embedded image Is used. m and n both preferably represent 1, and o preferably represents an integer of 4 to 8.

【0053】また、一般式(I)で表わされるポリイミ
ドの具体的な構造としては、例えば以下の繰り返し単位
構造が挙げられる。
The specific structure of the polyimide represented by the general formula (I) includes, for example, the following repeating unit structures.

【0054】[0054]

【化11】 Embedded image

【0055】[0055]

【化12】 Embedded image

【0056】[0056]

【化13】 Embedded image

【0057】[0057]

【化14】 Embedded image

【0058】[0058]

【化15】 Embedded image

【0059】[0059]

【化16】 Embedded image

【0060】[0060]

【化17】 Embedded image

【0061】[0061]

【化18】 Embedded image

【0062】本発明で用いられる光重合開始剤または光
増感剤としては、既に公知の種々の材料を用いることが
できるが、例えばベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、
4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン、キサント
ン、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−
メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサント
ン、2,4−ジエチルチオキサントン、アセトフェノ
ン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメ
トキシ−2−フェニルアセトフェノン、ベンジル、2−
エチルアントラキノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプ
ロピオフェノン、2−ヒドロキシ−4′−イソプロピル
−2−メチルプロピオフェノン、1−ヒドロキシシクロ
ヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メ
チルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−1−プロパノ
ン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モ
ルホリノフェニル)−1−ブタノン、イソプロピルベン
ゾインエーテル、イソブチルベンゾインエーテル、ベン
ゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、
2,2−ジエトキシベンゾフェノン、カンファーキノ
ン、ベンズアンスロン、3,3′,4,4′−テトラ
(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、
N−フェニル−グリシン、p−ヒドロキシ−N−フェニ
ルグリシン、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テ
トラメチルチウラムジスルフィド、p−トリルジスルフ
ィド、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチ
ルアミノ安息香酸イソアミル、3,3′−カルボニル−
ビス(7−ジエチルアミノ)クマリン等を挙げることが
できるが、これらに限定されるわけではない。光重合開
始剤または光増感剤の添加量は重合材(感光性ポリイミ
ドあるいは感光性ポリアミドイミド骨格に結合した感光
性モノマー部分)100重量部に対して0.05から2
0重量部で用いることが好ましい。
As the photopolymerization initiator or photosensitizer used in the present invention, various known materials can be used. For example, benzophenone, Michler's ketone,
4,4'-diethylaminobenzophenone, xanthone, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 2-
Methylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, acetophenone, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, benzyl,
Ethyl anthraquinone, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 2-hydroxy-4'-isopropyl-2-methylpropiophenone, 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl 2-morpholino-1-propanone, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -1-butanone, isopropyl benzoin ether, isobutyl benzoin ether, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether,
2,2-diethoxybenzophenone, camphorquinone, benzuanthrone, 3,3 ′, 4,4′-tetra (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone,
N-phenyl-glycine, p-hydroxy-N-phenylglycine, tetramethylthiuram monosulfide, tetramethylthiuram disulfide, p-tolyl disulfide, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, isoamyl 4-dimethylaminobenzoate, 3,3 '-Carbonyl-
Examples thereof include bis (7-diethylamino) coumarin and the like, but are not limited thereto. The amount of the photopolymerization initiator or photosensitizer to be added is 0.05 to 2 parts by weight per 100 parts by weight of the polymer material (the photosensitive monomer portion bound to the photosensitive polyimide or photosensitive polyamideimide skeleton).
It is preferred to use 0 parts by weight.

【0063】本発明の感光性材料は、スピンコート法、
浸漬法、噴霧、印刷等の方法により基板(層14a)上
に塗布した後、電気炉あるいはホットプレート等の加熱
手段を用いて30〜150℃の温度で数分から数十分の
プリベークを行なうことにより、塗膜中の大部分の溶媒
の除去を行なう。この塗膜にネガマスクを置き、X線、
電子線、紫外線あるいは可視光線等の化学線を照射しパ
ターン形成を行なう。その後未露光部を現像液で溶解除
去することによりレリーフパターンを得る。
The photosensitive material of the present invention is prepared by a spin coating method,
After coating on the substrate (layer 14a) by a method such as immersion, spraying, printing, etc., pre-baking is performed for several minutes to tens of minutes at a temperature of 30 to 150 ° C. using a heating means such as an electric furnace or a hot plate. By this, most of the solvent in the coating film is removed. Put a negative mask on this coating, X-ray,
The pattern is formed by irradiating an actinic ray such as an electron beam, an ultraviolet ray or a visible light ray. Thereafter, the unexposed portions are dissolved and removed with a developer to obtain a relief pattern.

【0064】現像液としてはN−メチル−2−ピロリド
ン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチル
ホルムアミドなどや、メタノール、エタノール、イソプ
ロピルアルコール、水などを単独または混合して使用す
る。現像方法としては、スプレー、パドル、浸漬、超音
波などの方式が可能である。次に、メタノールやエタノ
ール、イソプロピルアルコール等のリンス液により、レ
リーフパターンをリンスする。現像により得られたれレ
リーフパターンのポリマーは前駆体の形であるため、こ
れを上記加熱手段によりl50〜450℃、好ましくは
150〜300℃の温度で数十分から数時間加熱するこ
とによりパターン化されたポリイミド膜が形成され、化
学線によって硬化した感光成分は熱により分解し揮散す
ることで実質的に主骨格からなるポリイミドのレリーフ
パターンを得る。その後表面をビロード、布あるいは紙
等の繊維状のもので摺擦(ラビング)することにより配
向制御層とする。
As the developing solution, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide and the like, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, water and the like are used alone or in combination. As a developing method, a system such as spray, paddle, immersion, and ultrasonic wave can be used. Next, the relief pattern is rinsed with a rinse liquid such as methanol, ethanol, or isopropyl alcohol. Since the polymer of the relief pattern obtained by development is in the form of a precursor, it is patterned by heating it at a temperature of 150 to 450 ° C., preferably 150 to 300 ° C. for several tens to several hours by the above-mentioned heating means. The photosensitive component cured by actinic radiation is decomposed and volatilized by heat to obtain a polyimide relief pattern substantially consisting of a main skeleton. Thereafter, the surface is rubbed with a fibrous material such as velvet, cloth or paper to form an orientation control layer.

【0065】配向制御層15aのパターンは、図1に示
すストライプ形状が好ましいが、液晶材料の配向特性、
配向制御層の一軸配向規制力の程度に応じて、あるいは
液晶素子の光学変調の単位や画素のサイズ等に応じて、
格子状、アイライド状等種々の形状を選択することも可
能である。但し、当該配向制御層15aの領域のパター
ンの寸法については、前述したような素子内での配向状
態の均一化と、液晶駆動(スイッチング)の高速化の両
立を考慮して、少なくとも一軸配向規制力を有する配向
制御層15aの領域の設けられた基板における全平面積
が、該基板における配向制御層が設けられていない領域
の全平面積より小さくなるように設定することがより好
ましい。
The pattern of the orientation control layer 15a preferably has a stripe shape as shown in FIG.
According to the degree of the uniaxial alignment regulating force of the alignment control layer, or according to the unit of optical modulation of the liquid crystal element or the size of the pixel,
It is also possible to select various shapes such as a lattice shape and an eyeride shape. However, regarding the dimensions of the pattern in the region of the alignment control layer 15a, at least uniaxial alignment control is performed in consideration of both the uniformity of the alignment state in the device as described above and the speeding up of liquid crystal driving (switching). More preferably, the total plane area of the substrate provided with the region of the alignment control layer 15a having a force is smaller than the total plane area of the region of the substrate where the alignment control layer is not provided.

【0066】また、一軸配向規制力を有する配向制御層
15aのパターン形状と一軸配向規制力の軸方向(一軸
配向処理の方向)の関係についても、上記の液晶材料の
配向特性、配向制御層の一軸配向規制力等に応じて決定
することができる。
The relationship between the pattern shape of the alignment control layer 15a having the uniaxial alignment regulating force and the axial direction of the uniaxial alignment regulating force (the direction of the uniaxial alignment treatment) also indicates the above-mentioned alignment characteristics of the liquid crystal material and the alignment control layer. It can be determined according to the uniaxial orientation regulating force or the like.

【0067】液晶11として、スメクティック液晶相を
示す液晶を用いる場合、図4(A)〜(C)に示すよう
に、配向制御層15aとしてストライプ形状とし、更に
このストライプ方向に平行に一軸配向処理方向を設定し
て配向状態を形成する際には、特に配向制御層15aの
ライン距離が過度に大きいと、ライン間における広い液
晶領域に対して基板面に一軸配向規制力が存在しないた
め、同図(C)に示すようにスメクティック液晶相のバ
トネから生じるブランチが直線的ではなく、屈曲して成
長しスメクティック層が屈曲して形成する可能性があ
る。その結果、素子全面がスメクティック液晶相になる
まで冷却した後は、一軸配向規制力の存在する配向制御
層15aのライン間のほぼ中央付近における液晶領域で
は、スメクティック層方向が不均一となる恐れが生じ
る。
When a liquid crystal exhibiting a smectic liquid crystal phase is used as the liquid crystal 11, as shown in FIGS. 4A to 4C, the alignment control layer 15a is formed into a stripe shape, and a uniaxial alignment treatment is performed in parallel with the stripe direction. When the direction is set and the alignment state is formed, particularly when the line distance of the alignment control layer 15a is excessively large, there is no uniaxial alignment control force on the substrate surface for a wide liquid crystal region between the lines. As shown in FIG. 4C, the branch generated from the smectic liquid crystal phase is not linear, but grows in a bent state, and the smectic layer may be formed in a bent state. As a result, after cooling the entire surface of the device to a smectic liquid crystal phase, the smectic layer direction may be non-uniform in the liquid crystal region near the center between the lines of the alignment control layer 15a where the uniaxial alignment regulating force exists. Occurs.

【0068】一方、図3(A)〜(C)に示すように、
配向制御層15aとしてストライプ形状とし、更にこの
ストライプ方向に垂直に一軸配向処理方向を設定して配
向状態を形成する際には、同図(C)に示すようにスメ
クティック液晶相のバトネから生じるブランチが、配向
制御層15aのストライプのラインに沿ってほぼ直線的
に成長し、スメクティック層も当該ライン方向に均一に
形成し易くなる。従って、液晶11としてスメクティッ
ク液晶相を示す液晶を用いる場合、配向形成の際にブラ
ンチの成長過程において層方向の均一性を維持する意味
において、より好ましくは形成されるスメクティック層
方向に連続または略連続するようなストライプ形状、即
ち一軸配向規制力の軸方向(例えば上述のラビング処理
におけるラビング軸)に垂直なストライプ状パターンと
する。
On the other hand, as shown in FIGS.
When the alignment control layer 15a is formed in a stripe shape and a uniaxial alignment processing direction is set perpendicular to the stripe direction to form an alignment state, a branch generated from a smectic liquid crystal phase as shown in FIG. However, it grows almost linearly along the stripe line of the orientation control layer 15a, and the smectic layer can be easily formed uniformly in the line direction. Therefore, when a liquid crystal exhibiting a smectic liquid crystal phase is used as the liquid crystal 11, it is more preferably continuous or substantially continuous in the direction of the smectic layer to be formed, in order to maintain uniformity in the layer direction in the growth process of the branch during alignment formation. That is, a stripe pattern perpendicular to the axial direction of the uniaxial alignment regulating force (for example, the rubbing axis in the above-described rubbing process).

【0069】配向制御層15aのパターンが、図1に示
すようなストライプパターンである場合、上述したスメ
クティック層の方向と同方向が長手方向となる(一軸配
向規制力の軸方向に沿った)複数のストライプからなる
パターンであって、該配向制御層の一ストライプ(ライ
ン)部分のスメクティック層の法線方向の長さが、該配
向制御層の隣接するストライプ(ライン)間の該配向制
御層が設けられいない部分のスメクティック層の法線方
向の長さより短いことが好ましい。
When the pattern of the orientation control layer 15a is a stripe pattern as shown in FIG. 1, the longitudinal direction is the same as the direction of the smectic layer (along the axial direction of the uniaxial orientation regulating force). Wherein the length of the smectic layer in the normal direction of one stripe (line) portion of the alignment control layer is such that the alignment control layer between adjacent stripes (lines) of the alignment control layer is It is preferable that the length is shorter than the length in the normal direction of the portion where the smectic layer is not provided.

【0070】配向制御層15aのパターンが、図1に示
すようなストライプパターンである場合、そのライン間
の間隔の設定が、得られる配向状態に関連して重要であ
る。特に図4に示すような一軸配向規制力の軸方向に実
質的に同様(平行)なストライプ状パターンとした場
合、特にストライプのライン間の問隔をより小さくする
ことによって、図5に示すようにバトネの発生領域が増
加し、更にバトネからブランチが成長した際に、隣接す
るライン上のバトネから成長してきたブランチと接合す
るまでの成長距離がより短くなる。こうして、特にスメ
クティック液晶相を示す液晶を用いる場合では、スメク
ティック層の層方向の均一性が向上する。但し、前述し
たように絶縁性材料からなる配向制御層15aが液晶に
接する面積を極力低減し、これを介せずに液晶に対して
電圧が印加される液晶領域を大きくするため、配向制御
層のライン間にはある程度の間隔を設けることが必要で
ある。
When the pattern of the orientation control layer 15a is a stripe pattern as shown in FIG. 1, the setting of the interval between the lines is important in relation to the obtained orientation state. In particular, in the case of a stripe pattern substantially similar (parallel) to the axial direction of the uniaxial alignment regulating force as shown in FIG. 4, particularly by reducing the distance between stripe lines, as shown in FIG. As a result, the growing area of the batney increases, and when the branch grows from the batney, the growth distance until joining with the branch grown from the batney on the adjacent line becomes shorter. Thus, especially in the case of using a liquid crystal exhibiting a smectic liquid crystal phase, the uniformity of the smectic layer in the layer direction is improved. However, as described above, the area in which the alignment control layer 15a made of an insulating material is in contact with the liquid crystal is reduced as much as possible, and the liquid crystal region to which a voltage is applied to the liquid crystal without passing through the liquid crystal is enlarged. It is necessary to provide a certain distance between these lines.

【0071】例えば、図3及び図4のような構造の場合
で、ラインの幅を約2〜20μmとして、ラインの間隔
を10μm〜50μmの範囲で設定することが好まい。
また、ストライプパターンの厚みを50〜5000Å、
200〜1000Åとすることが好ましい。
For example, in the case of the structure as shown in FIGS. 3 and 4, it is preferable to set the line width to about 2 to 20 μm and set the line interval in the range of 10 to 50 μm.
In addition, the thickness of the stripe pattern is set to 50 to 5000 mm,
Preferably, it is 200 to 1000 °.

【0072】一方、配向制御層15aのライン部間で液
晶11と接する面R2を構成する層14aとしては、図
3〜5に示すような配向形成過程を発現させるべく、配
向制御層15aに使用される材料、その特性等との関係
を考慮し、実質的に液晶に対して配向制御層15a上の
面R1に比べて一軸配向規制力を持たずあるいは一軸配
向規制力が弱く、液晶駆動特性、特にカイラルスメクテ
ィック液晶の駆動特性を影響を与えないような絶縁性が
抑制され、液晶分子に対する影響が小さい材料を選択し
て用いる。
On the other hand, the layer 14a constituting the plane R2 in contact with the liquid crystal 11 between the line portions of the alignment control layer 15a is used for the alignment control layer 15a so as to exhibit the alignment forming process shown in FIGS. Considering the relationship between the material to be formed and its characteristics, etc., the liquid crystal has substantially no uniaxial alignment regulating force or weak uniaxial alignment regulating force with respect to the liquid crystal as compared with the surface R1 on the alignment control layer 15a. In particular, a material is selected and used in which the insulating property that does not affect the driving characteristics of the chiral smectic liquid crystal is suppressed and the influence on the liquid crystal molecules is small.

【0073】かかる層14aとして、一軸配向規制力を
実質的に持たない層とするために、例えばラビング処理
等によっても一軸配向規制力が実質的に付与され得ない
金属酸化物等の無機膜等の硬度の高い材料を用いること
が好ましい。この点では、図2に示す構造では、層14
aを省略してITO等からなる透明電極13a上にパタ
ーン形状の配向制御層15aを設けることもできる。
In order to form the layer 14a as a layer having substantially no uniaxial alignment regulating force, for example, an inorganic film of a metal oxide or the like to which a uniaxial alignment regulating force cannot be substantially imparted even by a rubbing treatment or the like. It is preferable to use a material having high hardness. In this regard, the structure shown in FIG.
By omitting a, it is also possible to provide a pattern-shaped orientation control layer 15a on the transparent electrode 13a made of ITO or the like.

【0074】また、層14aは、図3〜5に示すような
配向形成過程を良好に進行させるべく、その表面R2に
おいて、一軸配向規制力を有する配向制御層15aの表
面R1に比較して液晶分子の相互作用を低下させてお
く。このため、層14aについては、その表面R2が、
液晶との濡れ性がよくない方向(液滴をはじく特性がよ
り強い)、接触角が大きくなる方向、表面エネルギー分
散項(γd)がより小さくなる方向、又は表面エネルギ
ー水素結合項をより大きくする方向で、材料、或いは必
要に応じてその形成方法や処理方法を選択して形成する
ことが好ましい。こうして、配向制御層15aのライン
部の表面R1に対応する液晶領域の液体相−液晶相転移
温度が、該ライン部間の表面R2に対応する部分での液
晶領域の液体相−液晶相転移温度より高くし、前述の良
好な配向形成過程を実現することが可能となる。
The layer 14a has a liquid crystal surface R2, as compared with the surface R1 of the alignment control layer 15a having a uniaxial alignment regulating force, so that the alignment forming process shown in FIGS. Keep molecular interactions low. Therefore, the surface R2 of the layer 14a is
In the direction of poor wettability with liquid crystal (stronger property of repelling droplets), in the direction of increasing contact angle, in the direction of decreasing surface energy dispersion term (γd), or increasing the surface energy hydrogen bonding term It is preferable to select a material, or a forming method and a processing method thereof as necessary according to the direction. Thus, the liquid phase-liquid crystal phase transition temperature of the liquid crystal region corresponding to the surface R1 of the line portion of the alignment control layer 15a is the liquid phase-liquid crystal phase transition temperature of the liquid crystal region at the portion corresponding to the surface R2 between the line portions. It is possible to realize the above-described favorable alignment forming process by increasing the height.

【0075】具体的には、層14aとして、ラダー型の
ポリシロキサン膜や有機変成シリカ膜等の表面エネルギ
ーの分散項が配向制御層13aポリイミド等より相対的
に低い材料を用いることができる。
Specifically, as the layer 14a, a material such as a ladder type polysiloxane film or an organically modified silica film having a surface energy dispersion term relatively lower than that of the orientation control layer 13a polyimide can be used.

【0076】更に、層14aとしては、配向制御層15
aに使用される材料に比較して液晶分子に対する作用が
小さいことに加えて、液晶の駆動特性を向上させるべ
く、体積抵抗値をl×l04 〜l×l010Ωcmの範囲
とすることが好ましい。かかる特性を得るために、例え
ば、必要に応じて多結晶又は非晶質金属酸化物からなる
膜、多結晶又は非晶質半導体からなる膜、及び微粒子
(導電性微粒子)を絶縁性の母材、バインダー中に分散
させた膜を用いることができる。上記多結晶又は非晶質
金属酸化物、多結晶又は非晶質半導体からなる膜、及び
微粒子には必要に応じて導電性制御不純物が添加されて
いてもよく導電性が調整される。
Further, as the layer 14a, the orientation control layer 15
In addition to having a small effect on liquid crystal molecules as compared with the material used for a, the volume resistance value should be in the range of l × 10 4 to l × 10 10 Ωcm in order to improve the driving characteristics of the liquid crystal. preferable. In order to obtain such characteristics, for example, if necessary, a film made of a polycrystalline or amorphous metal oxide, a film made of a polycrystalline or amorphous semiconductor, and a fine particle (conductive fine particle) formed of an insulating base material Alternatively, a film dispersed in a binder can be used. The film made of the polycrystalline or amorphous metal oxide, the film made of the polycrystalline or amorphous semiconductor, and the fine particles may be added with a conductivity controlling impurity as necessary, and the conductivity is adjusted.

【0077】前記多結晶又は非晶質金属酸化物からなる
膜として、例えば、ZnO、CdO、ZnCdOx 等の
12族元素の酸化物の膜、GeO2 、SnO2 、GeS
nOx 、TiO2 、ZrO2 、TiZrOx 等の4族元
素、14族元素の酸化物の膜が挙げられる。
As the film made of the polycrystalline or amorphous metal oxide, for example, a film of an oxide of a Group 12 element such as ZnO, CdO, ZnCdO x , GeO 2 , SnO 2 , GeS
Examples include oxide films of Group 4 elements and Group 14 elements such as nO x , TiO 2 , ZrO 2 , and TiZrO x .

