JPH05224211A - Optical modulating element and active matrix substrate for the same - Google Patents

Optical modulating element and active matrix substrate for the same

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JPH05224211A
JPH05224211A JP6149092A JP6149092A JPH05224211A JP H05224211 A JPH05224211 A JP H05224211A JP 6149092 A JP6149092 A JP 6149092A JP 6149092 A JP6149092 A JP 6149092A JP H05224211 A JPH05224211 A JP H05224211A
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JP
Japan
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liquid crystal
electrode
thin film
film transistor
modulation element
Prior art date
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Application number
JP6149092A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryoji Fujiwara
良治 藤原
Katsumi Kurematsu
榑松  克巳
Shuzo Kaneko
修三 金子
Tomoko Murakami
智子 村上
Tomoko Maruyama
朋子 丸山
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve the display grade of a display device by applying the above element to this device. CONSTITUTION:The optical modulating element having a liquid crystal layer 11, plural substrates 14 for clamping this layer and a voltage impressing means which is formed on the substrate and impresses a voltage to this liquid crystal layer is directly provided with oriented films 10 consisting of diagonally vapor deposited films having a so-called 'interstice structure' on the electrode 13 surfaces constituting the voltage impressing means and is so constituted that the charge transfer between the liquid crystal layer and the electrode surface is executed through the interstices. The diagonal vapor deposition is executed in the state that the shades of the projections by the thin-film transistors constituting the voltage impressing means are confined or substantially confined within the row electrodes or column electrodes likewise constituting the voltage impressing means.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、階調表示を行なうため
の光学変調素子および光学変調素子用アクティブマトリ
クス基板に関し、特に少なくとも2つの安定状態を有す
る液晶、例えば強誘電性液晶を用いた階調表示用液晶素
子として好適な光学変調素子および配向膜として斜方蒸
着膜を有する光学変調素子用アクティブマトリクス基板
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical modulator for displaying gradation and an active matrix substrate for the optical modulator, and more particularly to a liquid crystal having at least two stable states, such as a ferroelectric liquid crystal. The present invention relates to an optical modulation element suitable as a liquid crystal element for tonal display and an active matrix substrate for an optical modulation element having an oblique vapor deposition film as an alignment film.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の液晶表示装置は、光学変調素子を
単純マトリクス駆動する白黒(2値)表示のものが一般
的であった。一方、階調表示を目的としたアクティブマ
トリクス駆動法については、特開平2−1892に開示
されている。
2. Description of the Related Art A conventional liquid crystal display device is generally a monochrome (binary) display in which an optical modulator is driven by a simple matrix. On the other hand, an active matrix driving method for the purpose of gradation display is disclosed in JP-A-2-1892.

【0003】このアクティブマトリクス駆動法は、一つ
の画素に対して一つのスイッチング素子により、リセッ
ト信号と書き込み信号を位相をずらしてそれぞれ印加
し、この書き込み信号により画素電極に注入される電荷
量Qと強誘電性液晶(以下FLCと称す)の有する自発
分極PS の反転による電荷キャンセル量ΔS・PS (Δ
Sは反転面積)とのバランスにより、ドメイン階調(面
積階調)を実現しようとするものであった。
In this active matrix driving method, a reset signal and a write signal are applied to one pixel with their phases shifted by one switching element, and a charge amount Q injected into a pixel electrode by this write signal is applied. Amount of charge cancellation ΔS · P S (Δ due to reversal of spontaneous polarization P S possessed by a ferroelectric liquid crystal (hereinafter referred to as FLC)
S is intended to realize domain gradation (area gradation) by balancing with the inversion area).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記駆動方法は、双安
定強誘電性液晶を用いた階調表示には非常に有効な手段
であるが、同時にいくつかの欠点を有する場合がある。
Although the above driving method is a very effective means for gradation display using a bistable ferroelectric liquid crystal, it may have some drawbacks at the same time.

【0005】そのひとつに、電圧−透過率特性における
ヒステリシス現象がある。以下その現象を説明する。
One of them is a hysteresis phenomenon in the voltage-transmittance characteristic. The phenomenon will be described below.

【0006】図14は、一般に用いられる強誘電性液晶
素子の構成図である。図14において、14,14’は
基板、13,13’は透明導電層、12,12’は絶縁
層、10,10’は配向層、11は強誘電性液晶層であ
る。
FIG. 14 is a block diagram of a commonly used ferroelectric liquid crystal element. In FIG. 14, 14 and 14 'are substrates, 13 and 13' are transparent conductive layers, 12 and 12 'are insulating layers, 10 and 10' are alignment layers, and 11 is a ferroelectric liquid crystal layer.

【0007】図15は、図14の強誘電性液晶素子を用
いてアクティブマトリクス電荷制御駆動で階調表示を行
なう時の等価回路である。図15において、T11
12,T21,T22,‥‥はアクティブマトリクス駆動の
スイッチング素子に用いる薄膜トランジスタ(TFT)
を示している。LC11,LC12,LC21,LC22,‥‥
はそれぞれの薄膜トランジスタT11,T12,T21
22,‥‥のドレイン電極4,4’,4'',4''' ,‥
‥と対向電極8とによって挟持された強誘電性液晶から
なる画素である。
FIG. 15 is an equivalent circuit when gradation display is performed by active matrix charge control drive using the ferroelectric liquid crystal element of FIG. In FIG. 15, T 11 ,
T 12, T 21, T 22 , ‥‥ uses a switching element of an active matrix driving thin film transistor (TFT)
Is shown. LC 11 , LC 12 , LC 21 , LC 22 , ...
Are thin film transistors T 11 , T 12 , T 21 ,
T 22, ‥‥ drain electrodes 4,4 ', 4'', 4 ''', ‥
, And a counter electrode 8 sandwiching the counter electrode 8 from the ferroelectric liquid crystal.

【0008】さて、上記回路を用いて各画素に図16
(a)のような駆動波形で1周期16.7mS(60H
z)のリセットパルス101と各階調に応じた書き込み
パルス102を印加すると、図16(b)に示すような
透過率(T)を生ずる。このときの103で示す透過率
がほぼ書き込みパルス102に対応する透過率である。
次に、図16(a)の如き駆動波形の書き込みパルス1
02のパルス高に対する透過率103をプロットしたも
のが、上述した電圧−透過率特性である。その一例を図
17に示す。図から明らかなように、電圧昇圧時104
と降圧時105との間で透過率の異なるいわゆるヒステ
リシス現象が認められる。
Now, by using the above circuit, each pixel shown in FIG.
With a drive waveform as shown in (a), one cycle is 16.7 mS (60 H).
When the reset pulse 101 of z) and the write pulse 102 corresponding to each gradation are applied, the transmittance (T) as shown in FIG. 16B is generated. The transmittance indicated by 103 at this time is a transmittance substantially corresponding to the write pulse 102.
Next, a write pulse 1 having a drive waveform as shown in FIG.
A plot of the transmittance 103 with respect to the pulse height of 02 is the voltage-transmittance characteristic described above. An example thereof is shown in FIG. As is clear from the figure, when the voltage is boosted 104
There is a so-called hysteresis phenomenon in which the transmittance is different between the voltage drop and the step-down time 105.