【0078】前記多結晶又は非晶質半導体からなる膜と
しては、Si、SiC等の14族半導体の膜が挙げられ
る。また、微粒子としては、例えば、上記12族元素の
酸化物、4族元素の酸化物、14族元素の酸化物、14
族の半導体の微粒子が挙げられる。
Examples of the film made of the polycrystalline or amorphous semiconductor include a film of a Group 14 semiconductor such as Si and SiC. Examples of the fine particles include oxides of the above-described Group 12 elements, oxides of the Group 4 elements, oxides of the Group 14 elements,
Fine particles of a group III semiconductor.

【0079】必要に応じて上記多結晶又は非晶質金属酸
化物、多結晶又は非晶質半導体や微粒子に添加される導
電性制御不純物としては、12族元素の酸化物に対して
ドープする導電性制御不純物には、例えばn型不純物
(ドナー/電子伝導を高める不純物)として13族元素
であるB、Al、Ga、In等が、p型不純物(アクセ
プタ/ホール伝導度を高める不純物)として1族、11
族元素であるCu、Ag、Au、Li等用いられる。ま
た14族元素の酸化物、半導体にドープする導電性制御
不純物には、例えば、n型不純物として15族元素であ
るP、As、Sb、Biが、p型不純物として13族元
素であるB、Al、Ga、In等が挙げられる。
As the conductivity controlling impurity added to the polycrystalline or amorphous metal oxide, the polycrystalline or amorphous semiconductor or the fine particles as necessary, the conductive doping to the oxide of the Group 12 element may be used. The property control impurities include, for example, Group 13 elements such as B, Al, Ga, and In as n-type impurities (donors / impurities that enhance electron conduction) and p-type impurities (impurities / impurities that increase hole conductivity). Tribe, 11
Group elements such as Cu, Ag, Au, and Li are used. Examples of the conductivity control impurities doped into the oxides and semiconductors of Group 14 elements include P, As, Sb, and Bi as Group 15 elements as n-type impurities and B and Group 13 elements as P-type impurities. Al, Ga, In and the like can be mentioned.

【0080】このような導電性制御不純物については、
当該不純物が添加された材料を含む配向制御層を有する
基板側の表面電位が正の場合はドナーを、負の場合はア
クセプタを用いる、不純物の添加濃度については、材料
(微粒子、不純物の材料の組合せ)の種類、結晶状態
(結晶欠陥密度の多寡)に応じて設定されるが、不純物
が添加された状態での材料の自由電子あるいは自由正孔
の濃度が1.0×1011〜1.0×1014atm/cm
3 程度となるようにすることが好ましい。不純物を添加
する母体の材料として多結晶又は非晶質の材料を用いる
場合は、不純物の添加効率を考慮して、1.0×1017
〜1.0×1020atm/cm3 (母体材料に対して
0.01〜1%程度)を実際の添加量とする。
For such conductivity controlling impurities,
A donor is used when the surface potential of the substrate having the orientation control layer containing the material to which the impurity is added is positive, and an acceptor is used when the surface potential is negative. Combination) and the crystal state (the crystal defect density), but the concentration of free electrons or free holes in the material in the state where impurities are added is 1.0 × 10 11 to 1. 0 × 10 14 atm / cm
It is preferable to set it to about 3 . When a polycrystalline or amorphous material is used as a base material to which an impurity is added, 1.0 × 10 17
1.01.0 × 10 20 atm / cm 3 (approximately 0.01 to 1% with respect to the base material) is set as the actual addition amount.

【0081】前記微粒子を分散させるバインダーとなる
材料としては、例えば、SiOx 、TiOx 、ZrO
x 、その他の酸化物溶融母材、シロキサンポリマー等が
挙げられる。
Examples of the material serving as a binder for dispersing the fine particles include SiO x , TiO x , and ZrO.
x , other oxide melting base materials, siloxane polymers and the like.

【0082】一方、対向する基板12bにおける配向制
御層15bについては、用いる液晶材料の特性に応じて
一軸配向規制力を付与する、或いは他の配向制御能を付
与する。
On the other hand, with respect to the alignment control layer 15b on the opposing substrate 12b, a uniaxial alignment control force is provided or another alignment control ability is provided according to the characteristics of the liquid crystal material used.

【0083】前述したコレステリック相をとらず等方相
−スメクティックといった相転移系列を示す液晶材料を
用いる場合では、一方の基板12aにおける一軸配向規
制力を持った配向制御層15aに対し、他方の基板12
bにおける配向制御層15bを一軸配向規制力を実質的
に持たない層とすることが好ましい。この場合配向制御
層15bには、対向する基板12a側で前述したように
液晶分子に対する相互作用が小さい層14aと同様の機
能を持たせることがより好ましく、当該層14aとして
使用可能な材料を用い、特に好ましくは層14aと同一
材料を用いる。こうして、液晶11に対して実質的に接
する両基板の界面の大部分では絶縁性が抑制され、液
晶、特にカイラルスメクティック液晶の駆動特性の向上
がなされる。
In the case of using a liquid crystal material exhibiting a phase transition series such as isotropic phase-smectic without taking the above-mentioned cholesteric phase, the alignment control layer 15a having a uniaxial alignment regulating force on one substrate 12a is opposed to the other substrate. 12
It is preferable that the orientation control layer 15b in b is a layer having substantially no uniaxial orientation regulating force. In this case, the alignment control layer 15b more preferably has the same function as the layer 14a having a small interaction with the liquid crystal molecules on the side of the opposing substrate 12a as described above, and a material usable as the layer 14a is used. Particularly preferably, the same material as that of the layer 14a is used. In this manner, the insulating property is suppressed at most of the interface between the two substrates substantially in contact with the liquid crystal 11, and the driving characteristics of the liquid crystal, particularly the chiral smectic liquid crystal, are improved.

【0084】その他、上記構造の液晶素子では、配向制
御層15aや15b、層14aとは別に、対向する基板
相互のショートを防止する層としての絶縁膜や、他の有
機材料からなる層、無機材料からなる層を設けてもよ
い。
In addition, in the liquid crystal device having the above structure, apart from the alignment control layers 15a and 15b and the layer 14a, an insulating film as a layer for preventing a short circuit between opposing substrates, a layer made of another organic material, an inorganic A layer made of a material may be provided.

【0085】スペーサー16は、基板間距離(セルギャ
ップ)を決定するものであり、例えばシリカビーズ等が
用いられる。かかるスペーサー16に加えて、基板12
a及び12b間の接着性を向上させるべく、エポキシ樹
脂等の樹脂材料からなる接着性粒子を基板問に分散配置
してもよい。
The spacer 16 determines the distance between the substrates (cell gap), and for example, silica beads or the like are used. In addition to the spacer 16, the substrate 12
Adhesive particles made of a resin material such as an epoxy resin may be dispersed and arranged between the substrates in order to improve the adhesiveness between a and 12b.

【0086】ところでスメクチック液晶表示素子では同
一画像を長時間表示し続けた場合の表示焼き付きに関す
る特性が、ネマティック液晶表示素子と比較すると相対
的に大きく現れるという問題が挙げられる。この問題は
スメクティック液晶共通の問題であるが、特に双安定性
を有する強誘電性液晶において表示焼き付き問題は顕著
に観測されている。このスメクティック液晶、特に強誘
電性液晶において問題となる表示焼き付き現象は電気的
な要因と配向的な要因によって生じるものと理解するこ
とができる。
However, the smectic liquid crystal display element has a problem in that the display burn-in characteristic when the same image is continuously displayed for a long time is relatively large as compared with the nematic liquid crystal display element. This problem is common to smectic liquid crystals, but the display burn-in problem has been particularly noticeable in ferroelectric liquid crystals having bistability. It can be understood that the display burn-in phenomenon which is a problem in the smectic liquid crystal, particularly the ferroelectric liquid crystal, is caused by an electrical factor and an orientational factor.

【0087】まず、強誘電性液晶では自発分極によりイ
オンの偏在が誘発される結果、電気的非対称性を生み出
し双安定性が崩れてしまうという、電気的要因による双
安定性の崩れが表示焼き付きとして観測される。これは
強誘電性液晶特有の問題といえる。
First, in the ferroelectric liquid crystal, spontaneous polarization induces the localization of ions. As a result, electrical asymmetry is generated and bistability is lost. Observed. This can be said to be a problem specific to ferroelectric liquid crystals.

【0088】一方、焼き付き現象は配向制御膜表面と液
晶との界面分子配向の問題であるものと考えられる。こ
れは液晶素子全てに当てはまる現象であるが、液晶素子
において、基板間の中央付近におけるパルクの分子配向
方向が界面分子配向方向を変化させる結果、駆動特性を
変化させるため表示焼き付きとして観測されるものであ
る。
On the other hand, it is considered that the image sticking phenomenon is a problem of molecular orientation at the interface between the surface of the orientation control film and the liquid crystal. This is a phenomenon that applies to all liquid crystal devices, but in liquid crystal devices, the molecular orientation direction of par near the center between the substrates changes the interface molecular orientation direction, and as a result, display characteristics are observed as display burn-in. It is.

【0089】即ち、少なくとも一方の基板に一軸配向処
理が施された液晶素子では、一軸配向規制力を有する基
板界面近傍における液晶分子は平均的にはその配向が容
易である方向に分子配列しているが、バルクの分子配列
方向に関しては、液晶素子に対して印加される電界に方
向に影響を受けたものとなり、これらの分子の配列方向
がずれることになってしまう。そのとき基板間の液晶の
厚み方向における連続体としての液晶分子は、基板界面
とバルクとの分子配向方向の歪みによって生じた弾性自
由エネルギーの増加分を減少させるために、界面分子そ
のものの配向方向を変化させてしまう。このときの界面
分子の配向変化量は、例えばフランクの弾性定数が大き
い等、連続体としての特性が大きい液晶材料ほど顕著に
なると考えられる。そのため、より高次の液晶相である
スメクティック液晶はネマティック液晶と比較すると相
対的に表示焼き付き特性が悪くなるものと考えられる。
That is, in a liquid crystal device in which at least one substrate is subjected to a uniaxial alignment treatment, the liquid crystal molecules in the vicinity of the substrate interface having a uniaxial alignment regulating force are arranged on the average in a direction in which the alignment is easy. However, the bulk molecular arrangement direction is affected by the direction of the electric field applied to the liquid crystal element, and the arrangement direction of these molecules is shifted. At that time, the liquid crystal molecules as a continuum in the thickness direction of the liquid crystal between the substrates reduce the increase in elastic free energy caused by the distortion of the molecular alignment direction between the substrate interface and the bulk, so that the orientation direction of the interface molecules themselves is reduced. Will change. At this time, the amount of change in the orientation of the interface molecules is considered to be more remarkable in a liquid crystal material having a larger continuum characteristic such as a larger elastic constant of Frank. Therefore, it is considered that the smectic liquid crystal, which is a higher-order liquid crystal phase, has relatively poor display burn-in characteristics as compared with the nematic liquid crystal.

【0090】そこで本発明の液晶素子では、上述した表
示焼き付き特性を改善すべく一対の基板間において、該
液晶の部分が、基板界面付近の液晶分子と基板間のバル
ク液晶分子が実質的に連続配列状態である第一の液晶領
域と、基板界面付近の液晶分子と基板間のバルク液晶分
子が不連続配列状態である第二の液晶領域から構成され
るようにすることが好ましい。
Therefore, in the liquid crystal device of the present invention, in order to improve the above-described display burn-in characteristic, the liquid crystal portion between the pair of substrates is substantially continuous between the liquid crystal molecules near the substrate interface and the bulk liquid crystal molecules between the substrates. It is preferable that the first liquid crystal region in an aligned state and the second liquid crystal region in which liquid crystal molecules near a substrate interface and bulk liquid crystal molecules between the substrates are in a discontinuous alignment state are formed.

【0091】そして、このような第一及び第二の液晶の
領域を有する素子を、図1〜5で説明したような少なく
とも一方の基板に強い一軸配向規制力を有する配向制御
層が選択的に設けられた素子により実現することができ
る。
An element having such first and second liquid crystal regions is selectively provided on at least one of the substrates as shown in FIGS. 1 to 5 by an alignment control layer having a strong uniaxial alignment regulating force. It can be realized by the provided elements.

【0092】このような第一及び第二の液晶領域を有す
る液晶素子について図16を参照して説明する。
A liquid crystal device having such first and second liquid crystal regions will be described with reference to FIG.

【0093】同図において、液晶素子10は、液晶20
を夫々該液晶に電界を加える電極23a、23b及び液
晶の配向状態を制御する配向制御層25a、25bを備
えた基板22a及び22b間に挟持した構造を有してい
る。かかる素子は、液晶に接する配向制御層25a(及
び/又は25b)の材料を適宜選択し、液晶に接する界
面(R21、R22)の表面状態やその特性を制御する
ことにより、液晶20が、基板界面付近の領域L11の
液晶分子と基板間の領域のバルク液晶分子L12が実質
的に連続配列状態である第一の液晶領域L1と、基板界
面付近の領域L21の液晶分子と基板間の領域L22の
バルク液晶分子が不連続配列状態である第二の液晶領域
L2から構成されるようにしたものである。
In the figure, a liquid crystal element 10 has a liquid crystal 20.
Are sandwiched between substrates 22a and 22b having electrodes 23a and 23b for applying an electric field to the liquid crystal and alignment control layers 25a and 25b for controlling the alignment state of the liquid crystal. In such an element, the liquid crystal 20 is formed on the substrate by appropriately selecting the material of the alignment control layer 25a (and / or 25b) in contact with the liquid crystal and controlling the surface state and characteristics of the interface (R21, R22) in contact with the liquid crystal. A first liquid crystal region L1 in which liquid crystal molecules in a region L11 near the interface and a bulk liquid crystal molecule L12 in a region between the substrates are substantially continuously arranged, and a region L22 between a liquid crystal molecule in a region L21 near the substrate interface and the substrate. Are constituted by the second liquid crystal region L2 in which the bulk liquid crystal molecules are discontinuously arranged.

【0094】かかる液晶素子における作用について説明
する。前述のように、液晶素子における焼き付き現象は
バルクの配向歪みによって生じる弾性自由エネルギーの
増加分を減少させるため界面分子配向方向を変化させる
結果生じる現象と考えられる。即ち、焼き付き現象は素
子の基板間でバルク部分と界面部分といった素子の厚み
方向の液晶部分の全てが弾性連続体として挙動するとき
に生じる現象といえる。
The operation of the liquid crystal device will be described. As described above, the image sticking phenomenon in the liquid crystal element is considered to be a phenomenon caused as a result of changing the direction of the interfacial molecular alignment in order to reduce the increase in the elastic free energy caused by the bulk alignment distortion. That is, the burn-in phenomenon can be said to occur when all of the liquid crystal portions in the device thickness direction such as the bulk portion and the interface portion between the substrates of the device behave as an elastic continuum.

【0095】そこで、図16に示す構造の液晶素子で
は、液晶領域L2においては、配向制御層25aの界面
近傍の領域L21における液晶分子と、基板間の領域L
22におけるバルク液晶分子が不連続配列状態を有するこ
とにより、表示焼き付き現象の発生を抑制している。具
体的には領域L21での液晶配向状態と領域L22での
バルクの液晶配向状態とが全く異なっており、分子集団
としての連続体が形成できないように分子配向制御して
いる。より具体的には領域L21では液晶分子の配向方
向が完全にランダムな方向を向いており、領域L22で
は液晶分子の配向方向は整然と一軸方向(配向制御層2
5aにおける一軸配向処理方向)へと配向するよう制御
している。液晶領域L2では、こうした配向状態とする
ことにより、界面とバルクとは不連続配向状態となり配
向状態が互いに影響しあわない、即ち経時的に配向状態
が変化することのない素子を実現できる。
Therefore, in the liquid crystal device having the structure shown in FIG. 16, in the liquid crystal region L2, the liquid crystal molecules in the region L21 near the interface of the alignment control layer 25a and the region L2 between the substrates are different.
Since the bulk liquid crystal molecules in 22 have discontinuous alignment, the occurrence of display burn-in is suppressed. Specifically, the liquid crystal alignment state in the region L21 is completely different from the bulk liquid crystal alignment state in the region L22, and the molecular alignment is controlled so that a continuum as a molecular group cannot be formed. More specifically, in the region L21, the alignment direction of the liquid crystal molecules is completely random, and in the region L22, the alignment direction of the liquid crystal molecules is orderly uniaxial (the alignment control layer 2).
5a). In the liquid crystal region L2, by adopting such an alignment state, the interface and the bulk become discontinuous alignment states, and the alignment state does not influence each other, that is, an element in which the alignment state does not change with time can be realized.

【0096】尚、液晶領域L2を構成する基板界面付近
の領域であるL21及びバルク部分に対応する領域L2
2、液晶領域L1を構成する基板界面付近の領域である
L11及びバルク部分に対応する領域L12について
は、領域L21及びL11は、基板界面(配向制御層2
5a(又は25b)と液晶20との界面)から100Å
程度の部分であり、領域L22及びL12は、上記領域
L21及びL11を基板界面から除いた基板間の中央部
分であると規定することができる。これら領域におけ
る、液晶分子の挙動については、Appl.Phys.
Lett.Vo1.53(24)P2397−2398
に記載のTIR(Total InternalRef
lection)法、SHG法により観察することがで
きる。
Note that L21, which is a region near the substrate interface constituting the liquid crystal region L2, and region L2, which corresponds to the bulk portion,
2. With respect to L11 which is a region near the substrate interface constituting the liquid crystal region L1 and a region L12 corresponding to the bulk portion, the regions L21 and L11 are located at the substrate interface (the orientation control layer 2).
100 ° from the interface between 5a (or 25b) and liquid crystal 20)
The regions L22 and L12 can be defined as a central portion between the substrates excluding the regions L21 and L11 from the substrate interface. The behavior of liquid crystal molecules in these regions is described in Appl. Phys.
Lett. Vo1.53 (24) P2397-2398
TIR (Total Internal Ref)
(Lection) method and SHG method.

【0097】次に、上記の液晶素子を得るための手段、
特に配向制御層25a(25b)の調整について説明す
る。通常、液晶素子は一対の基板に施された配向制御方
向にしたがってセル全体の分子配向方向が決定される。
つまり、液体相から液晶相への相転移過程においては配
向制御膜近傍の分子から液晶相へと相転移する。そして
その際、配向制御膜上に施された配向処理方向にしたが
って分子配列し、更に冷却が進行すると、液晶相への相
転移がバルク部分にも及びセル全体が液晶相となる。つ
まり、通常の液晶素子は界面の規制を受けて分子配列が
形成されることから、上記の領域L1のような界面とバ
ルクは連続した分子配列状態が得られる。
Next, means for obtaining the above liquid crystal element,
In particular, adjustment of the orientation control layer 25a (25b) will be described. Usually, in a liquid crystal element, the molecular alignment direction of the entire cell is determined according to the alignment control direction applied to a pair of substrates.
That is, during the phase transition process from the liquid phase to the liquid crystal phase, the phase transition from molecules near the alignment control film to the liquid crystal phase. At that time, the molecules are arranged in accordance with the direction of the alignment treatment applied on the alignment control film, and when the cooling is further advanced, the phase transition to the liquid crystal phase extends to the bulk portion, and the entire cell becomes the liquid crystal phase. That is, in the ordinary liquid crystal element, since the molecular alignment is formed by the regulation of the interface, a continuous molecular alignment state is obtained between the interface and the bulk as in the region L1.

【0098】一方、上記の領域L2のような基板界面と
バルク部分とで不連続な分子配列状態を得るためには、
同一基板面内に一軸配向規制力を有する部分(一軸配向
処理がなされていない部分)と、一軸配向規制力を実質
的に持たない部分(一軸配向処理が施されている部分)
の両方を設けること好ましい。具体的は、配向制御層2
5aにおける表面R21を一軸配向規制力を有する部分
とし、R22を一軸配向規制力を実質的に持たない又は
R21に比べて一軸配向規制力が相対的に弱い部分とす
る。
On the other hand, in order to obtain a discontinuous molecular arrangement state between the substrate interface and the bulk portion as in the above-described region L2,
A portion having a uniaxial orientation regulating force (a portion not subjected to uniaxial orientation treatment) and a portion having substantially no uniaxial orientation regulating force (a portion subjected to uniaxial orientation treatment) in the same substrate plane.
It is preferable to provide both. Specifically, the orientation control layer 2
The surface R21 in 5a is a portion having a uniaxial orientation regulating force, and R22 is a portion having substantially no uniaxial orientation regulating force or a portion having a relatively weak uniaxial orientation regulating force as compared with R21.

【0099】このような配向制御能を有する層25aを
有する基板により構成された素子の場合、液体相−液晶
相相転移は、一軸配向規制力を持つ部分(R21)にお
ける液晶領域の界面近傍分子(L11)から生じ、配向
規制されていない部分に対応する液晶領域(L2)へと
拡大する。この相転移の順序については、液晶素子が一
般に一軸配向規制力が強いほど液晶相への相転移温度が
高くなることからも明らかである。
In the case of an element composed of a substrate having such a layer 25a having an alignment controlling ability, the liquid phase-liquid crystal phase transition is caused by the molecules near the interface of the liquid crystal region in the portion (R21) having the uniaxial alignment regulating force. It is generated from (L11) and expands to a liquid crystal region (L2) corresponding to a portion where alignment is not regulated. The order of the phase transition is apparent from the fact that the liquid crystal element generally has a higher uniaxial alignment regulating force, and thus has a higher phase transition temperature to a liquid crystal phase.

【0100】このように、同一基板面内に一軸配向規制
力を有する部分(R21)と、一軸配向規制力を実質的
に持たない部分(R22)とが設けられている場合、特
に一軸配向規制力を実質的に持たない部分(R22)に
対応する液晶領域のバルク配向(L22)は、その液晶
領域の界面(R22)の影響ではなく、隣り合った一軸
配向規制力を有する部分(R21)に対応する液晶領域
のバルク部分(L12)の配向にしたがって配向させる
ことができる。中でも特にスメクティック液晶のように
結晶性の高い液晶相では、一軸配向規制力を有する部分
(R21)に対応する液晶領域(L1)において均一配
向を形成させた後、一軸配向規制されていない部分(R
22)に対応する領域(L2)へと結晶成長させること
により、基板界面における配向規制の有無に関わらずセ
ル全体を均一に配向させることができる。
As described above, when the portion (R21) having the uniaxial orientation regulating force and the portion (R22) having substantially no uniaxial orientation regulating force are provided on the same substrate surface, particularly the uniaxial orientation regulating force is provided. The bulk alignment (L22) of the liquid crystal region corresponding to the portion (R22) having substantially no force is not affected by the interface (R22) of the liquid crystal region, but is a portion (R21) having an adjacent uniaxial alignment regulating force. Can be aligned in accordance with the alignment of the bulk portion (L12) of the liquid crystal region corresponding to. In particular, in a liquid crystal phase having a high crystallinity such as a smectic liquid crystal, after a uniform alignment is formed in a liquid crystal region (L1) corresponding to a portion (R21) having a uniaxial alignment regulating force, a portion where the uniaxial alignment is not regulated ( R
By performing crystal growth in the region (L2) corresponding to (22), the entire cell can be uniformly aligned regardless of whether or not the alignment at the substrate interface is restricted.

【0101】スメクティック液晶は層法線方向に対する
一次元結晶であることから、このときの結晶成長方向は
層法線方向に向かって進行し易い。従って、一軸配向規
制力を有する部分(R21)はスメクチック層方向に関
して連続、あるいは略連続させておくことが望ましい。
一方この時、一軸配向規制されていない部分(R22)
に対応する液晶領域(L2)では、界面近傍領域(L2
1)の分子の配向方向はランダムな方向を向いている。
これは界面近傍領域(L21)の分子から先に液晶相へ
と相転移する、即ち、バルク部分(L22)が液体相を
示す温度範囲においても界面近傍領域(L21)の分子
は界面(R22)の規制を受けてある程度分子配列して
いることから、必然的に一軸配向規制されていない界面
近傍領域(L21)の配向方向はランダムな方向を向か
ざるを得ないことによる。こうして、バルク部分(L2
2)が均一に配向し界面近傍領域(L21)がランダム
に配向するという、液晶20の厚み方向に不連続な配向
状態(液晶領域L2)を示す液晶素子が実現できる。
Since the smectic liquid crystal is a one-dimensional crystal with respect to the layer normal direction, the crystal growth direction at this time tends to progress toward the layer normal direction. Therefore, it is desirable that the portion (R21) having the uniaxial alignment regulating force is continuous or substantially continuous in the smectic layer direction.
On the other hand, at this time, the portion where the uniaxial orientation is not regulated (R22)
In the liquid crystal region (L2) corresponding to
The orientation direction of the molecules in 1) is in a random direction.
This means that the molecules in the region near the interface (L21) undergo a phase transition from the molecules in the region near the interface (L21) to the liquid crystal phase first, that is, even in the temperature range where the bulk portion (L22) shows the liquid phase, the molecules in the region near the interface (L21) remain in the interface (R22). This is because the alignment direction of the interface-neighboring region (L21), which is not necessarily uniaxially controlled, is forced to be in a random direction because the molecular arrangement is performed to some extent under the restriction described above. Thus, the bulk portion (L2
A liquid crystal element exhibiting a discontinuous alignment state (liquid crystal region L2) in the thickness direction of the liquid crystal 20, in which 2) is uniformly aligned and the interface vicinity region (L21) is randomly aligned, can be realized.

【0102】上記L2の液晶領域に対応する配向制御層
25aの界面R22については、そのの表面状態を算術
平均粗さRaが2nm以上の表面粗さ、自乗平均粗さR
msが2.5nm以上の表面粗さ、あるいは表面粗度5
%以上の表面粗さとすることが好ましい。
Regarding the interface R22 of the alignment control layer 25a corresponding to the liquid crystal region of L2, the surface state thereof is determined by calculating the surface roughness of the arithmetic mean roughness Ra of 2 nm or more and the root mean square roughness R
The surface roughness of which ms is 2.5 nm or more, or the surface roughness 5
% Is preferable.

【0103】こうすることで、当該界面R22近傍び液
晶領域(L21)における分子の起き上がり角度(プレ
チルト角)は表面凹凸にならった角度になるため、プレ
チルト角に関しても界面近傍層ではランダムな角度とな
る。つまり、基板面内方向(方位角方向)だけでなく基
板からの起き上がり方向(極角方向)に関しても基板界
面近傍の液晶領域(L21)とバルク領域(L22)と
で不連続な分子配列とすることができるため、表示焼き
付きの抑制効果がより大きくなる。
By doing so, the rising angle (pretilt angle) of the molecules in the vicinity of the interface R22 and in the liquid crystal region (L21) becomes an angle following the surface irregularities. Become. That is, not only in the in-plane direction of the substrate (azimuth direction) but also in the rising direction from the substrate (polar angle direction), the liquid crystal region (L21) and the bulk region (L22) near the substrate interface have discontinuous molecular arrangement. Therefore, the effect of suppressing display burn-in is further increased.

【0104】尚、ここでいう算術平均粗さRaとは、定
量面で中心面から表面までの偏差の絶対値の平均値を表
し、自乗平均粗さRmsとは、定量面で中心面から表面
までの偏差の自乗の平均値の平方根を表している。また
表面粗度とはある面積S上に凹凸形状を有する膜が存在
したとき表面の凹凸を含めた表面積S′との関係によっ
て次式のように表される。
Here, the arithmetic mean roughness Ra represents the average value of the absolute value of the deviation from the center plane to the surface in the quantitative plane, and the root mean square roughness Rms refers to the mean surface roughness from the central plane in the quantitative plane. Represents the square root of the average value of the square of the deviation up to. The surface roughness is expressed by the following equation according to the relationship with the surface area S 'including the surface irregularities when a film having the irregularities on a certain area S exists.

【0105】[0105]

【数1】表面粗度=(S′−S)/S## EQU1 ## Surface roughness = (S'-S) / S

【0106】尚、図16に示すような構造の液晶素子で
は、例えば液晶20の部分が、互いに離間した複数の実
駆動領域の単位に分割され、これらを実駆動領域におけ
る液晶を全て或いは選択的に駆動させるような態様で使
用され得る。液晶素子では、かかる実駆動領域はいわゆ
る画素に相当する。かかる液晶素子の態様では、少なく
とも実駆動領域は上記第二の液晶領域L2に相当し、実
駆動領域間を第一の液晶領域L1に相当するようにする
ことが好ましい。
In the liquid crystal element having the structure as shown in FIG. 16, for example, the liquid crystal 20 is divided into a plurality of units of a real driving region which are separated from each other, and these are all or selectively used for the liquid crystal in the real driving region. Can be used in such a manner as to be driven. In a liquid crystal element, such an actual driving area corresponds to a so-called pixel. In such an embodiment of the liquid crystal element, it is preferable that at least the actual driving region corresponds to the second liquid crystal region L2 and the space between the actual driving regions corresponds to the first liquid crystal region L1.

【0107】上述したように、第一の液晶領域(L1)
及び第二の液晶領域(L2)は、好ましくは基板におけ
る液晶との界面領域に一軸配向規制力を有する部分(R
21)と、一軸配向規制力を実質的に持たないか相対的
に小さい部分(R22)を設けることにより、これらに
対応して形成することができる。従って、図1及び図2
に示すような構造で、前述した部材処理を適用した基板
及び素子の構成により、特に配向制御層15aを前述し
た感光性材料によるパターニングで形成して素子を作製
し、図3〜5に示すような配向形成過程を発現させるこ
とにより、図16に示すような第一の液晶領域(L
1)、第二の液晶領域(L2)を有する素子を得ること
ができる。図16における第一の液晶領域(L1)を付
与する基板上の面領域R21が、図2における一軸配向
規制力を有する配向制御層15aの基板と実質的に平行
な面領域であるR1に、図16における第二の液晶領域
(L2)を付与する基板上の面領域R22が図1での配
向制御層15aのライン間の面領域R2に、夫々相当す
る。
As described above, the first liquid crystal region (L1)
And the second liquid crystal region (L2) preferably has a portion (R
21) and by providing a portion (R22) having substantially no or relatively small uniaxial alignment regulating force, it can be formed corresponding to these. Therefore, FIGS. 1 and 2
In the structure as shown in the above, the device is manufactured by forming the orientation control layer 15a by patterning with the above-described photosensitive material, particularly by the configuration of the substrate and the device to which the above-described member processing is applied, as shown in FIGS. The first liquid crystal region (L) as shown in FIG.
1) An element having the second liquid crystal region (L2) can be obtained. The surface region R21 on the substrate to which the first liquid crystal region (L1) is provided in FIG. 16 is a surface region R1 substantially parallel to the substrate of the alignment control layer 15a having the uniaxial alignment regulating force in FIG. The surface region R22 on the substrate to which the second liquid crystal region (L2) is provided in FIG. 16 corresponds to the surface region R2 between the lines of the alignment control layer 15a in FIG.

【0108】即ち、図2に示す構造の液晶素子では、素
子内において通常絶縁性を有する一軸配向規制力を有す
る配向制御層(15a)が、配向状態形成の開始部分と
なる核(バトネ)を供給するために必要なパターン形状
で設けられ、図3〜5に示すように配向状態の形成過程
により素子全面に均一な配向状態の形成が確実になさ
れ、かかる配向状態の形成過程と、配向制御層15aの
表面R1と、その間隙の層14aの表面R2の特性の関
係により、R1に対応する液晶領域が前述した図16に
示す液晶領域L1のように領域L11とL22が、連続
配列状態となり、R2に対応する液晶領域が前述した図
16に示す液晶領域L2のように領域L21とL22が
不連続配列状態となる。
That is, in the liquid crystal device having the structure shown in FIG. 2, the alignment control layer (15a) having a uniaxial alignment regulating force, which usually has an insulating property, forms a nucleus (battone) which becomes a starting portion of the formation of the alignment state. It is provided in a pattern shape necessary for supply, and as shown in FIGS. 3 to 5, a uniform alignment state is surely formed on the entire surface of the element by the alignment state forming process. Due to the relationship between the surface R1 of the layer 15a and the characteristics of the surface R2 of the layer 14a in the gap, the liquid crystal region corresponding to R1 is in a continuous alignment state as in the liquid crystal region L1 shown in FIG. In the liquid crystal region corresponding to R2 and R2, the regions L21 and L22 are in a discontinuous alignment state like the liquid crystal region L2 shown in FIG.

【0109】特に、図2に示す素子構造で図16に示す
第一の液晶領域L1、第二の液晶領域L2を良好に形成
させるべく、特に領域L21とL22が不連続配列状態
となるように領域R2を形成する。
In particular, in order to favorably form the first liquid crystal region L1 and the second liquid crystal region L2 shown in FIG. 16 with the element structure shown in FIG. 2, the regions L21 and L22 are preferably arranged in a discontinuous arrangement. The region R2 is formed.

【0110】下地層14aとしては、表面状態を前述し
た所定の粗さとする。例えば、前述した液晶との濡れ性
がよくない方向(液滴をはじく特性がより強い)、接触
角が大きくなる方向、表面エネルギー分散項(γd)が
より小さくなる方向、又は表面エネルギー水素結合項を
より大きくする方向の材料を粗面化して用いることが好
ましい。
The surface state of the underlayer 14a is set to the above-mentioned predetermined roughness. For example, a direction in which the wettability with the liquid crystal is not good (the property of repelling liquid droplets is stronger), a direction in which the contact angle increases, a direction in which the surface energy dispersion term (γd) becomes smaller, or a surface energy hydrogen bond term It is preferable to use a material in the direction of increasing the surface roughness after roughening.

【0111】液晶領域L2を得るために又、電気特性や
表面特性を所望のものとすべく特に好ましくは、下地層
14aとして、前述した微粒子(導電性微粒子)を絶縁
性母材、バインダー中に分散させた膜を用いる。かかる
微粒子には必要に応じて導電性不純物を添加し導電性を
調整する。
In order to obtain the liquid crystal region L2 and to obtain desired electric characteristics and surface characteristics, it is particularly preferable to use the above-mentioned fine particles (conductive fine particles) in the insulating base material and the binder as the underlayer 14a. Use a dispersed film. The conductivity is adjusted by adding a conductive impurity to the fine particles as necessary.

【0112】上記構造の液晶素子1では、好ましくは、
液晶11が基板間の液晶が、互いに離間した複数の実駆
動領域から構成されるものであり、該実駆動領域におい
て、信号電源(図示せず)からのスイッチング信号に応
じて電極12a及び12bにより液晶11に電界が印加
されてスイッチングが行われ、液晶11中を通過する光
が変調され、少なくとも明状態及び暗状態が形成され
る。
In the liquid crystal element 1 having the above structure, preferably,
The liquid crystal 11 is composed of a plurality of real driving regions in which liquid crystals between substrates are separated from each other. In the real driving region, the electrodes 12a and 12b respond to a switching signal from a signal power supply (not shown). An electric field is applied to the liquid crystal 11 to perform switching, and light passing through the liquid crystal 11 is modulated, so that at least a bright state and a dark state are formed.

【0113】更に、かかる配向制御層15aに対応する
液晶領域(領域R1に対応する素子の厚み方向の全液晶
領域)において、暗状態が示されるように、該領域での
液晶分子の位置を固定化させることもできる。特に、配
向制御層15aの領域R1とこの領域に対向する配向制
御層15bの表面電位の差を50mVより大きく、好ま
しくは100mVより大きくし、この対向面間の領域で
常に暗状態が示されるように液晶分子の位置を固定化さ
せる。
Further, in the liquid crystal region corresponding to the alignment control layer 15a (all the liquid crystal regions in the thickness direction of the element corresponding to the region R1), the positions of the liquid crystal molecules in the region are fixed so as to show a dark state. It can also be converted. In particular, the difference between the surface potential of the region R1 of the orientation control layer 15a and the surface of the orientation control layer 15b facing this region is set to be larger than 50 mV, preferably larger than 100 mV, so that a dark state is always shown in the region between the opposing surfaces. To fix the position of the liquid crystal molecules.

【0114】強誘電性を示す液晶を用い、ストライプ状
の電極を有する一対の基板を対向せしめたマトリックス
タイプの液晶素子では、夫々の基板の電極が互いに交差
する部分以外に対応する領域、即ち画素間の領域では、
液晶の分子配向状態を電界により制御することはでき
ず、画素間で光漏れが生じ表示におけるコントラストが
劣化する恐れがあるため、当該画素間領域に対応して基
板に金属材料等のブラックマトリックスといった部材を
設け遮光している。しかし、このブラックマトリックス
の形成は、上記の画素電極が互いに交差する部分に対応
するべく位置合わせ等が必要となり、コストの向上をも
たらし、またブラックマトリックスとして金属材料等を
用いる場合、素子表示面の反射率が高くなり、表示品位
が低下することがある。
In a matrix type liquid crystal element using a liquid crystal exhibiting ferroelectricity and having a pair of substrates having striped electrodes opposed to each other, a region corresponding to a region other than a portion where the electrodes of each substrate cross each other, that is, a pixel In the area between,
Since the molecular alignment state of the liquid crystal cannot be controlled by the electric field, light leakage may occur between pixels, and contrast in display may be deteriorated. Therefore, a black matrix such as a metal material is formed on the substrate corresponding to the inter-pixel region. A member is provided to shield light. However, the formation of the black matrix requires alignment and the like to correspond to the portions where the pixel electrodes intersect with each other, which leads to an increase in cost. The reflectance may increase, and the display quality may decrease.

【0115】更に、反強誘電性液晶を用いたマトリック
スタイプの液晶表示素子においては、画素間において液
晶の配向状態が他の領域に比較して若干乱れることがあ
る。この場合においても、画素間の光漏れ生じ表示にお
けるコントラストが劣化する恐れがあるため、上述のよ
うに当該画素間領域に対応して基板に金属材料等のブラ
ックマトリックススといった部材を設け遮光する必要が
生じ、同様に表示品位の低下の問題が生じる。
Further, in a matrix type liquid crystal display device using an antiferroelectric liquid crystal, the alignment state of the liquid crystal between pixels may be slightly disturbed as compared with other regions. In this case as well, since light leakage between pixels may occur and contrast in display may be deteriorated, it is necessary to provide a member such as a black matrix made of a metal material or the like on a substrate corresponding to the region between pixels as described above to shield light. And the problem of deterioration of display quality arises.

【0116】従って、上述のような暗状態が固定的に形
成される領域を画素間領域に対応して設けることで均一
な液晶分子配向を実現しつつ、広い駆動マージンを実現
し、より高速なスイッチング特性を有し、且つ簡単な構
造で実駆動領域間、特に表示素子における画素間におい
て確実に遮光を行い、コントラストを充分に確保するこ
とができる。
Therefore, by providing the region where the dark state is fixedly formed as described above in correspondence with the inter-pixel region, a wide driving margin is realized while realizing a uniform liquid crystal molecule alignment, and a higher speed is realized. With a switching characteristic and a simple structure, light can be reliably shielded between actual driving regions, particularly between pixels of a display element, and a sufficient contrast can be ensured.

【0117】次に図17を参照して本発明の液晶素子の
第二の実施態様を説明する。同図において図2と同一の
符合は同一の部材を示す。
Next, a second embodiment of the liquid crystal device of the present invention will be described with reference to FIG. 2, the same symbols as those in FIG. 2 indicate the same members.

【0118】図17に示す第二の実施態様にかかる液晶
素子1では、基本的な構造は図2に示す第一の実施態様
と同様であり、基板12a側において、液晶11に対し
て電界を印加する電極13a上に、下地層14aを介し
て配向制御層15aが、ストライプ形状や格子状といっ
た所望の形状で設けられて液晶11に接し、その上面、
即ち基板12aと実質的に平行な面(領域R1を構成す
る)において、少なくとも液晶11に対し一軸配向規制
力を有する。更に、配向制御層15aに対応しない領域
では、下地層14a上に層17aが設けられた領域(R
2)で液晶11に接している。ここで層17aは、配向
制御層15aと同様に絶縁性材料等からなり適切な処理
を施すことで液晶に対する一軸配向規制力を呈する材料
により形成されるが、例えば配向制御層15aに比較し
て極めて薄い厚みとすることで、領域(R1)に比較し
て領域(R2)での液晶に対する一軸配向規制力を相対
的に小さく液晶との相互作用が小さくなるようにする。
尚、対向する基板12bでは、液晶11対して電界を印
加する電極1lb上に、液晶に接し該液晶の配向制御に
寄与し得る配向制御層15bが形成されている。
The basic structure of the liquid crystal element 1 according to the second embodiment shown in FIG. 17 is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 2, and an electric field is applied to the liquid crystal 11 on the substrate 12a side. On the electrode 13a to be applied, an orientation control layer 15a is provided in a desired shape such as a stripe shape or a lattice shape via a base layer 14a and is in contact with the liquid crystal 11;
That is, at least in the plane substantially parallel to the substrate 12a (constituting the region R1), the liquid crystal 11 has a uniaxial alignment regulating force. Further, in a region that does not correspond to the orientation control layer 15a, a region where the layer 17a is provided on the underlayer 14a (R
It is in contact with the liquid crystal 11 in 2). Here, the layer 17a is made of a material which is made of an insulating material or the like and has a uniaxial alignment regulating force with respect to the liquid crystal by performing an appropriate process similarly to the alignment control layer 15a. By making the thickness extremely small, the uniaxial alignment regulating force on the liquid crystal in the region (R2) is relatively small as compared with the region (R1), so that the interaction with the liquid crystal is reduced.
Note that, on the opposing substrate 12b, an alignment control layer 15b that is in contact with the liquid crystal and can contribute to the alignment control of the liquid crystal is formed on the electrode 1lb that applies an electric field to the liquid crystal 11.