【0009】上記ヒステリシス現象を定性的に説明した
のが図18である。図18(a)は図17の104に相
当している。すなわち、黒ドメインを減少させる方向で
あり駆動の面から見ると、リセット後、白を書き込む必
要がある。一方、図18(b)は黒ドメインを増加させ
る方向であり、駆動の面から見るとリセット後、白を書
き込む必要がない。すなわち、書き込みパルスについて
見た場合、前者(104)は後者(105)と比較し
て、より大きな電圧を必要とすることになる。
FIG. 18 qualitatively explained the above hysteresis phenomenon. FIG. 18A corresponds to 104 in FIG. That is, in the direction of reducing the black domain, and from the viewpoint of driving, it is necessary to write white after reset. On the other hand, FIG. 18B shows a direction in which the black domain is increased, and it is not necessary to write white after reset from the viewpoint of driving. That is, in the case of the write pulse, the former (104) requires a larger voltage than the latter (105).

【0010】以上述べたように、図16(a)のような
駆動法で電荷制御方式により階調表示を行なう場合、必
然的に電圧−透過率特性にヒステリシス現象が生じる。
As described above, when the gradation display is performed by the charge control method by the driving method as shown in FIG. 16A, the voltage-transmittance characteristic inevitably has a hysteresis phenomenon.

【0011】さらに加えて、上記のようなアクティブマ
トリクス駆動を行なった場合、駆動時の長時間にわたる
直流電圧(DC)成分の連続印加により、液晶の応答が
阻害され、透過率が次第に減少する「フェーディング現
象」なる問題が生じる。
In addition, in the case of performing the active matrix driving as described above, the continuous application of the direct current voltage (DC) component for a long time during driving hinders the response of the liquid crystal and gradually decreases the transmittance. A problem called "fading phenomenon" occurs.

【0012】図16(a)の如き駆動波形を印加した場
合に生ずるフェーディング現象を図19に示す。図19
より、繰り返しパルス印加により透過率が次第に減少す
る様子が明確にわかる。
FIG. 19 shows a fading phenomenon which occurs when a drive waveform as shown in FIG. 16 (a) is applied. FIG. 19
From this, it is clearly seen that the transmittance gradually decreases due to the repeated pulse application.

【0013】図20を用いて上記のフェーディング現象
を説明する。図16(a)に示す波形では液晶から見て
幾何学的にはプラスのDC成分が過剰に印加される。図
20は、このDC成分がどのように液晶に作用するかを
示している。すなわち、図20において、プラスのDC
成分の印加により、絶縁層部12,12’と液晶部分1
1との間に電荷の蓄積が起こり、この電荷蓄積成分によ
る液晶分圧がマイナス方向となり、この結果次第に
「白」書込みがされ難くなる。
The fading phenomenon will be described with reference to FIG. In the waveform shown in FIG. 16A, a geometrically positive DC component is excessively applied when viewed from the liquid crystal. FIG. 20 shows how this DC component acts on the liquid crystal. That is, in FIG. 20, positive DC
By applying the components, the insulating layer portions 12 and 12 'and the liquid crystal portion 1
Electric charges are accumulated between 1 and 1, and the partial pressure of the liquid crystal due to the electric charge accumulating component is in the negative direction. As a result, it becomes difficult to write "white".

【0014】同様に、液晶に電圧が印加されると液晶の
持つ自発分極(PS )により電荷蓄積が生じ、その緩和
時間分程度の間、透過率が一定にならない、いわゆる
「不安定性」なる現象も生じる。
Similarly, when a voltage is applied to the liquid crystal, charge accumulation occurs due to the spontaneous polarization (P S ) of the liquid crystal, and the transmittance is not constant during the relaxation time, which is so-called “unstable”. Phenomena also occur.

【0015】上述のようなヒステリシス現象、フェーデ
ィング現象および不安定性現象はアクティブマトリクス
方式で階調表示を行なう場合、画素表示電圧が一義的に
決められないため、非常に大きな問題となっている。
The above-mentioned hysteresis phenomenon, fading phenomenon and instability phenomenon are very serious problems when the gradation display is performed by the active matrix method because the pixel display voltage cannot be uniquely determined.

【0016】本発明の第1の目的は、前述のような欠点
を解消した光学変調素子を提供することであり、詳しく
は上記ヒステリシス、フェーディングおよび不安定性現
象を低減させ、かつ液晶の配向性の良好な光学変調素子
を提供することである。
A first object of the present invention is to provide an optical modulation element which eliminates the above-mentioned drawbacks. More specifically, the above hysteresis, fading and instability phenomena are reduced, and the liquid crystal orientation is improved. To provide a good optical modulator.

【0017】一方、上述のような光学変調素子におい
て、配向膜としてSiOやZrO2 等の斜方蒸着膜を用
いることが提案されている。
On the other hand, it has been proposed to use an oblique vapor deposition film of SiO, ZrO 2 or the like as an alignment film in the above optical modulation element.

【0018】図21は、このような斜方蒸着膜を用いた
液晶表示装置用アクティブマトリクス基板の従来例を示
す。図21において、基板上に設けられた行電極601
と列電極602の交差部分の横に表示絵素(画素)電極
603とスイッチング薄膜トランジスタ(TFT)60
4が組み込まれている。これらの電極およびTFTの上
には、液晶を配向させるための配向膜を斜方蒸着法によ
り作製してある。図21中のTFT604部分における
I−II断面図を図22に示す。図22において、701
はAlあるいはCr等のゲート電極で、このゲート電極
701の上に、ゲート絶縁膜702があり、さらに、ア
モルファスSi層703、アモルファスSi(n+)層
704を介してドレイン電極705、ソース電極706
とこれにつながった絵素電極707がある。これらの上
に保護絶縁膜708、液晶配向膜709が積み重なる構
造となっている。
FIG. 21 shows a conventional example of an active matrix substrate for a liquid crystal display device using such an oblique vapor deposition film. In FIG. 21, a row electrode 601 provided on the substrate
The display pixel (pixel) electrode 603 and the switching thin film transistor (TFT) 60 beside the intersection of the column electrode 602 and the column electrode 602.
4 is incorporated. An alignment film for aligning the liquid crystal is formed on these electrodes and the TFT by the oblique evaporation method. 22 is a sectional view taken along line I-II of the TFT 604 portion in FIG. In FIG. 22, 701
Is a gate electrode of Al, Cr, or the like. A gate insulating film 702 is provided on the gate electrode 701. Further, a drain electrode 705 and a source electrode 706 are provided via an amorphous Si layer 703 and an amorphous Si (n +) layer 704.
There is a pixel electrode 707 connected to this. A protective insulating film 708 and a liquid crystal alignment film 709 are stacked on these.

【0019】斜方蒸着法を図23を参照しながら説明す
る。図中801は真空槽である。排気孔804の部分か
らディフュージョンポンプ、ターボポンプ等で真空を保
持している。蒸着源802から液晶表示装置用アクティ
ブマトリクス基板803に対して、入射角θで蒸着を行
なう。蒸着源には通常SiOやTiO等が用いられる。
この方法により、カラムが密集した蒸着膜が形成され、
この蒸着膜を液晶を配向させるための配向膜として用い
る。
The oblique vapor deposition method will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 801 is a vacuum chamber. A vacuum is maintained from the exhaust hole 804 by a diffusion pump, a turbo pump, or the like. From the vapor deposition source 802, vapor deposition is performed on the active matrix substrate 803 for liquid crystal display device at an incident angle θ. Usually, SiO, TiO, or the like is used as the vapor deposition source.
By this method, a vapor deposition film with dense columns is formed,
This vapor deposition film is used as an alignment film for aligning the liquid crystal.

【0020】上記第1の基板(図14の14)と対向電
極(同13’)を有する第2の基板(同14’)を貼り
合わせ、液晶(同11)を注入して液晶表示装置パネル
を作製している。
A liquid crystal display device panel by bonding the first substrate (14 in FIG. 14) and the second substrate (14 ') having the counter electrode (13') and injecting liquid crystal (11). Is being made.