【0119】上記構造の液晶素子1においては、液晶1
1に接する、配向制御層15a、層17a、配向制御層
15bや、液晶11の材料、処理方法、条件等を適宜設
定することにより、第一の実施態様と同様に、図3〜5
に示すように、液晶11におして、降温時に液晶の液体
相−液晶相の相転移過程で、配向制御層15aの基板と
平行方向の面領域R1(第一の領域)に接する領域から
液晶相への相転移が生じて、配向制御層15aの一軸配
向規制力の軸方向(一軸配向処理の軸方向)に沿って連
続的に液晶層転移領域が成長し、更に面領域R2(第二
の領域)に当該相転移領域が拡大し、配向状態が形成さ
れる。特に、配向制御層15aと、層17aの表面の一
軸配向規制力の関係及び液晶に対する相互作用の関係に
より、即ち前者の表面の一軸配向規制力の強さを相対的
に強くし、且つ液晶との相互作用を大きくすることで、
上述した配向状態の形成過程を効果的に得るようにす
る。
In the liquid crystal element 1 having the above structure, the liquid crystal 1
3 to 5 as in the first embodiment by appropriately setting the alignment control layer 15a, the layer 17a, the alignment control layer 15b, the material of the liquid crystal 11, the processing method, the conditions, and the like.
As shown in the figure, in the liquid crystal 11, during the phase transition process between the liquid phase and the liquid crystal phase of the liquid crystal when the temperature is lowered, the liquid crystal phase is shifted from the area in contact with the plane area R1 (first area) of the alignment control layer 15a in the direction parallel to the substrate. The liquid crystal layer transition region continuously grows along the axial direction of the uniaxial alignment regulating force (axial direction of the uniaxial alignment treatment) of the alignment control layer 15a, and further, the surface region R2 (the second Region), the phase transition region expands, and an alignment state is formed. In particular, the orientation control layer 15a and the relationship between the uniaxial alignment regulating force of the surface of the layer 17a and the interaction with the liquid crystal, that is, the intensity of the uniaxial orientation regulating force of the former surface is relatively increased, and By increasing the interaction of
The process of forming the above-described alignment state is effectively obtained.

【0120】液晶の相転移が最初に生じる第一の領域面
(R1)に対応する配向制御層15aについては、第一
の実施態様の場合と同様の材料及び処理を採用して形成
することができる。一方、第一の領域以外の領域に対応
する層17については、例えば配向制御層15aに用い
ることのできる材料として例示したものを同様に用いる
ことができる。具体例としては、下地層14a上に配向
制御層15aを形成するための材料層(膜)を全面形成
した後、前述した感光性材料を用いパターニングする際
の条件を調整して配向制御層15aを選択的に形成する
ことと同時に、配向制御層15aの各ライン間に、同一
の材料で配向制御層15aに比較して小さい厚みの層1
7aを得ることできる。この場合、換言すれば層17a
は、配向制御層15aが突出したライン間で厚みを低減
させて当該ラインと連続的に形成されている。このよう
なパターニングの後一軸配向処理を施すことで配向制御
層l5aの厚みの大きな部分の表面(第一の領域(R
1)に対応)では強い一軸配向規制力が付与され、層1
7a部分の表面(第二の領域R2に対応)では相対的に
弱い一軸配向規制力が付与され得る。
The alignment control layer 15a corresponding to the first region plane (R1) where the liquid crystal phase transition occurs first can be formed by using the same material and processing as in the first embodiment. it can. On the other hand, for the layer 17 corresponding to a region other than the first region, for example, those exemplified as materials that can be used for the orientation control layer 15a can be used in the same manner. As a specific example, after forming a material layer (film) for forming the alignment control layer 15a on the entire surface on the underlayer 14a, the conditions for patterning using the above-described photosensitive material are adjusted to adjust the alignment control layer 15a. At the same time as forming the layer 1 of the same material and having a smaller thickness than the orientation control layer 15a between each line of the orientation control layer 15a.
7a can be obtained. In this case, in other words, the layer 17a
Are formed continuously with the line where the orientation control layer 15a protrudes with the thickness reduced between the lines. By performing a uniaxial orientation treatment after such patterning, the surface of the thick portion of the orientation control layer 15a (the first region (R
In (1), a strong uniaxial orientation regulating force is applied, and
On the surface of the portion 7a (corresponding to the second region R2), a relatively weak uniaxial alignment regulating force can be applied.

【0121】かかる第二の態様では、第一の実施態様と
同様に、図3〜5に示すような過程により素子全面での
均一な配向状態の形成が確実になされる。加えて、配向
制御層15aに絶縁性材料を用い、上述のパターニング
方法で図17に示すような構造を形成した場合、液晶の
駆動に対して、電気的に障害となる絶縁性材料からなる
一軸配向規制力を有する配向制御層15aのライン間に
おいて厚みが小さく絶縁性の影響が抑制された層17a
が存在するに過ぎず、電気的には絶縁性層の影響が小さ
く電圧が印加される液晶領域が素子全体で大きくなり、
特にパルス電圧による駆動の際に液晶に印加される実効
電圧を大きくすることができる。
In the second embodiment, similarly to the first embodiment, a uniform alignment state can be reliably formed on the entire surface of the element by the steps shown in FIGS. In addition, when an insulating material is used for the alignment control layer 15a and a structure as shown in FIG. 17 is formed by the above-described patterning method, a uniaxial material made of an insulating material that is an electrical obstacle to driving of the liquid crystal. A layer 17a having a small thickness between the lines of the alignment control layer 15a having an alignment regulating force and having a reduced influence of insulating properties.
Only exists, electrically, the influence of the insulating layer is small, and the liquid crystal region to which a voltage is applied becomes large in the entire device.
In particular, the effective voltage applied to the liquid crystal during driving by a pulse voltage can be increased.

【0122】第二の領域(R2)を構成する層17aが
絶縁層である場合の厚みについては、特に液晶として自
発分極を有するスメクチック液晶を用い、領域(R2)
を液晶素子の実駆動領域とする場合において、当該液晶
の自発分極が素子の基板間で生じせしめる逆電圧により
液晶分子のスイッチングが阻害されないように設定する
ことが重要である。具体的には、層17aを含む領域
(R2)に対応する両基板の絶縁層の総厚みが、下記式
(Al)のdl未満となるようにすることが好ましい。
When the layer 17a constituting the second region (R2) is an insulating layer, the thickness is particularly determined using a smectic liquid crystal having spontaneous polarization as the liquid crystal.
It is important to set so that the switching of the liquid crystal molecules is not hindered by the reverse voltage that causes the spontaneous polarization of the liquid crystal to occur between the substrates of the element. Specifically, it is preferable that the total thickness of the insulating layers of both substrates corresponding to the region (R2) including the layer 17a be less than dl of the following formula (Al).

【0123】[0123]

【数2】 dl=Vth1 ×ε/2Ps (Al) Vth1 :パルス幅lmsの片極性パルスで一部反転する
閾値電圧 ε:領域R2対応する両基板の絶縁層のトータルでの誘
電率 Ps :用いる液晶の自発分極(単位面積あたり)
Dl = V th1 × ε / 2P s (Al) V th1 : threshold voltage partially inverted by a unipolar pulse having a pulse width of 1 ms ε: total dielectric constant of the insulating layers of both substrates corresponding to region R2 P s : Spontaneous polarization of liquid crystal used (per unit area)

【0124】尚、式(A1)は、液晶のスイッチングが
自発分極により生じる逆電圧により阻害を受けはじめる
ときの逆電圧の値Vrev =Vth1 =2Ps ×S/C、C
=ε×S/dl(Cは該当する領域R2での液晶容量、
Sは当該領域の面積)としてその際の絶縁層の厚みを求
めたものである。
Expression (A1) is a value of a reverse voltage V rev = V th1 = 2P s × S / C, C when the switching of the liquid crystal starts to be hindered by the reverse voltage generated by spontaneous polarization.
= Ε × S / dl (C is the liquid crystal capacity in the corresponding region R2,
(S is the area of the region) and the thickness of the insulating layer at that time is obtained.

【0125】一方、第一の領域Rlでの配向制御層15
aの厚みについては、少なくとも層15aを含む領域R
lに対応する両基板の絶縁層の総厚みが、上記式(A
l)のdl以上となるようにすることが好ましく、下記
式(A2)のd2以上となるようにすることが特に好ま
しい。
On the other hand, the orientation control layer 15 in the first region Rl
The thickness of the region a includes at least the region R including the layer 15a.
l, the total thickness of the insulating layers on both substrates is equal to the above formula (A)
It is preferable to be not less than dl of 1), and it is particularly preferable to be not less than d2 of the following formula (A2).

【0126】[0126]

【数3】 d2=Vth2 ×ε/2Ps (A2) Vth2 :パルス幅lmsの片極性パルスで全部反転する
閾値電圧 ε:領域Rlに対応する両基板の絶縁層のトータルでの
誘電率 Ps :用いる液晶の自発分極(単位面積あたり)
D2 = V th2 × ε / 2P s (A2) V th2 : threshold voltage which is completely inverted by a unipolar pulse having a pulse width of 1 ms ε: total dielectric constant of the insulating layers of both substrates corresponding to region Rl P s : Spontaneous polarization of liquid crystal used (per unit area)

【0127】更に、層17aについては、下地となる層
14aの材質によっては、また電極14aから液晶にう
ける化学的な影響、特に下層からのイオンの移動による
影響を低減するために好ましい。
Further, the layer 17a is preferable depending on the material of the underlying layer 14a, and also to reduce the chemical effect on the liquid crystal from the electrode 14a, particularly the effect of the movement of ions from the lower layer.

【0128】尚、本発明で言う配向規制力の強さを以下
に定義する。液晶材料を仮に配向規制力が存在しないセ
ル中に注入した場合、磁場等の特別な外場や温度勾配を
用いなければ、一般に分子長軸方向はランダムな方向に
向かって配向する。一方、十分強固に一軸配向規制され
たセル中に液晶材料を注入した場合、一般に分子長軸方
向は一軸配向規制された方向に向かって整然と配向す
る。後者の配向の様子はネマティック液晶もスメクティ
ック液晶の場合もほぼ同様であるが、前者の配向の様子
はネマティックとスメクティックにおいて若干テクスチ
ャーに違いがある。分子長軸方向がランダムな方向に配
向する場合、層構造を有するスメクティックの場合はフ
ォーカルコニックテクスチャーと呼ばれる幾何学模様を
呈しながらランダムな層構造を形成する。
Incidentally, the strength of the alignment regulating force referred to in the present invention is defined below. When a liquid crystal material is injected into a cell having no alignment regulating force, unless a special external field such as a magnetic field or a temperature gradient is used, the molecular long axis generally aligns in a random direction. On the other hand, when a liquid crystal material is injected into a cell in which uniaxial alignment is controlled sufficiently firmly, the molecular long axis direction is generally aligned in a direction in which uniaxial alignment is controlled. The latter orientation is almost the same for both nematic and smectic liquid crystals, but the former orientation has a slight difference in texture between nematic and smectic. When the molecular long axis direction is oriented in a random direction, in the case of a smectic having a layer structure, a random layer structure is formed while exhibiting a geometric pattern called focal conic texture.

【0129】本発明においてスメクティック液晶におけ
る弱い配向規制力とは一軸配向規制されたセル中にスメ
クテイツク液晶を注入した場合、セル中の一部分にこう
したフォーカルコニックテクスチャーが発現する場合、
この液晶にとってこのセルの配向規制力が弱いものと定
義する。同様に、一軸配向規制されたセル中にスメクテ
ィック液晶を注入した場合、上述のフォーカルコニック
テクスチャーがまったく存在せず、整然と一方向に層構
造制御された場合、この液晶にとってこのセルの配向規
制力が弱いものと定義する。そしてフォーカルコニック
テクスチャーの存在比率により相対的な強弱を判断す
る。この強弱の定義は配向性によって決定されるもので
あるので、液晶の種類が変われば強弱の程度も変化す
る。即ち本発明におはる配向規制力の強さとは、セルに
よって一義的に決まるものではなく、セルと液晶との組
み合わせによって決まるものと定義する。
In the present invention, the weak alignment control force of the smectic liquid crystal means that when the smectic liquid crystal is injected into a cell whose uniaxial alignment is controlled, when such a focal conic texture appears in a part of the cell,
It is defined that the alignment control force of this cell is weak for this liquid crystal. Similarly, when a smectic liquid crystal is injected into a cell in which uniaxial alignment is controlled, the above-mentioned focal conic texture does not exist at all, and when the layer structure is controlled in one direction in an orderly manner, the alignment controlling force of this cell for this liquid crystal is controlled. Defined as weak. Then, the relative strength is determined based on the existence ratio of the focal conic texture. Since the definition of the strength is determined by the orientation, the degree of the strength changes as the type of liquid crystal changes. That is, the strength of the alignment regulating force in the present invention is not uniquely determined by the cell, but is defined by the combination of the cell and the liquid crystal.

【0130】上述の図17第二の実施形態の液晶素子の
構造の更なる変形である第三の態様を図18に示す。同
図に示す構造は、まず図17の配向制御層15aと同様
の材料から形成された層18a(前述した感光性材料)
を選択的に設けた後、その上側から薄い厚みで配向制御
層15aにも適用可能な層19aを全面に形成し、一軸
配向規制力を付与したものである。この場合、選択的に
設けた層18a上(ライン上)での層19aの表面(領
域Rl)と層18aのライン間での層19aの表面(R
2)において、領域Rlは一軸配向規制力を付与し得る
材料の総厚みが大きな層の表面であり、これに比較して
領域R2での液晶に対する一軸配向規制力を相対的に小
さく液晶との相互作用が小さくなるようにすることがで
き、第二の実施態様と同様の効果を得ることができる。
FIG. 18 shows a third mode which is a further modification of the structure of the liquid crystal element of the second embodiment shown in FIG. The structure shown in the figure is a layer 18a (photosensitive material described above) formed from the same material as the orientation control layer 15a in FIG.
Is selectively provided, and a layer 19a which can be applied to the alignment control layer 15a with a small thickness from the upper side is formed on the entire surface to provide a uniaxial alignment regulating force. In this case, the surface (region Rl) of the layer 19a on the selectively provided layer 18a (on the line) and the surface (R1) of the layer 19a between the lines of the layer 18a.
In 2), the region Rl is a surface of a layer having a large total thickness of a material capable of imparting a uniaxial alignment regulating force. In comparison with this, the uniaxial alignment regulating force for the liquid crystal in the region R2 is relatively small. The interaction can be reduced, and the same effect as in the second embodiment can be obtained.

【0131】上述したような第二及び第三の態様におい
ても、領域Rl、R2の表面状態を配向制御層15a、
下地層14a、層17a、18a、19aの材料、厚
み、処理条件を選択して調整することで、特に下地層1
4aを粗面化することで、領域Rlを前述の図16で説
明したような基板の面領域R2lに、領域R2を、図1
6の面領域R22となるようにし、同図に示す液晶領域
Ll及びL2を形成することもできる。
In the second and third embodiments as described above, the surface states of the regions R1 and R2 are changed by the alignment control layer 15a,
By selecting and adjusting the material, thickness, and processing conditions of the base layer 14a and the layers 17a, 18a, and 19a, the base layer 1
By roughening the surface 4a, the region Rl is changed to the surface region R21 of the substrate as described in FIG.
6 and the liquid crystal regions L1 and L2 shown in FIG.

【0132】図6を参照して、本発明の液晶素子の第四
の実施態様を示す。同図において、図1、2と同一の符
号は同一の部材を表す。同図に示す態様では、基板12
aに液晶11に接する面領域R1で一軸配向規制力を有
する前述した感光性材料による配向制御層15aが選択
的にパターン形状で設けられていることに加えて、対向
する基板12bにおいても配向制御層15bが同様にパ
ターン形状で設けられている。
Referring to FIG. 6, a fourth embodiment of the liquid crystal device of the present invention is shown. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 denote the same members. In the embodiment shown in FIG.
a, the alignment control layer 15a made of the above-described photosensitive material having a uniaxial alignment control force in the surface region R1 in contact with the liquid crystal 11 is selectively provided in a pattern shape, and the alignment control layer 15a is also provided on the opposing substrate 12b. Layer 15b is likewise provided in a pattern.

【0133】かかる配向制御層15bは、配向制御層1
5aと同様に液晶に接する面領域(R3)で一軸配向規
制力を有するものであり、特に前述した配向制御層15
aとして使用可能な材料及び一軸配向処理が選択され適
用される。これら配向制御層15a及び15bのパター
ンのライン部は互いに位置合わせされて完全に対向して
おり、両配向制御層の一軸配向規制力の軸ないし一軸配
向処理方向は同一である。
The orientation control layer 15b is composed of the orientation control layer 1
5a, it has a uniaxial alignment regulating force in the surface region (R3) in contact with the liquid crystal.
A material usable as a and a uniaxial orientation treatment are selected and applied. The line portions of the patterns of the alignment control layers 15a and 15b are aligned with each other and completely oppose each other, and the axes of the uniaxial alignment regulating force or the uniaxial alignment processing directions of both alignment control layers are the same.

【0134】かかる素子では、基板12a側に加えて、
基板12b側においても、図3〜5に示すような配向状
態の形成過程が進行して液晶配向が得られる。
In such an element, in addition to the substrate 12a side,
Also on the substrate 12b side, a process of forming an alignment state as shown in FIGS. 3 to 5 proceeds, and a liquid crystal alignment is obtained.

【0135】従って、配向制御層15bのライン間で液
晶11に接する面領域R4は、実質的に液晶に対して領
域R3に比較して相対的に一軸配向規制力が弱いかない
しは一軸配向規制力を持たず、液晶分子に対する作用が
低減されたものであり、これを構成する層14bは、配
向制御層15bに使用される材料、その特性等との関係
を考慮し、対向側の層14aに使用可能な材料、処理方
法を適用して形成される。
Therefore, the surface region R4 which is in contact with the liquid crystal 11 between the lines of the alignment control layer 15b has a relatively weak uniaxial alignment regulating force with respect to the liquid crystal as compared with the region R3 or does not have a uniaxial alignment regulating force. It has no force and has a reduced effect on the liquid crystal molecules. The layer 14b constituting the layer 14b is made of the material used for the alignment control layer 15b, the characteristics thereof, and the like. It is formed by applying a material and a processing method that can be used for the semiconductor device.

【0136】更に、上記素子では、配向制御層15a、
15bの材料や処理方法を選択し、好ましくは対向面
(Rl、R3)の表面電位の差を前述のように50mV
より大きく、好ましくはl00mVより大きくし、これ
らに挟まれた領域で常に暗状態が示されるように同領域
での液晶分子の位置を固定化させる。
Further, in the above device, the orientation control layer 15a,
15b is selected, and the difference in surface potential between the opposing surfaces (R1, R3) is preferably set to 50 mV as described above.
It is made larger, preferably larger than 100 mV, and the position of the liquid crystal molecules in the region sandwiched between them is fixed so that a dark state is always shown.

【0137】又、上記素子では、前述の第二、第三の実
施態様のように領域R2、R4を下地層とは別の薄層に
より形成し、領域R1、R3に比較して一軸配向規制力
が弱く、液晶素子に対する作用が低減されたようにする
こともできる。
Further, in the above-described device, the regions R2 and R4 are formed by a thin layer different from the underlayer as in the second and third embodiments described above, and the uniaxial orientation control is performed as compared with the regions R1 and R3. The force may be weak, and the effect on the liquid crystal element may be reduced.

【0138】図7に、本発明の液晶素子の第五の実施態
様を示す。同図におぃて、図1、2と同一の符号は同一
の部材を表す。
FIG. 7 shows a fifth embodiment of the liquid crystal device of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 denote the same members.

【0139】同図に示す構造の素子では、基板12a及
び12bの夫々に形成される電極13a及び13bがス
トライプ状に形成され、これらがマトリックス状に対向
させ、その交差部が実駆動領域ないし表示素子における
画素となっている。そして、基板12a側において、前
述した感光性の絶縁性材料、特にポリイミド、ポリアミ
ドイミドからなる一軸配向規制力を有する配向制御層1
5aがそのライン部が夫々同基板の電極13aの各スト
ライプ間に対応するようなパターン形状で設けられてい
る。図8に、基板12a側における電極13aと配向制
御層15aのパターン形状の上方から見た位置関係を示
す(同図では他の部材を省略している)。ここで、電極
13aが透明電極であり、前述したように金属電極が付
設される場合では、該金属電極の部分にも配向制御層1
5aのラインを対応させることが好ましい。
In the device having the structure shown in the figure, the electrodes 13a and 13b formed on the substrates 12a and 12b are formed in a stripe shape, and these are opposed to each other in a matrix. It is a pixel in the element. Then, on the substrate 12a side, the alignment control layer 1 having a uniaxial alignment control force made of the above-described photosensitive insulating material, particularly, polyimide or polyamideimide.
5a is provided in a pattern shape such that the line portions correspond to between the respective stripes of the electrode 13a on the same substrate. FIG. 8 shows the positional relationship of the pattern shape of the electrode 13a and the orientation control layer 15a on the substrate 12a side as viewed from above (other members are omitted in FIG. 8). Here, when the electrode 13a is a transparent electrode and a metal electrode is provided as described above, the orientation control layer 1 is also provided on the metal electrode.
It is preferable to make the line of 5a correspond.

【0140】かかる構造の素子における配向状態は、基
本的に前述の第一の態様と同様に、図3〜5に示すよう
な過程により、一軸配向制御層15aに対応する液晶領
域を出発点として形成される。更にこの態様では、液晶
の駆動に対して電気的に障害となる絶縁性材料からなる
一軸配向規制力を有する配向制御層15aは、同一基板
における電極13aとの位置関係により、液晶の実駆動
領域ないしは画素部分に実質的に存在せず、当該領域に
おけるパルス電圧による駆動の際に液晶に印加される実
効電圧を大きくすることができる。こうして、配向状態
の均一化と、液晶駆動(スイッチング)の高速化の両立
が実現する。特に、後者の特性に関して顕著な効果がも
たらされる。更に、表示素子として適用する場合では、
有効に駆動する画素面積を大きくすることができ開口率
が向上する。
The orientation state of the element having such a structure is basically determined by starting from the liquid crystal region corresponding to the uniaxial orientation control layer 15a by the processes shown in FIGS. It is formed. Furthermore, in this embodiment, the alignment control layer 15a made of an insulating material that is an electrical obstacle to the driving of the liquid crystal and has a uniaxial alignment regulating force is provided in the actual driving region of the liquid crystal due to the positional relationship with the electrode 13a on the same substrate. Alternatively, the effective voltage applied to the liquid crystal at the time of driving by the pulse voltage in the region substantially does not exist in the pixel portion can be increased. In this way, it is possible to achieve both uniform alignment and high-speed liquid crystal driving (switching). In particular, a remarkable effect is brought about with respect to the latter property. Further, when applied as a display element,
The pixel area to be driven effectively can be increased, and the aperture ratio can be improved.

【0141】加えて、上記第五の態様の素子では、実駆
動領域間ないしは画素間に対応する、配向制御層15a
及び対向する配向制御層15bの材料の関係や処理方法
を選択し、好ましくは対向面の表面電位の差を前述のよ
うに設定することで、これら実駆動領域間ないしは画素
間が暗状態が示されるように同領域での液晶分子の位置
を固定化させる。こうして、基板12a及び12bのい
ずれにおいても、実駆動領域間に対応して金属等からな
る遮光部材を設けることなくコントラストの向上がなさ
れ、また表示面での反射率が低減される。この効果をよ
り顕著にすべく、図8に示すような配向制御層15a
を、そのライン部が同図の電極ストライプ13aのライ
ンと同方向に加えて、これと垂直な方向であり、且つ対
向する基板(12b)側の電極ストライプ(13b)の
ライン間に対応するように設けられた格子状パターンと
することが特に好ましい。
In addition, in the device according to the fifth aspect, the alignment control layer 15a corresponding to between the actual driving regions or between the pixels.
By selecting the relationship between the materials of the facing alignment control layer 15b and the processing method, and preferably setting the surface potential difference of the facing surface as described above, a dark state is shown between these actual driving regions or between the pixels. The positions of the liquid crystal molecules in the same region are fixed so that the liquid crystal molecules can be positioned. Thus, in both the substrates 12a and 12b, the contrast is improved without providing a light-shielding member made of metal or the like between the actual driving regions, and the reflectance on the display surface is reduced. In order to make this effect more remarkable, the orientation control layer 15a as shown in FIG.
Is added in the same direction as the line of the electrode stripe 13a in the same figure, in a direction perpendicular to this direction, and corresponding to the space between the lines of the electrode stripe (13b) on the substrate (12b) side facing the same. It is particularly preferable to use a lattice-like pattern provided on the substrate.

【0142】尚、上記構造の素子においても、前述の第
二、第三の態様のように配向制御層15aのライン間の
層14aの表面を、層14aと別の薄層により被覆し
て、配向制御層15aの表面と比較して一軸配向規制力
が弱く、液晶分子に対する作用が低減されたようにする
こともできる。
In the element having the above structure, the surface of the layer 14a between the lines of the orientation control layer 15a is covered with a thin layer different from the layer 14a as in the second and third embodiments. The uniaxial alignment regulating force is weaker than the surface of the alignment control layer 15a, and the effect on the liquid crystal molecules can be reduced.

【0143】図9に、本発明の液晶素子の第六の実施態
様を示す。同図において、図1、図2、図6と同一の符
号は同一の部材を表す。
FIG. 9 shows a sixth embodiment of the liquid crystal device of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 1, 2 and 6 denote the same members.

【0144】同図に示す構造の素子では、基板12a及
び12bの夫々に形成される電極13a及び13bがス
トライプ状に形成され、これらがマトリックス状に対向
させ、その交差部が実駆動領域ないし表示素子における
画素となっている。そして、基板12a側において、絶
縁性材料からなる一軸配向規制力を有する配向制御層1
5aがそのライン部が夫々同基板の電極13aの各スト
ライプ間に対応するようなパターン形状で設けられてい
る。
In the device having the structure shown in the figure, the electrodes 13a and 13b formed on the substrates 12a and 12b are formed in stripes, and these are opposed to each other in a matrix. It is a pixel in the element. Then, on the substrate 12a side, the orientation control layer 1 made of an insulating material and having a uniaxial orientation regulating force.
5a is provided in a pattern shape such that the line portions correspond to between the respective stripes of the electrode 13a on the same substrate.

【0145】基板12a側における電極13aと配向制
御層15aのパターン形状の上方から見た位置関係を図
に示すと前述の図8と同様となる(同図では他の部材を
省略している)。一方、基板12b側においては、基板
12a側の配向制御層15aとライン部どうしが対向す
るようなパターン形状で絶縁性材科からなる一軸配向規
制力を有する配向制御層15bが設けられている。図1
0に、基板12b側における電極13bと配向制御層1
5bのパターン形状の上方から見た位置関係を示す(同
図では他の部材を省略している)。ここで、電極13
a、13bが透明電極であり、前述したように金属電極
が付設される場合では、該金属電極の部分にも配向制御
層15a、15bのラインを対応させることが好まし
い。配向制御層15aと配向制御層15bには、特に前
述の第一の実施態様で説明した少なくとも一方は配向制
御層15aとして使用可能な材料及び一軸配向処理が選
択され適用される。両配向制御層における一軸配向処理
方向は好ましくは同一である。
The positional relationship of the pattern shape of the electrode 13a and the orientation control layer 15a on the substrate 12a side as viewed from above is similar to that of FIG. 8 described above (other members are omitted in FIG. 8). . On the other hand, on the substrate 12b side, there is provided an orientation control layer 15b having a uniaxial orientation regulating force and made of an insulating material in a pattern shape such that the line portions face the orientation control layer 15a on the substrate 12a side. FIG.
0, the electrode 13b on the substrate 12b side and the orientation control layer 1
5B shows a positional relationship of the pattern shape of FIG. 5B as viewed from above (other members are omitted in the figure). Here, the electrode 13
When the transparent electrodes a and 13b are provided with metal electrodes as described above, it is preferable that the lines of the orientation control layers 15a and 15b also correspond to the metal electrodes. For the orientation control layer 15a and the orientation control layer 15b, at least one of the materials described in the first embodiment described above and a material that can be used as the orientation control layer 15a and a uniaxial orientation treatment are selected and applied. The directions of the uniaxial alignment treatment in both alignment control layers are preferably the same.

【0146】かかる構造の素子における配向状態は、基
本的に前述の第四態様と同様に、両基板において、一軸
配向制御層15a、15bに対応する液晶領域を出発点
として図3〜5に示すような過程により形成される。更
にこの態様では、液晶の駆動に対して電気的に障害とな
る絶縁性材料からなる一軸配向規制力を有する配向制御
層15a、15bは、同一基板における電極13a、1
3bとの位置関係により、液晶の実駆動領域ないしは画
素部分に実質的に存在せず、当該領域におけるパルス電
圧による駆動の際に液晶に印加される実効電圧を大きく
することができる。こうして、配向状態の均一化と、液
晶駆動(スイッチング)の高速化の両立が実現される。
特に、後者の特性に関して顕著な効果がもたらされる。
更に、表示素子として適用する場合では、有効に駆動す
る画素面積が大きくすることができ開口率が向上する。
The alignment state of the device having such a structure is basically shown in FIGS. 3 to 5 starting from the liquid crystal regions corresponding to the uniaxial alignment control layers 15a and 15b in both substrates, as in the fourth embodiment. It is formed by such a process. Further, in this embodiment, the alignment control layers 15a and 15b made of an insulating material that is an obstacle to the driving of the liquid crystal and have a uniaxial alignment regulating force are provided on the electrodes 13a and 1b on the same substrate.
Due to the positional relationship with 3b, the effective voltage applied to the liquid crystal at the time of driving by the pulse voltage in the actual driving region or the pixel portion of the liquid crystal can be increased substantially in the actual driving region or the pixel portion of the liquid crystal. In this way, it is possible to achieve both uniform alignment and high-speed liquid crystal driving (switching).
In particular, a remarkable effect is brought about with respect to the latter property.
Further, when the present invention is applied to a display element, the area of a pixel to be driven effectively can be increased, and the aperture ratio is improved.

【0147】そして、液晶の実駆動領域において、層1
4a及び14bの材料、表面状態等を調整することによ
り図16で説明したような液晶領域L2の領域L21と
L22のように、基板界面付近の液晶領域における分子
とバルク領域の液晶分子が不連続配列状態を形成するこ
ともできる。
Then, in the actual driving region of the liquid crystal, the layer 1
By adjusting the materials, surface conditions, and the like of 4a and 14b, the molecules in the liquid crystal region near the substrate interface and the liquid crystal molecules in the bulk region are discontinuous, as in the regions L21 and L22 of the liquid crystal region L2 described in FIG. An array state can also be formed.

【0148】こうして、配向状態の均一化と、液晶駆動
(スイッチング)の高速化の両立が実現される上に、駆
動中の焼き付きの抑制がなされる。更に、表示素子とし
て適用する場合では、有効に駆動する画素面積を大きく
することができ、開口率が向上する。
In this way, both the uniformity of the alignment state and the high-speed driving (switching) of the liquid crystal are realized, and the burn-in during driving is suppressed. Further, when the present invention is applied as a display element, the area of a pixel to be driven effectively can be increased, and the aperture ratio is improved.

【0149】加えて、上記第六の態様の素子では、実駆
動領域間ないしは画素間に対応する、配向制御層15a
及び対向する配向制御層15bの材料や処理方法を選択
し、好ましくは対向面の表面電位の差を前述のように設
定することで、これら実駆動領域間ないしは画素間が暗
状態が示されるように同領域での液晶分子の位置を固定
化させる。こうして、基板12a及び12bのいずれに
おいても、実駆動領域間に対応して金属等からなる遮光
部材を設けることなく、表示面での反射率が抑制され、
コントラストの向上がなされる。この効果をより顕著に
すべく、図8に示すような配向制御層15aを、そのラ
イン部が同図の電極ストライプ13aのラインと同方向
に加えてこれと垂直な方向で、対向する基板(12b)
側の電極ストライプ(13b)のライン間に対応するよ
うな格子状パターンとし、また図10に示すような配向
制御層15bを、そのライン部が同図の電極ストライプ
13bのライン方向と垂直方向に加えて、電極ストライ
プ13bのライン方向と同方向であり、電極ストライプ
13bのライン間に対応するような格子状パターンとす
ることが特に好ましい。
In addition, in the device of the sixth aspect, the alignment control layer 15a corresponding to between the actual driving regions or between the pixels.
By selecting the material and processing method of the facing alignment control layer 15b and preferably setting the difference in surface potential of the facing surface as described above, a dark state is shown between these actual driving regions or between the pixels. Then, the positions of the liquid crystal molecules in the same region are fixed. In this manner, in both the substrates 12a and 12b, the reflectance on the display surface is suppressed without providing a light-shielding member made of metal or the like between the actual driving regions,
The contrast is improved. In order to make this effect more conspicuous, an orientation control layer 15a as shown in FIG. 8 is added to a substrate (FIG. 8) having a line portion in the same direction as that of the electrode stripe 13a in FIG. 12b)
A grid-like pattern corresponding to the space between the lines of the electrode stripe (13b) on the side is formed, and the alignment control layer 15b as shown in FIG. In addition, it is particularly preferable to form a grid pattern that is in the same direction as the line direction of the electrode stripe 13b and that corresponds to the space between the lines of the electrode stripe 13b.

【0150】上記構造の素子においても、前述の第二、
第三の態様のように配向制御層15a、15bの夫々の
ライン間の層14a、14bの表面を層14a、14b
と別の薄層により、被覆して、配向制御層15a、15
bの表面と比較して一軸配向規制力が弱く、液晶分子に
対する作用が低減されたようにすることもできる。
In the element having the above structure, the second and third elements described above are used.
As in the third embodiment, the surfaces of the layers 14a and 14b between the respective lines of the orientation control layers 15a and 15b are changed to the layers 14a and 14b.
And another orientation control layer 15a, 15
The uniaxial alignment regulating force is weaker than that of the surface b, so that the action on the liquid crystal molecules can be reduced.

【0151】このような第五及び第六の実施態様による
素子は、両基板の電極12a及び12bがマトリックス
電極構造を形成し、パターン表示、パターン露光が可能
となり、例えば、パーソナルコンピューター、ワークス
テーション等のディスプレイ、プリンター用等のライト
パルブとして好適に用いられる。
In the device according to the fifth and sixth embodiments, the electrodes 12a and 12b of both substrates form a matrix electrode structure, and can perform pattern display and pattern exposure. It is suitably used as a light bulb for displays, printers and the like.

【0152】尚、第五及び第六の実施態様では、より良
好な配向状態を得るために、配向制御層15a、及び1
5bを電極13a、13bの交差する上述した実駆動領
域ないしは画素内にも設けることもできる。このような
実駆動領域ないしは画素内に設ける配向制御層は、その
厚みを好ましくは上記範囲(50〜5000Å)内でよ
り大きくし、より好ましくは500Å以上とし、当該配
向制御層に対応する液晶領域に加わる電圧を抑制し当該
液晶領域を完全に駆動しないようにして、電極13a、
13bの交差する部分全体での液晶の駆動特性を良好に
する。
In the fifth and sixth embodiments, in order to obtain a better alignment state, the alignment control layers 15a and 15
5b can also be provided in the above-described actual driving area or pixel where the electrodes 13a and 13b intersect. The thickness of the alignment control layer provided in the actual driving region or the pixel is preferably set to be larger in the above range (50 to 5000 °), more preferably 500 ° or more, and the liquid crystal region corresponding to the alignment control layer is set. To prevent the liquid crystal region from being completely driven by controlling the voltage applied to the electrodes 13a,
The drive characteristics of the liquid crystal in the entire intersection of 13b are improved.

【0153】本発明の液晶素子の駆動法としては、例え
ば、特開昭59−193426号公報、特開昭59−1
93427号公報、特開昭60−156046号公報、
特開昭60−156047号公報等に記載の駆動法を用
いることができる。
The driving method of the liquid crystal element of the present invention is described in, for example, JP-A-59-193426 and JP-A-59-1.
93427, JP-A-60-156046,
The driving method described in JP-A-60-156047 can be used.

【0154】以下、図面を参照して、本発明の液晶素子
における単純マトリックス駆動とその際に重要となる駆
動特性について詳述する。
Hereinafter, simple matrix driving in the liquid crystal element of the present invention and important driving characteristics will be described in detail with reference to the drawings.

【0155】図11は、液晶素子におけるマトリクス電
極の配置の一例を示す平面図である。液晶素子(パネ
ル)51には、走査電極群52の走査線(S1 〜Sm
と情報電極群53のデータ線(I1 〜In )とが互いに
交差して配線され、走査線とデータ線との間には液晶が
配置されている。そして、走査線とデータ線の各交差部
が一表示単位である画素となり、走査線とデータ線から
電圧が印加され液晶の駆動がなされる。尚、特に前述の
第三及び第四の実施態様では、基板12a、12bの夫
々に設けられた電極13a、13bが、同図に示す電極
52、53のいずれかに相当することになる。
FIG. 11 is a plan view showing an example of the arrangement of matrix electrodes in a liquid crystal element. The scanning lines (S 1 to S m ) of the scanning electrode group 52 are provided on the liquid crystal element (panel) 51.
A data line of the information electrode group 53 (I 1 ~I n) and are wired to cross each other, a liquid crystal is disposed between the scanning lines and data lines. Then, each intersection of the scanning line and the data line becomes a pixel as one display unit, and a voltage is applied from the scanning line and the data line to drive the liquid crystal. In the third and fourth embodiments, the electrodes 13a and 13b provided on the substrates 12a and 12b respectively correspond to the electrodes 52 and 53 shown in FIG.

【0156】図12、13は、図11に示すマトリック
ス電極構造において採用する駆動法(マルチプレックス
駆動)の波形の一例である。図12に示す駆動波形は、
走査ライン側を基準にして、+側の極性で黒表示させる
ような設定とし、黒表示側をリセット方向とした、リセ
ット書き込み型の波形である。S0は走査線に印加する
走査信号波形を、I1 はデータ線に印加する情報信号波
形(白表示波形)、I2 はデータ線に印加する情報信号
波形(黒表示波形)を表している。また、図中(S0
1 )と(S0 −I2 )は選択された画素に印加される
電圧波形で、電圧(S0 −I1 )が印加された画素は白
表示状態をとなり、電圧(S0 −I2 )が印加された画
素は黒表示状態となる(前述用のようにリセットを黒表
示側とする)。
FIGS. 12 and 13 show examples of waveforms of the driving method (multiplex driving) employed in the matrix electrode structure shown in FIG. The driving waveform shown in FIG.
This is a reset write type waveform in which black display is set with a positive polarity with respect to the scanning line side and the reset direction is set on the black display side. S 0 indicates a scanning signal waveform applied to the scanning line, I 1 indicates an information signal waveform applied to the data line (white display waveform), and I 2 indicates an information signal waveform applied to the data line (black display waveform). . In the figure, (S 0
I 1 ) and (S 0 -I 2 ) are voltage waveforms applied to the selected pixel, and the pixel to which the voltage (S 0 -I 1 ) is applied becomes white display state, and the voltage (S 0 -I The pixel to which 2 ) is applied enters a black display state (the reset is set to the black display side as described above).

【0157】図13における(S2 −I0 )と(S3
0 )は、図12に示す駆動波形で、例えば同一データ
線上で連続する4画素に「白、白、黒、黒」表示を行っ
た時の第2番目の画素と第3番目の画素に印加される時
経列波形である。
In FIG. 13, (S 2 −I 0 ) and (S 3
I 0 ) is a driving waveform shown in FIG. 12. For example, the second pixel and the third pixel when “white, white, black, black” is displayed on four consecutive pixels on the same data line It is a time-lapse waveform applied.

【0158】図12、13に示す駆動波形では、選択さ
れた走査線上の画素に印加される書き込みパルス幅Δt
に対し、1ラインクリアのリセットパルスが5/2Δt
に設定され、また書き込みパルスの後にリセットパルス
側を補助するパルスが1/2Δt存在している。このた
め、図12、13で示される駆動波形では1ライン走査
時間(lH)は4Δt分となる。但し、図13の様に走
査波形を1ラインごとに重なり合う時間を設けずに走査
する他に、2以上の走査線(例えば隣接する走査線)の
走査波形の出力に重なり合う時間を設け(例えば、2Δ
t分)実用上の1ライン走査時問(lH)を短く(例え
ば、2Δtに)することも可能である。
In the driving waveforms shown in FIGS. 12 and 13, the write pulse width Δt applied to the pixels on the selected scanning line
In contrast, the reset pulse for clearing one line is 5 / 2Δt
, And a pulse that assists the reset pulse side after the write pulse is ΔΔt. Therefore, in the driving waveforms shown in FIGS. 12 and 13, the one-line scanning time (1H) is 4Δt minutes. However, as shown in FIG. 13, in addition to scanning without providing a time period in which the scanning waveforms overlap each other, a time period in which the scanning waveforms of two or more scanning lines (for example, adjacent scanning lines) overlap is provided (for example, 2Δ
It is also possible to shorten the practical one-line scanning time (1H) (for example, to 2Δt).

【0159】図12、13に示した駆動波形の各パラメ
ータ走査信号電圧Vs 、情報信号VI 、駆動電圧V
op(Vs +VI )、(バイアス比:VI /(Vs +V
I ))、Δtの値は使用する液晶材料のスイッチング特
性によつて決定される。
Each parameter scanning signal voltage V s , information signal V I , and drive voltage V of the drive waveforms shown in FIGS.
op (V s + V I ), (Bias ratio: V I / (V s + V
I )), The value of Δt is determined by the switching characteristics of the liquid crystal material used.