【0021】しかし、図13に示したようにトランジス
タ部分604は他の部分と比較して突起しているため、
配向膜を蒸着する際、突起の影には蒸着粒子が到達せず
蒸着膜は形成されない。このため液晶を注入した場合、
配向膜の形成されなかった部分およびその周辺では配向
欠陥が発生してしまうという問題を有していた。
However, as shown in FIG. 13, since the transistor portion 604 is projected as compared with other portions,
During vapor deposition of the alignment film, the vapor deposition particles do not reach the shadow of the protrusion, and the vapor deposition film is not formed. Therefore, when injecting liquid crystal,
There has been a problem that alignment defects are generated in the portion where the alignment film is not formed and in the periphery thereof.

【0022】本発明では、上述した従来技術が有する問
題点について、絵素電極内に配向欠陥が入り込まないよ
うにし、輝度、コントラストともに良好な画像表示を行
なうことを第2の目的とする。また、画素領域の面積に
対する画素電極の占める面積で表わされる開口率を高く
することを第3の目的とする。
The second object of the present invention is to prevent the alignment defect from entering the pixel electrode and to display an image with good brightness and contrast. A third object is to increase the aperture ratio represented by the area occupied by the pixel electrode with respect to the area of the pixel region.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記の第1の目的を達成
するため、本発明の第1の態様では、液晶層と、これを
挟持する複数の基板と、該基板上に形成され前記液晶層
へ電圧を印加する電圧印加手段とを具備した光学変調素
子において、前記電圧印加手段を構成する電極面上に、
いわゆる「隙間構造」を有する斜方蒸着膜からなる配向
膜を直接設け、前記液晶層と電極面との電荷移動が前記
隙間を通じて行なわれるように構成したことを特徴とす
る。すなわち、この第1の態様において、図14の絶縁
層12,12’および図22の保護絶縁膜708に相当
する層は設けられていない。
In order to achieve the above first object, in a first aspect of the present invention, a liquid crystal layer, a plurality of substrates sandwiching the liquid crystal layer, and the liquid crystal formed on the substrate. In an optical modulation element comprising a voltage applying means for applying a voltage to a layer, on the electrode surface constituting the voltage applying means,
It is characterized in that an alignment film made of an oblique vapor deposition film having a so-called “gap structure” is directly provided, and electric charges are transferred between the liquid crystal layer and the electrode surface through the gap. That is, in the first aspect, layers corresponding to the insulating layers 12 and 12 'of FIG. 14 and the protective insulating film 708 of FIG. 22 are not provided.

【0024】上記の第2および第3の目的を達成するた
め、本発明の第2の態様では、行電極と列電極に沿って
マトリクス状に並置配列している絵素電極とこれをスイ
ッチングするための薄膜トランジスタを有する基板に、
液晶を配向させるための配向膜を斜方蒸着法によって形
成した光学変調素子用アクティブマトリクス基板におい
て、斜方蒸着を行なう際、前記薄膜トランジスタを、該
薄膜トランジスタによる突起の影が前記行電極あるいは
列電極内におさまるかあるいはほとんどおさまるように
配置したことを特徴とする。なお、この第2の態様にお
いて、図14の絶縁層12,12’および図22の保護
絶縁膜708に相当する層は設けてもよく、設けなくて
もよい。
In order to achieve the above second and third objects, in the second aspect of the present invention, the pixel electrodes arranged side by side in a matrix along the row electrodes and the column electrodes and the pixel electrodes are switched. On a substrate having a thin film transistor for
In an active matrix substrate for an optical modulation element, in which an alignment film for aligning liquid crystal is formed by an oblique evaporation method, when performing oblique evaporation, the thin film transistor is shaded by a projection of the thin film transistor in the row electrode or column electrode. It is characterized by being placed so that it fits in or is almost settled. In the second aspect, the layers corresponding to the insulating layers 12 and 12 ′ of FIG. 14 and the protective insulating film 708 of FIG. 22 may or may not be provided.

【0025】[0025]

【作用】上記の第1の態様によると、配向膜としていわ
ゆる隙間構造を有する斜方蒸着膜を用いて液晶層と電極
との間を導電可能にしたため、アクティブマトリクス駆
動において、上記ヒステリシス、フェーディングおよび
不安定性のない階調表示を可能にし、かつ良好な配向状
態をも可能にすることができる。
According to the first aspect described above, since the liquid crystal layer and the electrodes are electrically conductive by using the orthorhombic vapor deposition film having a so-called gap structure as the alignment film, the above hysteresis and fading are caused in the active matrix driving. In addition, gradation display without instability can be made possible, and good alignment state can be made possible.

【0026】また、上記の第2の態様によると、配向欠
陥が、電極上には生じても表示画素内には生じないよう
に、薄膜トランジスタの配置を考したため、開口率を高
くし、かつ輝度、コントラストともに良好な画像表示を
行なうことができる。
Further, according to the second aspect, since the arrangement of the thin film transistors is considered so that the alignment defect does not occur in the display pixel even if it occurs on the electrode, the aperture ratio is increased and the brightness is increased. , It is possible to display an image with good contrast.

【0027】本発明で用いうる光学変調物質としては、
加えられる電界に応じて第1の光学的安定状態(例えば
明状態を形成するものとする)と第2の光学的安定状態
(例えば暗状態を形成するものとする)を有する、すな
わち電界に対する少なくとも2つの安定状態を有する物
質、特にこのような性質を有する液晶が最適である。
The optical modulator that can be used in the present invention includes
Has a first optically stable state (eg, to form a bright state) and a second optically stable state (eg, to form a dark state) in response to an applied electric field; A substance having two stable states, particularly a liquid crystal having such a property, is optimal.

【0028】本発明の光学変調素子で用いることができ
る少なくとも2つの安定状態を有する液晶としては、強
誘電性を有するカイラルスメクティック液晶が最も好ま
しく、そのうちカイラルスメクティックC相(SmC
* )、H相(SmH* )、I相(SmI* )、F相(S
mF* )やG相(SmG* )の液晶が適している。
As the liquid crystal having at least two stable states which can be used in the optical modulation element of the present invention, a chiral smectic liquid crystal having ferroelectricity is most preferable, and a chiral smectic C phase (SmC) among them is most preferable.
* ), H phase (SmH * ), I phase (SmI * ), F phase (S
Liquid crystals of mF * ) or G phase (SmG * ) are suitable.

【0029】より具体的には、デシロキシベンジリデン
−P’−アミノ−2−メチルブチルシンナメイト(DO
BAMBC)、ヘキシルオキシベンジリデン−P’−ア
ミノ−2−クロロプロピルシンナメイト(HOBACP
C)および4−o−(2−メチル)−ブチルレゾルシリ
デン−4’−オクチルアニリン(MBRA8)等が挙げ
られる。
More specifically, desiloxybenzylidene-P'-amino-2-methylbutyl cinnamate (DO
BAMBC), hexyloxybenzylidene-P'-amino-2-chloropropylcinnamate (HOBACP)
C) and 4-o- (2-methyl) -butylresorcylidene-4′-octylaniline (MBRA8) and the like.

【0030】これらの材料を用いて素子を構成する場
合、液晶化合物を、それがSmC* 、SmH* 、SmI
* 、SmF* 、またはSmG* となるような温度状態に
保持するため、必要に応じて素子をヒータが埋め込まれ
た銅ブロック等により支持することができる。
When a device is constructed using these materials, the liquid crystal compound is composed of SmC * , SmH * , SmI.
In order to maintain the temperature state such that * , SmF * , or SmG * , the element can be supported by a copper block or the like in which a heater is embedded, if necessary.