【0160】図14は、図12で示した駆動波形を用い
て、上述のバイアス比を1/3.4に固定し、また駆動
電圧Vop(Vs +VI )を20Vで一定にし、パルス幅
Δtを変化させた際の、該当画素における駆動波形印加
後(選択印加後)の最終的な透過率Tの変化を示したも
のである。
FIG. 14 shows a case where the above-mentioned bias ratio is fixed at 1 / 3.4 using the driving waveform shown in FIG. 12, the driving voltage V op (V s + V I ) is fixed at 20 V, and This shows a final change in the transmittance T after the application of the drive waveform (after the selective application) in the corresponding pixel when the width Δt is changed.

【0161】同図において、実線は、白波形(S0 −I
1 )(黒消去(リセット)白書き込み)、破線は、黒波
形(S0 −I2 )(黒消去(リセット)保持)が印加さ
れた場合のものである。実線の白波形(S0 −I1 )を
印加する場合では、該当画素の波形が印加される前状態
が黒状態になっており、Δt1 以上のパルス幅で完全に
白状態への書き込みが出来るようになり、Δt2 より大
きなΔtでは、再び白状態への書き込みが出来なくなっ
ている(例えば図12に示した白表示波形(S0 −I
1 )のWのパルスに後続する逆極性の補助のパルスの印
加により再度黒状態となる)。また、破線の黒波形(S
0 −I2 )では、該当画素の波形が印加される前状態が
反対の白状態になっており、Δt3 以上のパルス幅で完
全に黒状態への書込み及び保持が実現されており、Δt
4 より大きなΔtでは、黒状態の保持が出来なくなって
いる(図12に示した黒表示波形(S0 −I2 )のBの
パルスに後続する逆極性の保持パルスの印加自体で白状
態となる)。
In the figure, the solid line indicates the white waveform (S 0 -I
1) (black erase (reset) write white), the broken line is for the case the black waveform (S 0 -I 2) to (black erase (reset) retention) is applied. When a solid white waveform (S 0 -I 1 ) is applied, the state before the waveform of the pixel is applied is a black state, and writing to the white state completely with a pulse width of Δt 1 or more is not possible. When Δt is larger than Δt 2 , writing to the white state cannot be performed again (for example, the white display waveform (S 0 -I shown in FIG. 12).
The black state is restored by the application of a reverse polarity auxiliary pulse following the W pulse of 1 )). In addition, a black waveform (S
0 -I 2 ), the state before the waveform of the pixel is applied is the opposite white state, and writing and holding to the black state are completely realized with a pulse width of Δt 3 or more, and Δt
At Δt greater than 4 , the black state cannot be maintained (the white state is achieved by the application of the reverse polarity holding pulse subsequent to the B pulse of the black display waveform (S 0 -I 2 ) shown in FIG. 12). Become).

【0162】通常、Δt3 <Δt1 なので、Δt1 を閾
値パルス幅と呼び、Δt2 かΔt4の小さい方(この図
14の場合Δt4 )をクロストークパルス幅と呼ぶ。
(Δt2 を白クロストークパルス幅、Δt4 を黒クロス
トークパルス幅とも呼ぶ。)
[0162] Usually, since Δt 3 <Δt 1, referred to Delta] t 1 with a threshold pulse width, smaller Delta] t 2 or Delta] t 4 (if Delta] t 4 in FIG. 14) is referred to as a crosstalk pulse width.
(Δt 2 is also called a white crosstalk pulse width, and Δt 4 is also called a black crosstalk pulse width.)

【0163】閾値パルス幅とクロストークパルス幅の間
のパルス幅を持った駆動波形によりマトリックス駆動が
なされる、白表示波形(図12に示した白表示波形(S
0 −I1 ))による確実な白表示、及び黒波形(図12
に示した黒表示波形(S0 −I2 ))による確実な黒表
示が可能となり、情報信号側の極性の差だけで白及び黒
の良好な画像表示が出来る。
A white display waveform (the white display waveform (S) shown in FIG. 12 where matrix driving is performed by a drive waveform having a pulse width between the threshold pulse width and the crosstalk pulse width.
0 -I 1 )), a reliable white display and a black waveform (FIG. 12).
The black display waveform (S 0 -I 2 ) shown in ( 1 ) above enables reliable black display, and excellent white and black image display can be performed only by the difference in polarity on the information signal side.

【0164】上述のバイアス比を大きくすることによ
り、Δt2 やΔt4 のクロストークパルス幅の値を大き
くすることは可能であるが、バイアス比を増すことは情
報信号の振幅を大きくすることを意味し、画質的にはち
らつきの増大、コントラストの低下を招き好ましくな
い。我々の検討ではバイアス比1/3〜1/5程度が適
当であった。
By increasing the above-mentioned bias ratio, it is possible to increase the value of the crosstalk pulse width of Δt 2 or Δt 4. However, increasing the bias ratio requires increasing the amplitude of the information signal. This means that image quality is not preferable because it causes an increase in flicker and a decrease in contrast. In our study, a bias ratio of about 1/3 to 1/5 was appropriate.

【0165】このような駆動特性に関して、駆動条件の
設定にどの程度の余裕があるかについての特性を駆動マ
ージンと呼ぶが、これを定量的に評価するための指標と
して、上述の閾値パルス幅Δt1 とクロストークパルス
幅Δt4 (場合によってはΔt2 )の値の中心値からの
幅を比率で表すパラメータ「M2」を用いる事ができ
る。
With respect to such driving characteristics, a characteristic of how much margin is provided for setting driving conditions is called a driving margin. As an index for quantitatively evaluating the driving margin, the above-described threshold pulse width Δt is used. A parameter “M2” representing the width of the value of 1 and the crosstalk pulse width Δt 4 (or Δt 2 in some cases) from the center value can be used.

【0166】[0166]

【数4】M2=1/2(Δt4 −Δt1 )/1/2(Δ
4 十Δt1
M2 = 1/2 (Δt 4 −Δt 1 ) / 1/2 (Δ
t 4 ten Δt 1)

【0167】ある一定温度において、上述のように情報
信号の2通りの向きによって選択画素に黒及び白の2状
態を書き込むことが可能であり、また非選択画素はその
黒または白の状態を保持することが可能である駆動マー
ジンは、液晶材料及び素子構成によって差があり、特有
なものである。また、環境温度の変化によってもそれら
駆動マージンは異なるため、実際の液晶表示装置では、
液晶材料、素子構成や環境温度にたいして最適な駆動条
件を設定しておく必要がある。上記の駆動マージンパラ
メータM2が大きいほど表示素子として当然有利であ
る。
At a certain temperature, two states of black and white can be written to the selected pixel according to the two directions of the information signal as described above, and the non-selected pixels maintain the black or white state. The drive margin that can be performed differs depending on the liquid crystal material and the element configuration, and is unique. In addition, since the drive margins are different depending on the change in the environmental temperature, in an actual liquid crystal display device,
It is necessary to set optimal driving conditions for the liquid crystal material, element configuration, and environmental temperature. The larger the drive margin parameter M2 is, of course, the more advantageous the display element is.

【0168】尚、図14に示す駆動特性(駆動マージ
ン)の評価については、駆動電圧Vopを固定し、パルス
幅Δtを変化させたが、反対にパルス幅Δtを固定し、
駆動電圧Vopを変化させても良いし、両方のパラメータ
を変化させても良い。
In the evaluation of the driving characteristics (driving margin) shown in FIG. 14, the driving voltage V op was fixed and the pulse width Δt was changed.
The drive voltage V op may be changed, or both parameters may be changed.

【0169】又、本発明の液晶素子は、アクティブマト
リクスタイプの素子にも適用することができる。即ち、
一方の基板においてマトリクス状に複数の画素電極が設
けられ、各画素電極に対応して二端子又は三端子型のス
イッチング素子が配置され、好ましくはスイッチング素
子の少なくとも一方向の配列に沿うように少なくとも一
方の基板に前述した感光性材料による強い一軸配向規制
力を付与した第一の領域を形成し、前述の例えば図3〜
5に示すように配向状態を形成することができる。
The liquid crystal element of the present invention can be applied to an active matrix type element. That is,
A plurality of pixel electrodes are provided in a matrix on one substrate, and a two-terminal or three-terminal switching element is arranged corresponding to each pixel electrode, and is preferably at least arranged along an array of the switching elements in at least one direction. One of the substrates is provided with a first region provided with a strong uniaxial alignment regulating force by the photosensitive material described above, and the first region is formed, for example, as shown in FIGS.
An alignment state can be formed as shown in FIG.

【0170】[0170]

【実施例】以下、具体的な実施例において本発明を詳細
に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるもの
ではない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific examples, but the present invention is not limited to the following examples.

【0171】実施例1 ・液晶組成物の調整 下記の液晶性化合物(A)〜(E)を使用し液晶組成物
LC−1を調整した。
Example 1 Preparation of Liquid Crystal Composition Liquid crystal composition LC-1 was prepared using the following liquid crystal compounds (A) to (E).

【0172】[0172]

【化19】 Embedded image

【0173】重量比:化合物A/B/C/D/E=45
/15/30/5/2 物性パラメータを以下に示す。
Weight ratio: Compound A / B / C / D / E = 45
/ 15/30/5/2 The physical property parameters are shown below.

【0174】[0174]

【数5】 (Equation 5)

【0175】感光性ポリイミド樹脂組成物の調整 撹拌機、窒素導入管、塩化カルシウム管を付した排出
管、温度計を付けた50mlの4つ口フラスコをあらか
じめ窒素ガスで置換した。このフラスコに、窒素気流下
で下記式で示されるジアミン1.85g(5.0mmo
l)を仕込み、特級N,N−ジメチルアセトアミド15
mlに溶解させた。これに無水ピロメリット酸1.09
g(5.0mmol)を固体のまま加え、反応容器壁に
ついた固形分を特級N,N−ジメチルアセトアミド5m
lで洗浄した。その後30℃で5時間反応させた後、反
応溶液をメタノール中に投入し、析出したポリアミド酸
をろ過後減圧乾燥させた。
Preparation of Photosensitive Polyimide Resin Composition A 50 ml four-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen inlet tube, a discharge tube equipped with a calcium chloride tube, and a thermometer was previously replaced with nitrogen gas. 1.85 g (5.0 mmol) of a diamine represented by the following formula was added to this flask under a nitrogen stream.
l) and charged with special grade N, N-dimethylacetamide 15
was dissolved in ml. 1.09 pyromellitic anhydride
g (5.0 mmol) as a solid was added, and the solid content on the reaction vessel wall was reduced to a special grade N, N-dimethylacetamide 5m
l. Then, after reacting at 30 ° C. for 5 hours, the reaction solution was poured into methanol, and the precipitated polyamic acid was filtered and dried under reduced pressure.

【0176】[0176]

【化20】 Embedded image

【0177】得られた反応物1.35gをジメチルアセ
トアミド8.65gに溶解させ固形分濃度13.5%の
ボリアミド酸溶液(A)を得た。
1.35 g of the obtained reaction product was dissolved in 8.65 g of dimethylacetamide to obtain a polyamic acid solution (A) having a solid concentration of 13.5%.

【0178】撹件機、窒素導入管、塩化カルシウム管を
付した排出管、温度計を付けた300mlの4つ口フラ
スコをあらかじめ窒素ガスで置換した。このフラスコ
に、先に合成したポリアミド酸溶液(A)10g(2.
36mmol)を仕込み、特級N,N−ジメチルアセト
アミド16.74gを加えて溶液(B)を得た。一方窒
素気流下にて、光重合開始剤イルガキュア651(チバ
ガイギー社製)5.7gと増感剤ダイトーキュアPAA
(大東化学工業所社製)2.85gを、特級N,N−ジ
メチルアセトアミド17.lgで溶解させた溶液(C)
を作製した。
A 300 ml four-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen inlet tube, a discharge tube equipped with a calcium chloride tube, and a thermometer was previously replaced with nitrogen gas. In this flask, 10 g of the previously synthesized polyamic acid solution (A) (2.
36 mmol), and 16.74 g of special grade N, N-dimethylacetamide was added to obtain a solution (B). On the other hand, under a nitrogen stream, 5.7 g of a photopolymerization initiator Irgacure 651 (manufactured by Ciba Geigy) and a sensitizer Dytocure PAA
2.85 g (manufactured by Daito Chemical Industry Co., Ltd.) was treated with special grade N, N-dimethylacetamide Solution dissolved in Ig (C)
Was prepared.

【0179】先に得られた溶液(B)に溶液(C)を
0.26g添加し、超音波中にて混合させ、次いで、5
μm孔のフィルタを用いて加圧ろ過し、固形分濃度が5
3%(ポリアミド酸の固形分濃度が5.0%)の感光性
ポリイミド樹脂組成物(PI−A)を作成した。
To the solution (B) obtained above, 0.26 g of the solution (C) was added and mixed in an ultrasonic wave.
Pressure filtration using a filter with a pore size of
A photosensitive polyimide resin composition (PI-A) having a concentration of 3% (the solid content concentration of the polyamic acid was 5.0%) was prepared.

【0180】セルの作成 実施例で使用するマトリクスセル(単純マトリクスタイ
プのセル)を以下の如く作成した。
Preparation of Cell A matrix cell (simple matrix type cell) used in the embodiment was prepared as follows.

【0181】セルA ここでは、図7に示す断面構造のセル(空セル)を作成
した。透明電極としてストライプパターンのITO膜
(膜厚約70nm、1ラインの幅16μm、隣接ライン
間の間隔4μm)が形成された1.1mm厚の一対のガ
ラス基板を用意した。
Cell A Here, a cell (empty cell) having the cross-sectional structure shown in FIG. 7 was prepared. A pair of 1.1 mm-thick glass substrates on which a stripe-patterned ITO film (thickness: about 70 nm, line width: 16 μm, interval between adjacent lines: 4 μm) was formed as a transparent electrode was prepared.

【0182】このガラス基板の一方に、ラダー型のポリ
シロキサンのエタノール溶液をスピンコート法により塗
布し、その後、80℃、5分間の前乾燥を行なった後、
200℃、1時間加熱乾燥を施し、膜厚は3nmのポリ
シロキサン層を得た。該ポリシロキサン層上に、先に調
整した感光性ポリイミド樹脂組成物(PI−A)をスピ
ンコート法により塗布し、その後100℃、5分間の前
乾燥を行なった。
On one side of this glass substrate, an ethanol solution of ladder-type polysiloxane was applied by spin coating, followed by pre-drying at 80 ° C. for 5 minutes.
Heat drying was performed at 200 ° C. for one hour to obtain a polysiloxane layer having a thickness of 3 nm. The previously prepared photosensitive polyimide resin composition (PI-A) was applied onto the polysiloxane layer by spin coating, and then pre-dried at 100 ° C. for 5 minutes.

【0183】次いで、上記ポリイミド膜上に、マスク幅
16μm、間隔4μmのストライプ状のマスクパターン
を、そのマスク部分が当該基板のITO膜パターンのラ
イン上に対応するように配置した。続いて、高圧水銀ラ
ンプを用い、波長254nmにおける光エネルギー量が
1.44J/cm2 となるUV強度にて露光した。次い
で、ジメチルホルムアミド/エタノール=5/5の現像
液を用い15秒間現像を行ない、引き続き、エタノール
中で洗浄し基板を乾燥させた。その後、200℃、1時
間加熱焼成を施し、基板上にITO膜のライン間に対応
してストライプ状のポリイミド膜が50nm存在する部
分(幅4μm)とITO膜のラインに対応してまったく
存在しない部分(幅16μm)からなるポリイミド膜パ
ターンを得た。
Next, a stripe-shaped mask pattern having a mask width of 16 μm and an interval of 4 μm was arranged on the polyimide film so that the mask portions corresponded to the lines of the ITO film pattern on the substrate. Subsequently, exposure was performed using a high-pressure mercury lamp at a UV intensity at which the amount of light energy at a wavelength of 254 nm was 1.44 J / cm 2 . Next, development was performed for 15 seconds using a developing solution of dimethylformamide / ethanol = 5/5, followed by washing in ethanol and drying the substrate. Thereafter, the substrate is heated and baked at 200 ° C. for one hour, and a portion (width 4 μm) in which a stripe-shaped polyimide film exists on the substrate corresponding to a distance between the ITO film lines and a line corresponding to the ITO film does not exist at all. A polyimide film pattern consisting of portions (width 16 μm) was obtained.

【0184】続いて、当該基板上のポリイミドに対して
一軸配向処理としてナイロン布によるラビング処理を施
した。ラビング処理の条件は、径10cmのロールにナ
イロン(NF−77/帝人製)を貼り付けたラビングロ
ールを用い、押し込み量0.3mm、送り速度10cm
/sec、回転数1000rpm.、送り回数4回とし
た。ラビング処理の方向は、ポリイミド膜のストライプ
方向と垂直な方向に設定した。
Subsequently, the polyimide on the substrate was subjected to a rubbing treatment with a nylon cloth as a uniaxial orientation treatment. The conditions of the rubbing treatment were as follows: using a rubbing roll in which nylon (NF-77 / manufactured by Teijin) was attached to a roll having a diameter of 10 cm, a pushing amount of 0.3 mm, and a feeding speed of 10 cm.
/ Sec, rotation speed 1000 rpm. The number of times of feeding was four times. The direction of the rubbing treatment was set in a direction perpendicular to the stripe direction of the polyimide film.

【0185】他方のガラス基板に、ラダー型のポリシロ
キサンのエタノール溶液をスピンコート法により塗布し
た。その後、80℃、5分間の前乾燥を行なった後、2
00℃、1時間加熱乾燥を施し、膜厚3nmのボリシロ
キサン層を得た。
A ladder-type polysiloxane ethanol solution was applied to the other glass substrate by spin coating. Then, after pre-drying at 80 ° C. for 5 minutes,
Heat drying was performed at 00 ° C. for 1 hour to obtain a borosiloxane layer having a thickness of 3 nm.

【0186】続いて一方の基板(ポリイミドを塗布した
側の基板)上にスペーサーとして、平均粒径2.0μm
のシリカビーズを散布し、他方の基板を、各基板の電極
が直交しマトリクス電極配置(図11に示すような配
置)となるように重ねあわせ、図7に示すような断面構
造のセル(空セル)を作成した。このように作成された
セルの実駆動領域(両基板の電極が交差する部分)にお
ける絶縁膜(ポリシロキサン層)の合計膜厚は6nmで
あった。
Subsequently, a spacer having an average particle size of 2.0 μm was formed on one of the substrates (the substrate on which the polyimide was applied) as a spacer.
And the other substrate is overlapped so that the electrodes of each substrate are orthogonal to each other and have a matrix electrode arrangement (arrangement as shown in FIG. 11), and a cell (empty) having a sectional structure as shown in FIG. Cell). The total thickness of the insulating film (polysiloxane layer) in the actual driving region (the portion where the electrodes of both substrates intersect) of the cell thus formed was 6 nm.

【0187】セルB 透明電極としてストライプパターンのITO膜(膜厚約
70nm、1ラインの幅16μm、隣接ライン間の間隔
4μm)が形成された1.1mm厚の一対のガラス基板
を用意した。
Cell B A pair of 1.1 mm-thick glass substrates having a stripe-patterned ITO film (about 70 nm in thickness, 16 μm in width of one line, and 4 μm in space between adjacent lines) formed as transparent electrodes were prepared.

【0188】このガラス基板の一方に、ラダー型のポリ
シロキサンのエタノール溶液をスピンコート法により塗
布し、その後、80℃、5分間の前乾操を行なった後、
200℃、1時間加熱乾燥を施し、膜厚は3nmのポリ
シロキサン層を得た。該ポリシロキサン層上に、下記繰
り返し単位を有するポリイミド(前駆体)をスピンコー
ト法により塗布し、その後、80℃、5分間の前乾燥を
行なった後、200℃で1時間加熱焼成を施し膜厚5n
mのポリイミド被膜を得た。
A ladder-type polysiloxane ethanol solution was applied to one of the glass substrates by spin coating, followed by pre-drying at 80 ° C. for 5 minutes.
Heat drying was performed at 200 ° C. for one hour to obtain a polysiloxane layer having a thickness of 3 nm. On the polysiloxane layer, a polyimide (precursor) having the following repeating unit is applied by spin coating, then pre-dried at 80 ° C. for 5 minutes, and then baked at 200 ° C. for 1 hour. 5n thick
m was obtained.

【0189】[0189]

【化21】 Embedded image

【0190】続いて、当該基板上のポリイミドに対して
セルAの場合と同様の方法及び条件により、一軸配向処
理としてラビング処理を施した。他方のガラス基板に、
ラダー型のポリシロキサンのエタノール溶液をスピンコ
ート法により塗布した。その後、80℃、5分間の前乾
燥を行なった後、200℃、1時間加熱乾燥を施し、膜
厚3nmのポリシロキサン層を得た。
Subsequently, the polyimide on the substrate was subjected to a rubbing treatment as a uniaxial orientation treatment by the same method and under the same conditions as in the case of the cell A. On the other glass substrate,
A ladder-type polysiloxane ethanol solution was applied by a spin coating method. After that, pre-drying was performed at 80 ° C. for 5 minutes, and then heat drying was performed at 200 ° C. for 1 hour to obtain a polysiloxane layer having a thickness of 3 nm.

【0191】続いて、一方の基板(ポリイミドを塗布し
た側の基板)上にスペーサーとして、平均粒径2.0μ
mのシリカビーズを散布し、他方の基板を、各基板の電
極が直交し、マトリクス電極配置(図11に示すような
配置)となるように重ねあわせ、セル(空セル)を作成
した。
Subsequently, a spacer having an average particle size of 2.0 μm was formed on one of the substrates (the substrate on which polyimide was coated) as a spacer.
m silica beads were scattered, and the other substrate was overlapped such that the electrodes of each substrate were orthogonal to each other and arranged in a matrix electrode arrangement (arrangement as shown in FIG. 11) to form a cell (empty cell).

【0192】このように作成されたセルの実駆動領域
(両基板の電極が交差する部分)における絶縁膜(ポリ
シロキサン層とポリイミド膜)の合計膜厚は1lnmで
あった。
The total thickness of the insulating film (polysiloxane layer and polyimide film) in the actual driving region (the portion where the electrodes of both substrates cross) of the cell thus formed was 1 lnm.

【0193】セルC ポリイミド膜の膜厚を2nmと設定することを除いて、
セルCと同様の方法及び条件でセル(空セル)を作成し
た。作成されたセルの実駆動領域(両基板の電極が交差
する部分)における絶縁膜(ポリシロキサン層とポリイ
ミド膜)の合計膜厚は8nmであった。
Cell C Except that the thickness of the polyimide film was set to 2 nm,
A cell (empty cell) was prepared in the same manner and under the same conditions as the cell C. The total thickness of the insulating films (polysiloxane layer and polyimide film) in the actual driving region (the portion where the electrodes of both substrates intersect) of the prepared cell was 8 nm.

【0194】セルD 透明電極としてストライプパターンのITO膜(膜厚約
70nm、1ラインの幅16μm、隣接ライン間の間隔
4μm)が形成された1.1mm厚の一対のガラス基板
を用意した。
Cell D A pair of 1.1 mm-thick glass substrates on which a stripe-patterned ITO film (thickness: about 70 nm, line width: 16 μm, interval between adjacent lines: 4 μm) was formed as a transparent electrode was prepared.

【0195】これらガラス基板に、ラダー型のポリシロ
キサンのエタノール溶液をスピンコート法により塗布
し、その後、80℃、5分間の前乾燥を行なった後、2
00℃、1時間の加熱乾燥を施し、膜厚は3nmのポリ
シロキサン層を得た。続いて、これら基板のポリシロキ
サン層に、セルAと同様の方法及び条件により一軸配向
処理としてラビング処理を施した。
A ladder-type polysiloxane ethanol solution was applied to these glass substrates by spin coating, followed by pre-drying at 80 ° C. for 5 minutes.
Heat drying was performed at 00 ° C. for 1 hour to obtain a polysiloxane layer having a thickness of 3 nm. Subsequently, the polysiloxane layers of these substrates were subjected to a rubbing treatment as a uniaxial orientation treatment in the same manner and under the same conditions as for the cell A.

【0196】次いで、一方の基板(ラビング処理を施し
た側の基板)上にスペーサーとして、平均粒径2.0μ
mのシリカビーズを散布し、他方の基板を、各基板の電
極が直交しマトリクス電極配置(図11に示すような配
置)となるように重ねあわせ、セル(空セル)を作成し
た。尚、両基板のラビング処理の方向が同方向、平行と
なるように設定した。
Next, a spacer having a mean particle size of 2.0 μm was formed on one of the substrates (the substrate on the side subjected to the rubbing treatment) as a spacer.
m m silica beads were scattered, and the other substrate was overlapped so that the electrodes of each substrate were orthogonal to each other in a matrix electrode arrangement (arrangement as shown in FIG. 11) to form a cell (empty cell). The rubbing directions of the two substrates were set to be the same and parallel.

【0197】このように作成されたセルの実駆動領域
(両基板の電極が交差する部分)における絶縁膜(ポリ
シロキサン層)の合計膜厚は6nmであった。尚、セル
AからDのサイズは2.5cm×3.5cmとした。
The total thickness of the insulating film (polysiloxane layer) in the actual driving region (the portion where the electrodes of both substrates intersect) of the cell thus formed was 6 nm. Note that the size of the cells A to D was 2.5 cm × 3.5 cm.

【0198】上記に示したプロセスで作成した各セルA
〜Dに液晶組成物LC−1を等方相の温度にて注入し、
液晶をカイラルスメクティック液晶相を示す温度まで冷
却し、双安定性を示すカイラルスメクティック液晶素子
サンプルA〜Dを作製した。この液晶の冷却過程を偏向
顕微鏡内で観察したところ、セルAでは、スメクティッ
クA相への転移温度付近から図3に示すようなバトネの
発生、成長による配向状態の形成過程が観察された。
Each cell A created by the process described above
To D, the liquid crystal composition LC-1 was injected at an isotropic phase temperature,
The liquid crystal was cooled to a temperature showing a chiral smectic liquid crystal phase, and chiral smectic liquid crystal element samples A to D showing bistability were produced. When the cooling process of the liquid crystal was observed with a deflection microscope, in the cell A, a process of forming an alignment state due to generation and growth of a battone as shown in FIG. 3 was observed from around the transition temperature to the smectic A phase.

【0199】これらサンプルに対して、(1)配向均一
性の評価、及び(2)M2マージン(M2)の評価を行
なった。 (1)配向均一性の評価 液晶素子にカイラルスメクティック液晶相の状態で電圧
を印加してカイラルスメクティック液晶を一方の状態に
スイッチングさせ、偏向顕微鏡により目視観測によっ
て、配向均一性の評価を行なった。結果を表1に示す。
The samples were evaluated for (1) the uniformity of orientation and (2) the M2 margin (M2). (1) Evaluation of alignment uniformity A voltage was applied to the liquid crystal element in the state of a chiral smectic liquid crystal phase to switch the chiral smectic liquid crystal to one state, and the alignment uniformity was evaluated by visual observation with a deflection microscope. Table 1 shows the results.

【0200】[0200]

【表1】 [Table 1]

【0201】(2)M2マージン(M2)の測定 M2マージンの測定方法を説明する。まず、クロスニコ
ルに配置された偏向板間にセルを設置し、図13に示す
駆動波形(Vop=20V、1/3.3バイアス、1/1
0デューティー)を用いて、M2マージンの測定を行な
った。印加パルス波形の長さΔtを変化させながら暗状
態(黒表示)と明状態(白表示)をそれぞれ書き込み、
明、暗それぞれの状態を書き込める印加パルス波形の長
さΔtの範囲が図15のようになった場合において、駆
動マージンパラメーターを
(2) Measurement of M2 Margin (M2) A method of measuring the M2 margin will be described. First, a cell is installed between the deflecting plates arranged in crossed Nicols, and a driving waveform (V op = 20 V, 1 / 3.3 bias, 1/1) shown in FIG.
(0 duty), the M2 margin was measured. A dark state (black display) and a bright state (white display) are written while changing the applied pulse waveform length Δt,
When the range of the applied pulse waveform length Δt in which the bright and dark states can be written becomes as shown in FIG.

【0202】[0202]

【数4】M2=(Δt4 −Δt1 )/(Δt4 +Δt
1 )とし、上記サンプルA〜Dについて温度を数点振っ
てM2マージンを評価した。結果を下記表2に示す。
M2 = (Δt 4 −Δt 1 ) / (Δt 4 + Δt)
1 ), and the M2 margin was evaluated by changing the temperature of the samples A to D by several points. The results are shown in Table 2 below.

【0203】[0203]

【表2】 [Table 2]

【0204】尚、素子Cについては正常にスイッチング
する領域のみ(良好な配向状態の領域のみ)のM2マー
ジン、素子Aについてはストライプ状のポリイミドが配
置されていない領域のM2マージンとした。又素子Dは
全面ランダム配向であったため駆動マージンは測定不能
であった。
The M2 margin of the element C is only the area where normal switching is performed (only the area in a good alignment state), and the M2 margin of the element A is the area where no striped polyimide is arranged. In addition, since the device D was randomly oriented, the drive margin could not be measured.

【0205】この結果から、素子Bについては、室温以
上におけるM2マージンは大きいものの、低温側での駆
動マージンが著しく悪くなっていることがわかる。これ
は低温側での反電場の影響によるものと予測される。一
方配向性の悪い素子Cに関しては、全体としてM2マー
ジンの値は小さいものの、素子Cは素子Bと比較して配
向膜厚(ポリイミド膜の厚み)が薄く配向制御層の電気
容量が大きいため、低温側でのマージンの減少量が小さ
くなっている。一方、素子Aは、両基板の電極が対向す
る領域、すなわち有効スイッチング領域にはポリイミド
が存在しないため配向制御層の電気容量が大きく、低温
側でのマージンの減少量が小さくなっている。
From this result, it can be seen that, for the element B, the M2 margin at room temperature or higher is large, but the drive margin on the low temperature side is significantly deteriorated. This is expected to be due to the effect of the anti-electric field on the low temperature side. On the other hand, with respect to the device C having poor orientation, although the value of the M2 margin is small as a whole, the device C has a smaller orientation film thickness (thickness of the polyimide film) and a larger electric capacity of the orientation control layer than the device B. The amount of decrease in the margin on the low temperature side is small. On the other hand, in the element A, since no polyimide exists in a region where the electrodes of both substrates are opposed to each other, that is, an effective switching region, the electric capacity of the orientation control layer is large, and the decrease in the margin on the low temperature side is small.

【0206】このように、基板に一軸配向規制力を有す
る配向制御層が存在する部分及び該配向制御層が存在し
ない部分とを混在させ、該配向制御層の部分に接する液
晶領域から配向状態を形成して均一な配向性を得て、更
に液晶の実駆動領域においてかかる一軸配向規制力を有
する配向制御層を存在させないことにより、良好な駆動
マージン特性を実現することができることが証明され
た。
As described above, the portion where the alignment control layer having the uniaxial alignment control force exists and the portion where the alignment control layer does not exist are mixed on the substrate, and the alignment state is changed from the liquid crystal region in contact with the portion of the alignment control layer. It has been proved that a good driving margin characteristic can be realized by forming a uniform alignment property by forming the liquid crystal layer and by eliminating the alignment control layer having the uniaxial alignment regulating force in the actual driving area of the liquid crystal.

【0207】実施例2 液晶組成物および感光性ポリイミド樹脂組成物として、
実施例1で用いた液晶組成物LC−1、感光性ポリイミ
ド樹脂組成物(PI−A)を用いて、実施例1と同様に
液晶素子を作製した。
Example 2 As a liquid crystal composition and a photosensitive polyimide resin composition,
Using the liquid crystal composition LC-1 and the photosensitive polyimide resin composition (PI-A) used in Example 1, a liquid crystal element was produced in the same manner as in Example 1.

【0208】セルの作成 実施例で使用するマトリクスセル(単純マトリクスタイ
プのセル)を以下の如く作成した。
Creation of Cell A matrix cell (simple matrix type cell) used in the embodiment was created as follows.

【0209】セルa ここでは、図7に示す断面構造のセル(空セル)を作成
した。透明電極としてストライプパターンのITO膜
(膜厚約70nm、1ラインの幅16μm、隣接ライン
間の間隔4μm)が形成された1.1mm厚の一対のガ
ラス基板を用意した。
Cell a Here, a cell (empty cell) having the sectional structure shown in FIG. 7 was prepared. A pair of 1.1 mm-thick glass substrates on which a stripe-patterned ITO film (thickness: about 70 nm, line width: 16 μm, interval between adjacent lines: 4 μm) was formed as a transparent electrode was prepared.

【0210】このガラス基板の一方に、ラダー型のポリ
シロキサンの母材中にアンチモンドープのSnOx 超微
粒子(粒径100Å)を重量比で30%添加し、分散さ
せた、固形分濃度10重量%のエタノール溶液をスピン
コート法により塗布し、その後、80℃、5分間の前乾
燥を行なった後、200℃、1時間加熱乾燥を施し、膜
厚は200nmの微粒子分散層を得た。該層上に、先に
調整した感光性ポリイミド樹脂組成物(PI−A)をス
ピンコート法により塗布し、その後100℃、5分間の
前乾操を行なった。
On one side of this glass substrate, 30% by weight of antimony-doped SnO x ultrafine particles (particle size: 100 °) was added and dispersed in a ladder-type polysiloxane base material, and the solid content concentration was 10% by weight. % Ethanol solution was applied by spin coating, followed by pre-drying at 80 ° C. for 5 minutes, followed by heat drying at 200 ° C. for 1 hour to obtain a fine particle dispersion layer having a film thickness of 200 nm. On the layer, the photosensitive polyimide resin composition (PI-A) prepared above was applied by spin coating, and then pre-drying was performed at 100 ° C. for 5 minutes.

【0211】次いで、上記ポリイミド膜上に、マスク幅
16μm、間隔4μmのストライプ状のマスクパターン
を、そのマスク部分が当該基板のITO膜パターンのラ
イン上に対応するように配置した。続いて、高圧水銀ラ
ンプを用い、波長254nmにおける光エネルギー量が
1.44J/cm2 となるUV強度にて露光した。次い
で、ジメチルホルムアミド/エタノール=5/5の現像
液を用い15秒間現像を行ない、引き続き、エタノール
中で洗浄し基板を乾燥させた。その後、200℃、1時
間加熱焼成を施し、基板上にITO膜のライン間に対応
してストライプ状のポリイミド膜が50nm存在する部
分(幅4μm)とITO膜のラインに対応してまったく
存在しない部分(幅16μm)からなるポリイミド膜パ
ターンを得た。
Next, a stripe-shaped mask pattern having a mask width of 16 μm and an interval of 4 μm was arranged on the polyimide film so that the mask portion corresponded to the line of the ITO film pattern on the substrate. Subsequently, exposure was performed using a high-pressure mercury lamp at a UV intensity at which the amount of light energy at a wavelength of 254 nm was 1.44 J / cm 2 . Next, development was performed for 15 seconds using a developing solution of dimethylformamide / ethanol = 5/5, followed by washing in ethanol and drying the substrate. Thereafter, the substrate is heated and baked at 200 ° C. for one hour, and a portion (width 4 μm) in which a stripe-shaped polyimide film exists on the substrate corresponding to a distance between the ITO film lines and a line corresponding to the ITO film does not exist at all. A polyimide film pattern consisting of portions (width 16 μm) was obtained.

【0212】続いて、当該基板上のポリイミドに対して
一軸配向処理としてナイロン布によるラビング処理を施
した。ラビング処理の条件は、径10cmのロールにナ
イロン(NF−77/帝人製)を貼り付けたラビングロ
ールを用い、押し込み量0.3mm、送り速度10cm
/sec、回転数1000rpm.、送り回数4回とし
た。ラビング処理の方向は、ポリイミド膜のストライプ
方向と垂直な方向に設定した。
Subsequently, the polyimide on the substrate was subjected to a rubbing treatment with a nylon cloth as a uniaxial orientation treatment. The conditions of the rubbing treatment were as follows: using a rubbing roll in which nylon (NF-77 / manufactured by Teijin) was attached to a roll having a diameter of 10 cm, a pushing amount of 0.3 mm, and a feeding speed of 10 cm.
/ Sec, rotation speed 1000 rpm. The number of times of feeding was four times. The direction of the rubbing treatment was set in a direction perpendicular to the stripe direction of the polyimide film.

【0213】他方のガラス基板に、ラダー型のポリシロ
キサンの母材中にアンチモンドープのSnOx超微粒子
(粒径100Å)を重量比で30%添加し、分散させ
た、固形分濃度10重量%のエタノール溶液をスピンコ
ート法により塗布した。その後、80℃、5分間の前乾
燥を行なった後、200℃、1時間加熱乾燥を施し、膜
厚200nmの微粒子分散層を得た。
On the other glass substrate, 30% by weight of antimony-doped SnOx ultrafine particles (particle size: 100 °) were added and dispersed in a ladder-type polysiloxane base material, and dispersed to obtain a solid content of 10% by weight. An ethanol solution was applied by a spin coating method. Thereafter, pre-drying was performed at 80 ° C. for 5 minutes, and then heat drying was performed at 200 ° C. for 1 hour to obtain a fine particle dispersion layer having a thickness of 200 nm.

【0214】続いて一方の基板(ポリイミドを塗布した
側の基板)上にスペーサーとして、平均粒径2.0μm
のシリカビーズを散布し、他方の基板を、各基板の電極
が直交しマトリクス電極配置(図11に示すような配
置)となるように重ねあわせ、図7に示すような断面構
造のセル(空セル)を作成した。
Subsequently, a spacer having an average particle size of 2.0 μm was formed on one of the substrates (the substrate on which polyimide was applied) as a spacer.
And the other substrate is overlapped so that the electrodes of each substrate are orthogonal to each other and have a matrix electrode arrangement (arrangement as shown in FIG. 11), and a cell (empty) having a sectional structure as shown in FIG. Cell).

【0215】セルb 微粒子分散層を形成するために用いるラダー型ポリシロ
キサンにおいて.母材中に分散させたアンチモンドープ
SnOx 超微粒子の重量比を30%から50%に変更し
た以外は、セルaと同様の方法及び条件でセル(空セ
ル)を作成した。
Cell b In the ladder type polysiloxane used for forming the fine particle dispersion layer. A cell (empty cell) was prepared in the same manner and under the same conditions as for the cell a, except that the weight ratio of the antimony-doped SnO x ultrafine particles dispersed in the base material was changed from 30% to 50%.

【0216】セルc ここでは、図9に示す断面構造のセル(空セル)を作成
した。透明電極としてストライプパターンのITO膜
(膜厚約70nm、1ラインの幅16μm、隣接ライン
間の間隔4μm)が形成された1.1mm厚の一対のガ
ラス基板を用意した。
Cell c Here, a cell (empty cell) having a sectional structure shown in FIG. 9 was prepared. A pair of 1.1 mm-thick glass substrates on which a stripe-patterned ITO film (thickness: about 70 nm, line width: 16 μm, interval between adjacent lines: 4 μm) was formed as a transparent electrode was prepared.

【0217】これらガラス基板の夫々に、ラダー型のポ
リシロキサンの母材中にアンチモンドープのSnOx
微粒子(粒径100Å)を重量比で30%添加し、分散
させた、固形分濃度10重量%のエタノール溶液をスピ
ンコート法により塗布し、その後、80℃、5分間の前
乾燥を行なった後、200℃、1時間加熱乾燥を施し、
膜厚は200nmの微粒子分散層を得た。該ポリシロキ
サン層上に、先に調整した感光性ポリイミド樹脂組成物
(PI−B)をスピンコート法により塗布し、その後1
00℃、5分間の前乾燥を行なった。
To each of these glass substrates, 30% by weight of antimony-doped SnO x ultrafine particles (particle size: 100 °) were added and dispersed in a ladder-type polysiloxane matrix, and the solid content concentration was 10% by weight. % Ethanol solution by spin coating, then pre-drying at 80 ° C. for 5 minutes, and then heating and drying at 200 ° C. for 1 hour,
A fine particle dispersion layer having a thickness of 200 nm was obtained. On the polysiloxane layer, the photosensitive polyimide resin composition (PI-B) prepared above was applied by a spin coating method.
Pre-drying was performed at 00 ° C. for 5 minutes.

【0218】次いで、一方のガラス基板における上記ポ
リイミド膜上に、マスク幅16μm、間隔4μmのスト
ライプ状のマスクパターンを、そのマスク部分が当該基
板のITO膜パターンのライン上に対応するように配置
した。続いて、高圧水銀ランプを用い、波長365nm
における光エネルギー量が1.44J/cm2 となるU
V強度にて露光した。次いで、120℃のホットプレー
ト上で10分間加熱を行ないポリシロキサン層上の全面
に、ポリイミドの薄膜を形成させた後、ジメチルホルム
アミド/エタノール=5/5の現像液を用い15秒間現
像を行ない、引き続き、エタノール中で洗浄し基板を乾
燥させた。その後、200℃、1時間加熱焼成を施し、
基板上にITO膜のライン間に対応してストライプ状の
ポリイミド膜が50nm存在する部分(幅4μm)とI
TO膜のラインに対応して超薄膜が存在する部分(幅1
6μm)からなるポリイミド膜パターンを得た。
Next, a stripe-shaped mask pattern having a mask width of 16 μm and an interval of 4 μm was arranged on the polyimide film on one glass substrate such that the mask portions corresponded to the lines of the ITO film pattern on the substrate. . Subsequently, using a high-pressure mercury lamp, the wavelength was 365 nm.
At which the amount of light energy is 1.44 J / cm 2
Exposure was performed at V intensity. Next, after heating on a hot plate at 120 ° C. for 10 minutes to form a polyimide thin film on the entire surface of the polysiloxane layer, development is performed for 15 seconds using a developing solution of dimethylformamide / ethanol = 5/5, Subsequently, the substrate was washed in ethanol and dried. After that, it is heated and baked at 200 ° C. for 1 hour.
A portion (4 μm in width) where a stripe-shaped polyimide film exists on the substrate corresponding to the distance between the lines of the ITO film at a thickness of 50 nm and I
The part where the ultra-thin film exists corresponding to the line of the TO film (width 1)
6 μm).