【0031】図24は、強誘電性液晶セルの一例を模式
的に描いたものである。14と14’は、ITO(In
dium Tin Oxide)等の透明電極がコート
された基板(ガラス板)であり、その間に液晶分子層が
ガラス面に垂直になるように配向したSmC* 相の液晶
11が封入されている。太線で示した線201が液晶分
子を表わしており、この液晶分子201は、その分子に
直交した方向に双極子モーメント(P⊥)202を有し
ている。基板14と14’上の電極(図示せず)間に一
定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子201のら
せん構造がほどけ、双極子モーメント(P⊥)202は
すべて電界方向に向くよう、液晶分子201の配向方向
を変えることができる。液晶分子201は細長い形状を
有しており、その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を
示し、したがって例えばガラス面の上下に互いにクロス
ニコルの位置関係に配置した偏光子を置けば、電圧印加
極性によって光学特性が変わる液晶光学変調素子となる
ことは、容易に理解される。
FIG. 24 is a schematic drawing of an example of a ferroelectric liquid crystal cell. 14 and 14 'are ITO (In
It is a substrate (glass plate) coated with a transparent electrode such as aluminum oxide (Din Tin Oxide), and an SmC * phase liquid crystal 11 oriented so that the liquid crystal molecular layer is perpendicular to the glass surface is enclosed between the substrates. A thick line 201 represents a liquid crystal molecule, and the liquid crystal molecule 201 has a dipole moment (P⊥) 202 in a direction orthogonal to the molecule. When a voltage above a certain threshold is applied between the electrodes (not shown) on the substrates 14 and 14 ', the helical structure of the liquid crystal molecules 201 is unraveled, and all the dipole moments (P⊥) 202 are oriented in the electric field direction. The alignment direction of the liquid crystal molecules 201 can be changed. The liquid crystal molecule 201 has an elongated shape, and exhibits refractive index anisotropy in the major axis direction and the minor axis direction thereof. Therefore, for example, if polarizers arranged in a crossed Nicol positional relationship are placed above and below a glass surface. It is easy to understand that the liquid crystal optical modulator has optical characteristics that change depending on the voltage application polarity.

【0032】さらに液晶セルの厚さを充分に薄くした場
合(例えば1μm)には、一定の閾値以上の極性の異な
る電界EまたはE’を付与すると、双極子モーメントは
図25に示す如く電界EまたはE’の電界ベクトルに対
応して上向き203または下向き204と向きを変え、
それに応じて液晶分子は第1の安定状態205(明状
態)かあるいは第2の安定状態206(暗状態)の何れ
か一方に配向する。
When the thickness of the liquid crystal cell is made sufficiently thin (for example, 1 μm), when an electric field E or E ′ having different polarities equal to or higher than a certain threshold is applied, the dipole moment changes the electric field E as shown in FIG. Or, depending on the electric field vector of E ′, the direction is turned upward 203 or downward 204,
In response, the liquid crystal molecules are aligned in either the first stable state 205 (bright state) or the second stable state 206 (dark state).

【0033】このような強誘電性液晶を光学変調素子と
して用いることの利点は2つある。第1に応答速度が極
めて速いこと、第2に液晶分子の配向が双安定性を有す
ることである。第2の利点を例えば図25によって説明
する。電界Eを印加すると液晶分子は第1の安定状態2
05に配向するが、この状態は電界を切ってもこの第1
の安定状態205が維持され、また、逆向きの電界E’
を印加すると、液晶分子は第2の安定状態206に配向
してその分子の向きを変えるが、やはり電界を切っても
この状態に保ち、それぞれの安定状態でメモリ機能を有
している。このような応答速度の速さと、双安定性が有
効に実現されるには、セルとしてはできるだけ薄い方が
好ましく、一般的には0.5〜20μm、特に1〜5μ
mが適している。
There are two advantages of using such a ferroelectric liquid crystal as an optical modulator. Firstly, the response speed is extremely fast, and secondly, the alignment of the liquid crystal molecules has bistability. The second advantage will be described with reference to FIG. 25, for example. When an electric field E is applied, the liquid crystal molecules are in the first stable state 2
Although it is oriented to 05, this state is
Stable state 205 is maintained, and the opposite electric field E'is maintained.
When the voltage is applied, the liquid crystal molecules are oriented in the second stable state 206 and change their orientation, but they are kept in this state even when the electric field is cut off, and each stable state has a memory function. In order to effectively realize such a high response speed and bistability, the cell is preferably as thin as possible, generally 0.5 to 20 μm, and particularly 1 to 5 μm.
m is suitable.

【0034】この種の強誘電性液晶を用いたマトリクス
電極構造を有する液晶−電気光学装置は例えば米国特許
4,367,924号や4,840,4102号明細書
で提案されている。
A liquid crystal-electro-optical device having a matrix electrode structure using this type of ferroelectric liquid crystal has been proposed in, for example, US Pat. Nos. 4,367,924 and 4,840,4102.

【0035】[0035]

【実施例】実施例1 以下、本発明の実施例を説明する。EXAMPLES Example 1 Examples of the present invention will be described below.

【0036】図1は本発明の一実施例に係る光学変調素
子の基本的な構成図である。図1において14,14’
は基板、13,13’はITO膜からなる透明電極、1
0,10’はSi0からなる斜方蒸着配向膜、11は強
誘電性液晶である。
FIG. 1 is a basic configuration diagram of an optical modulator according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 14, 14 '
Is a substrate, 13 and 13 'are transparent electrodes made of an ITO film, 1
Reference numerals 0 and 10 'are oblique vapor deposition alignment films made of Si0, and 11 is a ferroelectric liquid crystal.

【0037】なお、基板14,14’は両面研磨処理を
施した1.1mm厚の無アルカリガラス(HOYA製N
A40)である。ITO膜13,13’はO2 中の反応
性イオンプレーティング法により700Å形成した。
The substrates 14 and 14 'were made of non-alkali glass having a thickness of 1.1 mm and having both sides polished (N made by HOYA).
A40). The ITO films 13 and 13 'were formed to 700 Å by the reactive ion plating method in O 2 .

【0038】また、SiO斜方蒸着配向膜10,10’
は図2に示す蒸着装置にて作製した。図2において、2
0は真空チャンバ、21は基板(図1の基板14または
14’)、22はSiO蒸発源であるチムニーるつぼ、
23は蒸発源22の電源、24はスリット、25は基板
21を送るローラ、26はロータリーポンプ、27はメ
カニカルブースターポンプ、28はクライオポンプ、2
9,29’は切り替えバルブである。
Further, the SiO oblique vapor deposition alignment films 10 and 10 '.
Was produced by the vapor deposition apparatus shown in FIG. In FIG. 2, 2
0 is a vacuum chamber, 21 is a substrate (substrate 14 or 14 'in FIG. 1), 22 is a chimney crucible which is a SiO evaporation source,
23 is the power source of the evaporation source 22, 24 is a slit, 25 is a roller for sending the substrate 21, 26 is a rotary pump, 27 is a mechanical booster pump, 28 is a cryopump, 2
9, 29 'are switching valves.

【0039】蒸発源22から出たSiO粒子はスリット
24を経て基板21に達する。一方、ローラ25は角速
度ωで回転しており、これにより基板21も一定速度v
で移動している。また基板は図中に示す如くθの傾きを
持っており、スリット24によりθの角度成分を持った
SiO粒子のみが基板21に到達できる。本実施例にお
ける蒸着条件を表1に示す。
The SiO particles emitted from the evaporation source 22 reach the substrate 21 through the slit 24. On the other hand, the roller 25 rotates at the angular velocity ω, which causes the substrate 21 to move at a constant velocity v.
Are moving in. Further, the substrate has an inclination of θ as shown in the figure, and only the SiO particles having an angle component of θ can reach the substrate 21 by the slit 24. Table 1 shows vapor deposition conditions in this example.