【0219】続いて、当該基板上のポリイミドに対して
セルaの場合と同様の方法及び条件により一軸配向処理
としてラビング処理を施した。ラビング処理の方向は、
ポリイミド膜のストライプ方向と垂直な方向に設定し
た。
Subsequently, the polyimide on the substrate was subjected to a rubbing treatment as a uniaxial orientation treatment by the same method and under the same conditions as in the case of the cell a. The direction of the rubbing process is
The direction was set in a direction perpendicular to the stripe direction of the polyimide film.

【0220】他方のガラス基板における、上記ポリイミ
ド膜上に、マスク幅16μm、間隔4μmのストライプ
状のマスクパターンを、そのマスク部分が当該基板のI
TO膜パターンのラインと直交するように配置した。続
いて、高圧水銀ランプを用い、波長365nmにおける
光エネルギー量が1.44J/cm2 となるUV強度に
て露光した。次いで、120℃のホットプレート上で1
0分間加熱を行ないポリシロキサン層上の全面に、ポリ
イミドの薄膜を形成させた後、ジメチルホルムアミド/
エタノール=5/5の現像液を用い15秒間現像を行な
い、引き続き、エタノール中で洗浄し基板を乾燥させ
た。その後、200℃、1時間加熱焼成を施し、基板上
にITO膜のラインに直交したストライプ状のポリイミ
ド膜が50nm存在する部分(幅4μm)と、まったく
存在しない部分(幅16μm)からなるポリイミド膜パ
ターンを得た。
On the other glass substrate, a stripe-shaped mask pattern having a mask width of 16 μm and an interval of 4 μm was formed on the above-mentioned polyimide film, and the mask portion was formed on the polyimide film of the substrate.
It was arranged so as to be orthogonal to the line of the TO film pattern. Subsequently, exposure was performed using a high-pressure mercury lamp at a UV intensity at which the light energy amount at a wavelength of 365 nm was 1.44 J / cm 2 . Then, place on a hot plate at 120 ° C for 1
After heating for 0 minutes to form a polyimide thin film on the entire surface of the polysiloxane layer, dimethylformamide /
Development was carried out for 15 seconds using a developing solution of ethanol = 5/5, followed by washing in ethanol and drying the substrate. Thereafter, the substrate is heated and baked at 200 ° C. for 1 hour, and a polyimide film having a portion (width 4 μm) of a stripe-shaped polyimide film orthogonal to the ITO film line on the substrate and a portion (width 16 μm) not present at all. Got the pattern.

【0221】続いて、当該基板上のポリイミドに対して
セルaの場合と同様の方法及び条件により一軸配向処理
としてラビング処理を施した。ラビング処理の方向は、
ポリイミド膜のストライプ方向と垂直な方向に設定し
た。
Subsequently, the polyimide on the substrate was subjected to a rubbing treatment as a uniaxial orientation treatment by the same method and under the same conditions as in the case of the cell a. The direction of the rubbing process is
The direction was set in a direction perpendicular to the stripe direction of the polyimide film.

【0222】続いて一方の基板(最初の基板)上にスペ
ーサーとして、平均粒径2.0μmのシリカビーズを散
布し、他方の基板を、各基板の電極が直交しマトリクス
電極配置(図11に示すような配置)となり、かつ両基
板上のポリイミド膜パターンのライン部が完全に対向
し、ポリイミド膜におけるラビング方向が同一になるよ
うに位置あわせを行ない、貼り合わせ、図9に示すよう
な断面構造のセル(空セル)を作成した。
Subsequently, silica beads having an average particle size of 2.0 μm were dispersed as spacers on one of the substrates (the first substrate), and the other substrate was placed on a matrix electrode arrangement in which the electrodes of each substrate were orthogonal to each other (see FIG. 11). The alignment is performed so that the line portions of the polyimide film patterns on both substrates completely face each other, and the rubbing directions of the polyimide films are the same. A cell with a structure (empty cell) was created.

【0223】このように作製されたセルの実駆動領域
(両基板の電極が交差する部分)における微粒子分散膜
の合計膜厚は400nmであった。
The total thickness of the fine particle dispersed film in the actual driving region (the portion where the electrodes of both substrates intersect) of the cell thus manufactured was 400 nm.

【0224】セルd 微粒子分散層を形成するために用いるラダー型ポリシロ
キサンにおいて、母材中に分散させたアンチモンドープ
SnOx 超微粒子の重量比を30%から50%に変更し
た以外は、セルcと同様の方法及び条件でセル(空セ
ル)を作成した。尚、セルaからdのサイズは2.5c
m×3.5cmとした。
Cell d The cell ladder type polysiloxane used for forming the fine particle dispersion layer was changed to the cell c except that the weight ratio of the antimony-doped SnO x ultrafine particles dispersed in the base material was changed from 30% to 50%. A cell (empty cell) was created in the same manner and under the same conditions. The size of cells a to d is 2.5c
m × 3.5 cm.

【0225】また、セルa〜dにおいて実駆動領域(両
基板の電極の交差部)において、液晶に接する基板面と
なる、各層の表面粗さについて測定を行なった。測定は
ガラス基板またはITO膜上にセルa〜dにおける上記
層と同様の条件で1800Åの膜を形成し、原子間力顕
微鏡(NanoScope IIIa AFM Dim
ension3000ユニット/Digital In
strument社製、探針としてオリンパス光学社製
のSiカンチレバーを使用)により、走査範囲3.0μ
m×3.0μmについて行なった。走査速度は0.8H
z、測定環境は室温、大気中とした。
Further, in the actual driving regions (intersections of the electrodes of the two substrates) in the cells a to d, the surface roughness of each layer, which was the substrate surface in contact with the liquid crystal, was measured. The measurement was performed by forming a film of 1800 ° on a glass substrate or an ITO film under the same conditions as the above layers in the cells a to d, and using an atomic force microscope (NanoScope IIIa AFM Dim).
extension3000 unit / Digital In
instrument, using a Si cantilever manufactured by Olympus Optical Co., Ltd. as a probe) to obtain a scanning range of 3.0 μm.
The measurement was performed for m × 3.0 μm. Scan speed is 0.8H
z, the measurement environment was room temperature and air.

【0226】結果を下記表3に示す。The results are shown in Table 3 below.

【0227】[0227]

【表3】 [Table 3]

【0228】上記に示したプロセスで作成した各セルa
〜dに液晶組成物LC−1を等方相の温度にて注入し、
液晶をカイラルスメクティック液晶相を示す温度まで冷
却し、双安定性を示すカイラルスメクティック液晶素子
サンプルa〜dを作製した。この液晶の冷却過程を偏向
顕微鏡内で観察したところ、セルa〜dでは、スメクテ
ィックA相への転移温度付近から図3に示すようなバト
ネの発生、成長による配向状態の形成過程が観察され
た。
Each cell a created by the process described above
To d, injecting the liquid crystal composition LC-1 at an isotropic phase temperature,
The liquid crystal was cooled to a temperature showing a chiral smectic liquid crystal phase, and chiral smectic liquid crystal element samples a to d showing bistability were produced. When the cooling process of the liquid crystal was observed in a deflection microscope, in cells a to d, the formation of an alignment state due to the generation and growth of butene as shown in FIG. 3 was observed from around the transition temperature to the smectic A phase. .

【0229】これらサンプルに対して、(1)配向均一
性の評価、(2)M2マージン(M2)、(3)表示焼
き付きの評価を行なった。
These samples were evaluated for (1) orientation uniformity, (2) M2 margin (M2), and (3) display burn-in.

【0230】(1)配向均一性の評価 液晶素子にカイラルスメクティック液晶相の状態で電圧
を印加してカイラルスメクティック液晶を一方の状態に
スイッチングさせ、偏向顕微鏡により目視観測によっ
て、配向均一性の評価を行なった。結果を表4に示す。
(1) Evaluation of Alignment Uniformity A voltage was applied to the liquid crystal element in the state of a chiral smectic liquid crystal phase to switch the chiral smectic liquid crystal to one state, and the alignment uniformity was evaluated by visual observation with a deflection microscope. Done. Table 4 shows the results.

【0231】[0231]

【表4】 [Table 4]

【0232】(2)M2マージン(M2)の測定 実施例1と同様に上記サンプルa〜dについて温度を数
点振ってM2マージンを評価した。結果を下記表5に示
す。
(2) Measurement of M2 Margin (M2) In the same manner as in Example 1, the M2 margin was evaluated by changing the temperature of the samples a to d by several points. The results are shown in Table 5 below.

【0233】[0233]

【表5】 [Table 5]

【0234】この結果から、素子a〜dは実駆動領域に
はポリイミド膜が存在しないため反電場の影響が少な
く、低温側でのM2マージンは室温とほば同等の値を示
している。
From these results, it is found that the elements a to d have little influence of the counter electric field because no polyimide film exists in the actual driving region, and the M2 margin on the low temperature side is almost equal to the room temperature.

【0235】このように、基板に一軸配向規制力を有す
る配向制御層(ポリイミド膜)が存在する部分及び該配
向制御層が存在しない部分とを混在させ、該配向制御層
の部分に接する液晶領域から配向状態を形成して均一な
配向性を得て、さらに液晶の実駆動領域においてかかる
一軸配向規制力を有する配向制御層を存在させないこと
により、良好な駆動マージン特性を実現することができ
ることが証明された。
As described above, the portion where the alignment control layer (polyimide film) having the uniaxial alignment control force exists on the substrate and the portion where the alignment control layer does not exist are mixed, and the liquid crystal region in contact with the alignment control layer portion is mixed. It is possible to obtain a uniform alignment property by forming an alignment state from the above, and to achieve good drive margin characteristics by eliminating the alignment control layer having the uniaxial alignment control force in the actual driving region of the liquid crystal. Proven.

【0236】(3)表示焼き付きの評価 素子サンプルa〜dについて、図12に示す駆動波形を
用いて、黒表示、白表示のストライプパターンを表示さ
せ、30℃にて1000時間連続して同一パターンを表
示させた後に、上記2)と同様の方法及び条件によりセ
ル全体が白黒書き分けられる駆動条件(M2マージン)
の測定を行なった。この1000時間後のM2マージン
の値と、焼き付き実験前(同一パターン表示前)のM2
マージンの値との比をとって、1000時間後のマージ
ン保存率とした。なお、この保存率の測定温度は30℃
とした。
(3) Evaluation of display burn-in For element samples a to d, stripe patterns of black display and white display were displayed using the drive waveforms shown in FIG. Is displayed, and then a driving condition (M2 margin) in which the entire cell is written in black and white in the same manner and under the same conditions as in 2) above
Was measured. The value of the M2 margin after 1000 hours and the M2 before the burn-in experiment (before displaying the same pattern)
The ratio with the value of the margin was taken to be the margin retention rate after 1000 hours. The measurement temperature of the storage rate was 30 ° C.
And

【0237】結果を下記表6に示す。The results are shown in Table 6 below.

【0238】[0238]

【表6】 [Table 6]

【0239】この結果から、実駆動領域においてポリイ
ミドの存在しない素子サンプルa〜dについては、非常
に高いマージン保存率、すなわち焼き付き現象が抑制さ
れ駆動特性の劣化がない性能を示す。特に、実駆動領域
において液晶に接する層が導電性の酸化物微粒子からな
る素子サンプルは、微少な表面凸凹の効果により非常に
高いマージン保存率を示すことがわかる。
From these results, the element samples a to d in which no polyimide is present in the actual driving region exhibit a very high margin preservation rate, that is, a performance in which the burn-in phenomenon is suppressed and the driving characteristics are not deteriorated. In particular, it can be seen that the element sample in which the layer in contact with the liquid crystal in the actual driving region is made of conductive oxide fine particles exhibits a very high margin preservation rate due to the effect of minute surface irregularities.

【0240】[0240]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
配向均一性及び駆動特性が共に向上し、さらに表示の焼
き付き現象が抑制された液晶素子、特にカイラルスメク
ティック液晶を用いた液晶素子であって、スメクティッ
ク液晶相の配向性が均一であり、駆動マージンの温度依
存性が低減された、焼き付き現象が抑制された液晶素子
が提供される。
As described in detail above, according to the present invention,
A liquid crystal element in which both the alignment uniformity and the driving characteristics are improved, and furthermore the display burn-in phenomenon is suppressed, in particular, a liquid crystal element using a chiral smectic liquid crystal, in which the orientation of the smectic liquid crystal phase is uniform and the driving margin is improved. A liquid crystal element with reduced temperature dependency and with reduced image sticking is provided.

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

【図1】本発明の一実施態様にかかる液晶素子に用いる
基板の構造を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a structure of a substrate used for a liquid crystal element according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第一の実施態様にかかる液晶素子の構
造を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the liquid crystal element according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の液晶素子における液晶の配向状態の形
成過程の一例を模式的に示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of a process of forming a liquid crystal alignment state in the liquid crystal element of the present invention.

【図4】本発明の液晶素子における液晶の配向状態の形
成過程の他の例を模式的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing another example of a process of forming a liquid crystal alignment state in the liquid crystal element of the present invention.

【図5】本発明の液晶素子における液晶の配向状態の形
成過程の更に他の例を模式的に示す図である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing still another example of the process of forming the alignment state of the liquid crystal in the liquid crystal element of the present invention.

【図6】本発明の第二の実施態様にかかる液晶素子の構
造を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a structure of a liquid crystal element according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第三の実施態様にかかる液晶素子の構
造を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a structure of a liquid crystal element according to a third embodiment of the present invention.

【図8】図7に示す基板(12a)側での配向制御層と
電極の位置関係を示す図である。
8 is a diagram showing a positional relationship between an orientation control layer and electrodes on the substrate (12a) side shown in FIG.

【図9】本発明の第四の実施態様にかかる液晶素子の構
造を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view illustrating a structure of a liquid crystal element according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】図9に示す基板(12a)側での配向制御層
と電極の位置関係を示す図である。
10 is a diagram showing a positional relationship between an orientation control layer and electrodes on the substrate (12a) side shown in FIG.

【図11】本発明の液晶素子の実施態様における電極構
造の一例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of an electrode structure in an embodiment of the liquid crystal element of the present invention.

【図12】本発明の液晶素子に適用されるマトリクス駆
動法の一例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a matrix driving method applied to the liquid crystal element of the present invention.

【図13】本発明の液晶素子に適用されるマトリクス駆
動法の一例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a matrix driving method applied to the liquid crystal element of the present invention.

【図14】図12、13に示す駆動法を用いた際におけ
る、パルス幅と液晶の透過率の関係を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the pulse width and the transmittance of the liquid crystal when the driving method shown in FIGS. 12 and 13 is used.

【図15】カイラルスメクティック液晶を用いた、図1
4に示す特性を持つ素子における駆動マージンを説明す
るための図である。
FIG. 15 shows a diagram using a chiral smectic liquid crystal.
FIG. 9 is a diagram for explaining a drive margin in an element having the characteristics shown in FIG.

【図16】本発明の他の実施態様にかかる液晶素子の構
造を示す断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a structure of a liquid crystal element according to another embodiment of the present invention.

【図17】本発明の他の実施態様にかかる液晶素子の構
造を示す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a structure of a liquid crystal element according to another embodiment of the present invention.

【図18】本発明の他の実施態様にかかる液晶素子の構
造を示す断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a structure of a liquid crystal element according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 液晶素子 11 液晶 12a、12b 基板 13a、13b 電極 14a、14b 下地層 15a、15b 配向制御層 16 スペーサー R1 第一の領域 R2 第二の領域 N バトネ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal element 11 Liquid crystal 12a, 12b Substrate 13a, 13b Electrode 14a, 14b Underlayer 15a, 15b Alignment control layer 16 Spacer R1 1st area R2 2nd area N Battone

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅尾 恭史 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 森 省誠 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 森山 孝志 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 三浦 聖志 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H088 FA10 GA04 HA01 HA02 HA03 JA16 LA06 MA04 MA18 4H027 BA06 BA07 BC04 BD12 BD23 BD24 DE03 DN01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasufumi Asao 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Makoto Mori 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Kia Inside Non-corporation (72) Inventor Takashi Moriyama 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (72) Inventor Satoshi Miura 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. F term (reference) 2H088 FA10 GA04 HA01 HA02 HA03 JA16 LA06 MA04 MA18 4H027 BA06 BA07 BC04 BD12 BD23 BD24 DE03 DN01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の基板間に液晶を有し、少くとも一
方の基板に液晶に対する一軸配向規制力を有する第一の
領域と、該第一の領域外の該第一の領域に比較して液晶
に対する一軸配向規制力が弱いか又は実質的に一軸配向
規制力を持たない第二の領域を有し、該液晶は基板間に
おいて降温時に液晶の液体相−液晶相の相転移過程で該
第一の領域に接する領域から液晶相への転移が生じて該
第一の領域の一軸配向規制力の軸方向に沿って連続的に
液晶相転移領域が拡大し配向状態が形成される液晶素子
において、該第一の領域が骨格中に感光性モノマーを共
有結合してなる感光性ポリイミドあるいは感光性ポリア
ミドイミド樹脂からなる感光性材料によって形成されて
いることを特徴とする液晶素子。
A first region having a liquid crystal between a pair of substrates and having at least one substrate having a uniaxial alignment regulating force with respect to the liquid crystal; and a first region outside the first region. The liquid crystal has a second region in which the uniaxial alignment regulating force with respect to the liquid crystal is weak or has substantially no uniaxial alignment regulating force, and the liquid crystal undergoes a liquid crystal-liquid phase transition process between the substrates when the temperature is lowered. A liquid crystal element in which a transition from a region in contact with the first region to a liquid crystal phase occurs, and the liquid crystal phase transition region continuously expands along the axial direction of the uniaxial alignment regulating force of the first region to form an alignment state. 3. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the first region is formed of a photosensitive material comprising a photosensitive polyimide or a photosensitive polyamideimide resin in which a photosensitive monomer is covalently bonded in a skeleton.
【請求項2】 前記感光性材料が、(1)下記一般式
(I)で表わされる構造を主成分とするポリマーと、
(2)必要に応じて光重合開始剤及び光増感剤の少なく
とも一種からなることを特徴とする請求項1記載の液晶
素子。 【化1】 (式中、Rは 【化2】 から選ばれる。Lは1もしくは2を示し、かつカルボキ
シル基は主鎖を構成するカルボニル基に対しオルト位に
結合する。m、nはそれぞれ独立に0もしくは1であ
り、oは2から10の整数である。R1は水素原子又は
炭素数1から4の低級アルキル基を示す。)
2. The photosensitive material comprises: (1) a polymer having a structure represented by the following general formula (I) as a main component:
(2) The liquid crystal device according to claim 1, comprising at least one of a photopolymerization initiator and a photosensitizer as required. Embedded image (Wherein R is Selected from. L represents 1 or 2, and the carboxyl group is bonded ortho to the carbonyl group constituting the main chain. m and n are each independently 0 or 1, and o is an integer of 2 to 10. R 1 represents a hydrogen atom or a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. )
【請求項3】 前記感光性材料が、(1)下記一般式
(II)で表わされる構造を主成分とするポリマーと、
(2)必要に応じて光重合開始剤及び光増感剤の少なく
とも一種からなることを特徴とする請求項1記載の液晶
素子。 【化3】 (式中、m、nはそれぞれ独立に0もしくは1であり、
oは2から10の整数である。R1は水素原子又は炭素
数1から4の低級アルキル基を示す。)
3. The photosensitive material comprises: (1) a polymer having a structure represented by the following general formula (II) as a main component:
(2) The liquid crystal device according to claim 1, comprising at least one of a photopolymerization initiator and a photosensitizer as required. Embedded image (Wherein, m and n are each independently 0 or 1,
o is an integer of 2 to 10. R 1 represents a hydrogen atom or a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. )
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170001620A (en) * 2015-06-25 2017-01-04 제이에스알 가부시끼가이샤 Liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film, liquid crystal device, manufacturing method for liquid crystal alignment film, and compound

Cited By (2)

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KR20170001620A (en) * 2015-06-25 2017-01-04 제이에스알 가부시끼가이샤 Liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film, liquid crystal device, manufacturing method for liquid crystal alignment film, and compound
KR102506205B1 (en) 2015-06-25 2023-03-03 제이에스알 가부시끼가이샤 Liquid crystal aligning agent, liquid crystal alignment film, liquid crystal device, and manufacturing method for liquid crystal alignment film

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