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】上述の方法でSiO斜方蒸着配向膜10
(図1)を作製した基板14の該配向膜上にギャップ剤
として1.5μmφシリカビーズをスピナー塗布し、乾
燥後、シール剤を印刷して、同様の斜方蒸着配向膜1
0’を作製した対向基板14’と重ね合わせてセルを作
製し、その中に強誘電性液晶を真空注入して光学変調素
子を作成した。
The SiO oblique vapor deposition alignment film 10 was formed by the above method.
(FIG. 1) A spin coating of 1.5 μmφ silica beads as a gap agent is applied on the alignment film of the substrate 14 prepared in FIG.
A cell was prepared by superposing it on the counter substrate 14 ′ prepared with 0 ′, and a ferroelectric liquid crystal was vacuum-injected into the cell to prepare an optical modulation element.

【0042】図3は図1の光学変調素子の画素電極側の
拡大断面図である。図3において、11は強誘電性液
晶、14はガラス基板、6はTFT、13はITOから
なる画素電極、9はSiO斜方蒸着配向膜10を構成す
るSiOカラム、1aはゲート信号線である。TFT6
は画素電極13に接続しており、書き込み信号VW また
はリセット信号VR をゲート信号によりスイッチングし
て該信号を画素電極13に導いている。一方、図示しな
い対向電極(13’)側も配向膜(10’)は上記と同
様に構成され、電極(13’)はアース電位に保たれて
いる。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the pixel electrode side of the optical modulator of FIG. In FIG. 3, 11 is a ferroelectric liquid crystal, 14 is a glass substrate, 6 is a TFT, 13 is a pixel electrode made of ITO, 9 is an SiO column forming the SiO oblique vapor deposition alignment film 10, and 1a is a gate signal line. .. TFT6
Is connected to the pixel electrode 13 and switches the write signal V W or the reset signal V R by the gate signal to guide the signal to the pixel electrode 13. On the other hand, the alignment film (10 ') is also configured in the same manner as above on the counter electrode (13') side (not shown), and the electrode (13 ') is kept at the ground potential.

【0043】このように構成された光学変調素子を図1
6(a)の如き一定のリセットおよび書き込み電圧10
1,102を有する信号で連続的にアクティブ駆動した
ときの書き込み電圧−透過率(V−I)特性を図4に4
1で示した。図17の104,105に相当する従来の
ポリイミドラビングセルのV−T特性42と比較する
と、本実施例のV−T特性41は明らかにヒステリシス
が減少していることがわかる。
FIG. 1 shows an optical modulator having the above structure.
6 (a) constant reset and write voltage 10
4 shows write voltage-transmittance (VI) characteristics when continuously driven by a signal having 1, 102.
It is shown by 1. Compared with the VT characteristic 42 of the conventional polyimide rubbing cell corresponding to 104 and 105 in FIG. 17, it can be seen that the VT characteristic 41 of this embodiment has a clearly reduced hysteresis.

【0044】図5に黒リセット放置時間を変化させた時
の全白書き込み応答時間の相関を示す。図5において、
51は本実施例の配向膜を用いた光学変調素子の応答時
間(図4の特性41に対応)、52は従来のポリイミド
ラビング配向膜を用いた光学変調素子の応答時間(図4
の特性42に対応)である。上述した不安定性が、本実
施例の配向膜を用いることで明らかに解消していること
がわかる。
FIG. 5 shows the correlation of the all-white writing response time when the black reset leaving time is changed. In FIG.
Reference numeral 51 is the response time of the optical modulation element using the alignment film of this embodiment (corresponding to the characteristic 41 in FIG. 4), and 52 is the response time of the optical modulation element using the conventional polyimide rubbing alignment film (FIG. 4).
(Corresponding to the characteristic 42) of It can be seen that the above-mentioned instability is apparently eliminated by using the alignment film of this example.

【0045】図6は一定時間「黒」放置した後、「白」
中間調書き込みをしたときの透過率変化を示す。図中、
61は本実施例の光学変調素子の透過率変化である。従
来のポリイミドラビング配向膜を用いた素子の透過率変
化62と比較して、上述のフェーディング現象が極めて
少なく、ほとんど見られないことがわかる。
FIG. 6 shows that after left "black" for a certain time, "white"
The change in transmissivity when halftone writing is performed is shown. In the figure,
Reference numeral 61 represents a change in transmittance of the optical modulator of the present embodiment. It can be seen that the above-mentioned fading phenomenon is extremely small and hardly seen compared with the transmittance change 62 of the element using the conventional polyimide rubbing alignment film.

【0046】本実施例による上述した強誘電性液晶の階
調表示を行なう際に生じる問題点の解消の理由は以下の
ように説明される。すなわち、図3に模式的に示したよ
うに、SiO斜方蒸着により成膜したSiOのカラム9
はいわゆる『隙間構造』を有しているために、電極13
が部分的に露出しており、このため、液晶層11との界
面で導電性が生じており、図3に示すように強誘電性液
晶層にかかる書き込み電圧VW (図16(a))とリセ
ット電圧VR とのDCアンバランスにより生ずるイオン
2(この場合マイナスイオン)の電極上への蓄積が生じ
たとしても、この界面での電子eの授受により、上記イ
オンが中和されると考えられる。この中和現象は画素電
極13に対向するアース電極13’においても同様に生
じていると考えられる。したがって前述した従来例の如
きイオンの配向膜面上への蓄積により発生する坑電界が
形成されないためによると考えられる。
The reason for solving the problem that occurs when performing the gradation display of the ferroelectric liquid crystal according to the present embodiment is explained as follows. That is, as schematically shown in FIG. 3, the SiO column 9 formed by oblique SiO vapor deposition.
Has a so-called "gap structure", the electrode 13
Are partially exposed, so that conductivity is generated at the interface with the liquid crystal layer 11, and as shown in FIG. 3, the write voltage V W applied to the ferroelectric liquid crystal layer (FIG. 16A). Even if the ion 2 (negative ion in this case) is accumulated on the electrode due to the DC imbalance between the reset voltage V R and the reset voltage V R , if the electron e is exchanged at this interface, the ion is neutralized. Conceivable. It is considered that this neutralization phenomenon similarly occurs in the ground electrode 13 'facing the pixel electrode 13. Therefore, it is considered that the anti-electric field generated due to the accumulation of ions on the surface of the alignment film as in the above-mentioned conventional example is not formed.

【0047】次に、本実施例の光学変調素子の配向状態
を偏光顕微鏡により観察したところ、均一なユニフォー
ム配向となっていた。またチルト角を測定したところθ
a=14〜14.5°であり、注入した強誘電性液晶の
コーン角Θが15°程度であることから考え、ほぼ強誘
電性液晶のコーン角に近いところまで素子のチルト角が
ひらいていることがわかった。さらに基板14,14’
として80μm厚の薄膜ガラスを用いて同様の素子を作
製し、X線回折法により層構造を測定した。そのX線回
折パターンを図7に示す。図7において回折ピークが1
つのみ見られることから、本実施例の光学変調素子の層
構造は図8に図示する如く、斜めブックシュルフ構造と
なっていることがわかる。
Next, the alignment state of the optical modulation element of this example was observed by a polarization microscope, and it was found that uniform alignment was achieved. When the tilt angle was measured, θ
Considering that a = 14 to 14.5 ° and the cone angle Θ of the injected ferroelectric liquid crystal is about 15 °, the tilt angle of the element can be extended to a position almost close to the cone angle of the ferroelectric liquid crystal. I found out that Further substrates 14, 14 '
A similar device was prepared using 80 μm thick thin film glass, and the layer structure was measured by the X-ray diffraction method. The X-ray diffraction pattern is shown in FIG. In FIG. 7, the diffraction peak is 1
Since only one is seen, it can be seen that the layer structure of the optical modulation element of the present example is an oblique Bookschulf structure as shown in FIG.

【0048】実施例2 SiOのかわりにZrO2 を用いて、実施例1と同様の
斜方蒸着配向膜を実施例1と同様の装置で成膜した。ベ
ース圧〜10-7torr.蒸着速度5Å/sec、図2
のθは85°、斜方蒸着膜カラム長は400Åであっ
た。
Example 2 Using ZrO 2 instead of SiO, an oblique vapor deposition alignment film similar to that in Example 1 was formed in the same apparatus as in Example 1. Base pressure -10 -7 torr. Deposition rate 5Å / sec, Fig. 2
Was 85 °, and the column length of the oblique deposition film was 400Å.

【0049】上記配向膜を用いて素子化を実施例1と同
様に行ない、配向状態ならびにV−T特性のヒステリシ
ス、不安定性およびフェーディング現象を測定した。そ
の結果、配向は均一なユニフォーム配向であり、ヒステ
リシス、不安定性およびフェーディングが大幅に減少し
ていることを確認した。
The above alignment film was used to form a device in the same manner as in Example 1, and the alignment state and the VT characteristic hysteresis, instability and fading phenomenon were measured. As a result, it was confirmed that the orientation was a uniform uniform orientation, and the hysteresis, instability and fading were significantly reduced.

【0050】実施例3 SiOのかわりにTiO2 を用いて、実施例1と同様の
斜方蒸着配向膜を実施例1と同様の装置で成膜した。ベ
ース圧〜10-7torr.、蒸着速度5Å/sec、図
2のθは85°、斜方蒸着膜カラム長は400Åであっ
た。
Example 3 Using TiO 2 instead of SiO, an oblique vapor deposition alignment film similar to that in Example 1 was formed by the same apparatus as in Example 1. Base pressure -10 -7 torr. The vapor deposition rate was 5Å / sec, θ in FIG. 2 was 85 °, and the oblique vapor deposition film column length was 400Å.

【0051】上記配向膜を用いて素子化を実施例1と同
様に行ない、配向状態ならびにV−T特性のヒステリシ
ス、不安定性およびフェーディング現象を測定した。そ
の結果、配向は均一なユニフォーム配向であり、ヒステ
リシス、不安定性およびフェーディングが大幅に減少し
ていることを確認した。
Using the above-mentioned alignment film, element formation was carried out in the same manner as in Example 1, and the alignment state and VT characteristic hysteresis, instability and fading phenomenon were measured. As a result, it was confirmed that the orientation was a uniform uniform orientation, and the hysteresis, instability and fading were significantly reduced.

【0052】実施例4 図9は本発明の第4の実施例に係る液晶表示装置用アク
ティブマトリクス基板を示す。図中、601は行電極、
602は列電極、603は絵素電極である。604は薄
膜トランジスタで、列電極上、行電極と列電極の交差部
分に隣接して配置されている。斜方蒸着の蒸着方向を列
方向(図の上下方向)に平行に行なう。薄膜トランジス
タ604のある突起部分が柱となりその影には配向膜は
形成されないが、配向膜欠陥は、図中605のように、
列電極602上に形成される。この基板を用いてパネル
を作製した場合、配向膜が形成されなかったことによる
配向欠陥は列電極602に隠れる。また、前記配向膜欠
陥605を核に配向欠陥が図中606のように広がって
も両電極上に隠れる。したがって、配向膜欠陥605に
よる配向欠陥は画素に影響を与えず、以下の効果を挙げ
ることができる。
Embodiment 4 FIG. 9 shows an active matrix substrate for a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention. In the figure, 601 is a row electrode,
Reference numeral 602 is a column electrode, and 603 is a pixel electrode. A thin film transistor 604 is arranged on the column electrode adjacent to the intersection of the row electrode and the column electrode. The oblique vapor deposition is performed parallel to the column direction (vertical direction in the figure). Although the projection part of the thin film transistor 604 becomes a pillar and the alignment film is not formed in the shadow, the alignment film defect is as shown by 605 in the figure.
It is formed on the column electrode 602. When a panel is manufactured using this substrate, alignment defects due to the absence of the alignment film are hidden by the column electrodes 602. Further, even if the alignment defect extends from the alignment film defect 605 as a nucleus as indicated by 606 in the figure, it is hidden on both electrodes. Therefore, the alignment defect due to the alignment film defect 605 does not affect the pixel, and the following effects can be achieved.

【0053】配向膜が形成されなかったことにより形成
された配向欠陥は電極上に隠れ高コントラストの画像を
得ることができる。
Alignment defects formed because the alignment film is not formed are hidden on the electrodes and a high-contrast image can be obtained.

【0054】薄膜トランジスタが電極上にあることによ
り、有効画素領域が広がり、開口率を高くすることがで
きる。
Since the thin film transistor is on the electrode, the effective pixel area is expanded and the aperture ratio can be increased.

【0055】実施例5 次に、本発明の第5の実施例について図10を参照しな
がら説明する。図中601は行電極、602は列電極、
603は絵素電極である。604は薄膜トランジスタ
で、行電極上にある。斜方蒸着の蒸着方向を行電極に平
行に行なう。このときトランジスタ604のある突起部
分の影となり形成された配向膜欠陥は、図中605のよ
うに形成される。この基板を用いてパネルを作製した場
合、配向膜が形成されなかったことによる配向欠陥は行
電極601に隠れる。また前記配向膜欠陥605を核に
配向欠陥606が形成されても、行電極内に含まれる。
したがって絵素電極内に及ぼす影響は抑えられ、開口率
も高くなり、高輝度、高コントラストの画像が得られ
る。
Fifth Embodiment Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, 601 is a row electrode, 602 is a column electrode,
Reference numeral 603 is a pixel electrode. A thin film transistor 604 is provided on the row electrode. The deposition direction of oblique deposition is parallel to the row electrodes. At this time, the alignment film defect formed in the shadow of the projection portion of the transistor 604 is formed as indicated by 605 in the drawing. When a panel is manufactured using this substrate, the alignment defects due to the formation of no alignment film are hidden by the row electrodes 601. Even if an alignment defect 606 is formed with the alignment film defect 605 as a nucleus, it is included in the row electrode.
Therefore, the influence on the pixel electrodes is suppressed, the aperture ratio is increased, and an image with high brightness and high contrast can be obtained.

【0056】実施例6 次に本発明の第6の実施例について図11を参照しなが
ら説明する。図中601は行電極、602は列電極、6
03は絵素電極である。604は薄膜トランジスタで、
行電極と列電極の交差部分に隣接した絵素電極の角に位
置している。斜方蒸着の蒸着方向を絵素電極の対角線方
向に行なう。このときトランジスタ604のある突起部
分の影となり形成された配向膜欠陥は、図中605のよ
うに形成される。この基板を用いてパネルを作製した場
合、配向膜が形成されなかったことによる配向欠陥は両
電極に隠れる。また前記配向膜欠陥に605を核に配向
欠陥606が形成されても、両電極内にほとんど含まれ
る。したがって絵素電極内に及ぼす影響は最小限に抑え
られ、開口率も高くなり、高輝度、高コントラストの画
像が得られる。
Sixth Embodiment Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, 601 is a row electrode, 602 is a column electrode, 6
Reference numeral 03 is a pixel electrode. 604 is a thin film transistor,
It is located at the corner of the pixel electrode adjacent to the intersection of the row electrode and the column electrode. The oblique vapor deposition is performed in the diagonal direction of the pixel electrodes. At this time, the alignment film defect formed in the shadow of the projection portion of the transistor 604 is formed as indicated by 605 in the drawing. When a panel is manufactured using this substrate, alignment defects due to the alignment film not being formed are hidden by both electrodes. Even if an alignment defect 606 is formed with the alignment film defect 605 as a nucleus, it is mostly contained in both electrodes. Therefore, the influence on the pixel electrodes is minimized, the aperture ratio is increased, and an image with high brightness and high contrast can be obtained.

【0057】実施例7 次に本発明の第7の実施例について図12を参照しなが
ら説明する。図中601は行電極、602は列電極、6
03は絵素電極である。604は薄膜トランジスタであ
る。斜方蒸着の蒸着方向を絵素電極の対角方向に行な
う。このときトランジスタ604のある突起部分の影と
なり形成された配向膜欠陥は、図中605のように形成
される。図中III−IVの断面図を図13に示す。図中6
04は薄膜トランジスタ突起部分、602は列電極であ
る。またθは、蒸着粒子入射角度である。配向膜欠陥の
長さLは、L=d/tanθとなり、列電極内におさま
る。この基板を用いてパネルを作製した場合、配向膜が
形成されなかったことによる配向欠陥は列電極に隠れ
る。また前記図12の配向膜欠陥605を核に配向欠陥
606が形成されても、列電極602内にほとんど含ま
れる。したがって絵素電極内に及ぼす影響は最小限に抑
えられ、開口率も高くなり、高輝度、高コントラストの
画像が得られる。
Seventh Embodiment Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, 601 is a row electrode, 602 is a column electrode, 6
Reference numeral 03 is a pixel electrode. Reference numeral 604 is a thin film transistor. The oblique vapor deposition is performed in the diagonal direction of the pixel electrodes. At this time, the alignment film defect formed in the shadow of the projection portion of the transistor 604 is formed as indicated by 605 in the drawing. A cross-sectional view of III-IV in the figure is shown in FIG. 6 in the figure
Reference numeral 04 is a thin film transistor protruding portion, and 602 is a column electrode. Further, θ is an incident angle of vapor deposition particles. The length L of the alignment film defect is L = d / tan θ, which is settled in the column electrode. When a panel is manufactured using this substrate, alignment defects due to the alignment film not being formed are hidden by the column electrodes. Even if the alignment defect 606 is formed by using the alignment film defect 605 of FIG. 12 as a nucleus, it is almost contained in the column electrode 602. Therefore, the influence on the pixel electrodes is minimized, the aperture ratio is increased, and an image with high brightness and high contrast can be obtained.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上説明したように本発明の第1の態様
によれば、強誘電性液晶を用いた階調表示光学変調素子
において、配向膜にSiOなどの斜方蒸着膜を用い、か
つ該配向膜を直接電極面上に設けることで、配向が均一
ユニフォーム配向で強誘電性液晶を用いたアクティブマ
トリクス駆動階調表示特有のV−T特性のヒステリシス
現象、不安定性およびフェーディング現象をほぼ解消さ
せる効果がある。
As described above, according to the first aspect of the present invention, in a gradation display optical modulation element using a ferroelectric liquid crystal, an oblique vapor deposition film such as SiO is used as an alignment film, and By providing the alignment film directly on the electrode surface, the hysteresis phenomenon, instability and fading phenomenon of the VT characteristic peculiar to the active matrix drive gradation display using the ferroelectric liquid crystal in the uniform uniform orientation are almost eliminated. It has the effect of eliminating it.

【0059】また、本発明の第2の態様によれば、光学
変調素子用アクティブマトリクス基板に斜方蒸着による
配向膜を形成する際、アクティブマトリクス駆動用の薄
膜トランジスタによる突起の影が基板上の行電極あるい
は列電極内におさまるかあるいはほとんどおさまるよう
に該薄膜トランジスタな配置にしたため、絵素電極内に
配向欠陥が入り込まず、輝度、コントラストともに良好
な画像表示を行なうことができる。
According to the second aspect of the present invention, when an alignment film is formed on the active matrix substrate for an optical modulation element by oblique vapor deposition, the shadow of the projection by the thin film transistor for active matrix driving is formed on the substrate. Since the thin film transistors are arranged so as to fit or almost fit in the electrodes or the column electrodes, alignment defects do not enter into the pixel electrodes, and image display with good brightness and contrast can be performed.

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

【図1】 本発明の一実施例に係る光学変調素子の基本
的な構成図である。
FIG. 1 is a basic configuration diagram of an optical modulator according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の配向膜を作製する装置の構成図であ
る。
FIG. 2 is a configuration diagram of an apparatus for producing the alignment film of FIG.

【図3】 図1の光学変調素子における配向膜の形状を
あらわす図である。
FIG. 3 is a diagram showing a shape of an alignment film in the optical modulation element of FIG.

【図4】 図1の光学変調素子のV−T特性曲線を従来
の素子のV−T特性曲線と比較して示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a VT characteristic curve of the optical modulation element of FIG. 1 in comparison with a VT characteristic curve of a conventional element.

【図5】 図1の光学変調素子において黒リセット放置
時間を変化させた時の全白書き込み応答時間の相関を示
すグラフである。
5 is a graph showing a correlation of all-white writing response time when the black reset leaving time is changed in the optical modulation element of FIG.

【図6】 図1の光学変調素子において一定時間「黒」
放置した後、「白」中間調書き込みをしたときの透過率
変化を示すグラフである。
FIG. 6 is a time period of “black” in the optical modulator of FIG.
FIG. 6 is a graph showing a change in transmittance when “white” halftone writing is performed after standing.

【図7】 図1の光学変調素子における配向膜の層構造
を示すX線回折パターンである。
7 is an X-ray diffraction pattern showing a layer structure of an alignment film in the optical modulation element of FIG.

【図8】 上記層構造を模式的に示す構造図である。FIG. 8 is a structural diagram schematically showing the layer structure.

【図9〜12】 それぞれ本発明の他の実施例に係る液
晶表示装置用アクティブマトリクス基板における電極、
薄膜トランジスタ、配向膜欠陥および配向欠陥の配置を
示す図である。
9 to 12 are electrodes in an active matrix substrate for a liquid crystal display according to another embodiment of the present invention,
It is a figure which shows arrangement | positioning of a thin film transistor, an alignment film defect, and an alignment defect.

【図13】 図12の薄膜トランジスタ部の(III−I
V)断面図である。
FIG. 13 shows (III-I of the thin film transistor portion of FIG.
V) is a sectional view.

【図14〜18】 それぞれ従来技術の説明図である。14 to 18 are explanatory views of a conventional technique.

【図19】 上記従来技術における不安定性の現象図で
ある。
FIG. 19 is a phenomenon diagram of instability in the above conventional technique.

【図20】 上記従来技術における不安定性の説明図で
ある。
FIG. 20 is an explanatory diagram of instability in the above conventional technique.

【図21】 従来のアクティブマトリクス基板における
図9等と同様の配置を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing an arrangement similar to that of FIG. 9 and the like in a conventional active matrix substrate.

【図22】 図21の薄膜トランジスタ部の(I−II)
断面図である。
FIG. 22 shows (I-II) of the thin film transistor portion of FIG.
FIG.

【図23】 斜方蒸着法の説明図である。FIG. 23 is an explanatory diagram of an oblique vapor deposition method.

【図24,25】 強誘電性液晶を用いた光学変調素子
の原理説明図である。
24 and 25 are principle explanatory views of an optical modulation element using a ferroelectric liquid crystal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,10’:斜方蒸着配向膜、11:強誘電性液晶
層、13,13’:透明導電膜、14,14’,21:
基板、20:真空チャンバ、22:蒸発源、23:蒸発
源の電源、24:スリット、25:ローラ、26:ロー
タリーポンプ、27:メカニカルブースターポンプ、2
8:クライオポンプ、29,29’:バルブ、601:
行電極、602:列電極、603:絵素電極、604:
薄膜トランジスタ、605:配向膜欠陥、606:配向
欠陥。
10, 10 ': orientated vapor-deposited alignment film, 11: ferroelectric liquid crystal layer, 13, 13': transparent conductive film, 14, 14 ', 21:
Substrate, 20: vacuum chamber, 22: evaporation source, 23: power source of evaporation source, 24: slit, 25: roller, 26: rotary pump, 27: mechanical booster pump, 2
8: Cryopump, 29, 29 ': Valve, 601:
Row electrodes, 602: column electrodes, 603: picture element electrodes, 604:
Thin film transistor, 605: alignment film defect, 606: alignment defect.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 智子 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 丸山 朋子 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Tomoko Murakami 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Tomoko Maruyama 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Within the corporation

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液晶層と、これを挟持する複数の基板
と、該基板上に形成され前記液晶層へ電圧を印加する電
圧印加手段とを具備した光学変調素子において、 斜方蒸着配向膜が前記電圧印加手段を構成する電極面上
に直接形成されているとともに、該配向膜が隙間構造を
有し、該隙間を通じて前記液晶層と電極面との電荷移動
が行なわれることを特徴とする光学変調素子。
1. An optical modulation element comprising a liquid crystal layer, a plurality of substrates sandwiching the liquid crystal layer, and a voltage applying means which is formed on the substrate and applies a voltage to the liquid crystal layer. An optical device, which is formed directly on an electrode surface which constitutes the voltage applying means, has a gap structure in the alignment film, and through which the charge is transferred between the liquid crystal layer and the electrode surface. Modulation element.
【請求項2】 前記電圧印加手段が、少なくとも画素電
極、信号電極、走査電極およびアクティブスイッチング
素子からなり、前記液晶層のリセットおよび書き込みが
ともにアクティブマトリクス駆動により行なわれること
を特徴とする請求項1記載の光学変調素子。
2. The voltage applying means comprises at least a pixel electrode, a signal electrode, a scanning electrode and an active switching element, and resetting and writing of the liquid crystal layer are both performed by active matrix driving. The optical modulation element described.
【請求項3】 前記斜方蒸着配向膜の材質が、無機酸化
物であることを特徴とする請求項1記載の光学変調素
子。
3. The optical modulation element according to claim 1, wherein the material of the oblique vapor deposition alignment film is an inorganic oxide.
【請求項4】 前記無機酸化物の主成分がSiOである
ことを特徴とする請求項3記載の光学変調素子。
4. The optical modulation element according to claim 3, wherein the main component of the inorganic oxide is SiO.
【請求項5】 前記SiO斜方蒸着膜のカラム長が0.
01μm以上で0.6μm以下であることを特徴とする
請求項4記載の光学変調素子。
5. The column length of the SiO oblique deposition film is 0.
The optical modulation element according to claim 4, wherein the optical modulation element has a diameter of not less than 01 μm and not more than 0.6 μm.
【請求項6】 前記SiO斜方蒸着膜のカラム角度が0
〜60°であることを特徴とする請求項4記載の光学変
調素子。
6. The column angle of the SiO oblique deposition film is 0.
The optical modulation element according to claim 4, wherein the optical modulation element has an angle of -60 °.
【請求項7】 前記無機酸化物の材質がZrO2 である
ことを特徴とする請求項3記載の光学変調素子。
7. The optical modulator according to claim 3, wherein the material of the inorganic oxide is ZrO 2 .
【請求項8】 前記無機酸化物の材質がTiO2 である
ことを特徴とする請求項3記載の光学変調素子。
8. The optical modulation element according to claim 3, wherein the material of the inorganic oxide is TiO 2 .
【請求項9】 前記液晶が強誘電性液晶であることを特
徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の光学変調素
子。
9. The optical modulation element according to claim 1, wherein the liquid crystal is a ferroelectric liquid crystal.
【請求項10】 行電極と列電極に沿ってマトリクス状
に並置配列している絵素電極とこれをスイッチングする
ための薄膜トランジスタを有する基板に、液晶を配向さ
せるための配向膜を斜方蒸着法によって形成した光学変
調素子用アクティブマトリクス基板において、 前記斜方蒸着を行なう際、前記薄膜トランジスタによる
突起の影が前記行電極あるいは列電極内におさまるかあ
るいはほとんどおさまるように前記薄膜トランジスタを
配置したことを特徴とする光学変調素子用アクティブマ
トリクス基板。
10. An oblique deposition method of forming an alignment film for aligning liquid crystals on a substrate having pixel electrodes arranged in a matrix along with row electrodes and column electrodes and a thin film transistor for switching the pixel electrodes. In the active matrix substrate for an optical modulation element formed by the above, the thin film transistor is arranged so that the shadow of the projection of the thin film transistor is set in the row electrode or the column electrode or is almost set when the oblique deposition is performed. Active matrix substrate for optical modulator.
【請求項11】 前記斜方蒸着の蒸着方向が列電極に平
行であり、かつ薄膜トランジスタが列電極内に配置さ
れ、かつ前記薄膜トランジスタの幅が前記列電極の幅以
下であることを特徴とする請求項1記載のアクティブマ
トリクス基板。
11. The vapor deposition direction of the oblique vapor deposition is parallel to a column electrode, a thin film transistor is arranged in the column electrode, and the width of the thin film transistor is less than or equal to the width of the column electrode. Item 1. The active matrix substrate according to item 1.
【請求項12】 前記斜方蒸着の蒸着方向が行電極に平
行であり、かつ薄膜トランジスタが行電極内に配置さ
れ、かつ前記薄膜トランジスタの幅が前記行電極の幅以
下であることを特徴とする請求項1記載のアクティブマ
トリクス基板。
12. A vapor deposition direction of the oblique vapor deposition is parallel to a row electrode, a thin film transistor is arranged in the row electrode, and a width of the thin film transistor is less than or equal to a width of the row electrode. Item 1. The active matrix substrate according to item 1.
【請求項13】 前記薄膜トランジスタが列電極と行電
極の交差部分に隣接する絵素開口部分の角に配置されて
おり、この時の斜方蒸着の蒸着方向が前記薄膜トランジ
スタから電極へ向かう方向であることを特徴とする請求
項1記載の液晶表示装置用アクティブマトリクス基板。
13. The thin film transistor is arranged at a corner of a pixel opening portion adjacent to a crossing portion of a column electrode and a row electrode, and a vapor deposition direction of oblique vapor deposition at this time is a direction from the thin film transistor to the electrode. The active matrix substrate for a liquid crystal display device according to claim 1.
【請求項14】 前記薄膜トランジスタが行電極内、あ
るいは行電極内に配置され、かつ前記薄膜トランジスタ
の幅が列および行電極幅以下であり、かつ前記薄膜トラ
ンジスタ突起部分の高さをd、蒸着粒子入射角度をθ、
薄膜トランジスタと薄膜トランジスタ上を通り蒸着方向
に伸びる直線が列または行電極と交わる点との距離の最
小値をLmin とした場合、 Lmin >d/tanθ であることを特徴とする請求項1記載のアクティブマト
リクス基板。
14. The thin film transistor is arranged in a row electrode or in a row electrode, the width of the thin film transistor is less than or equal to the column and row electrode width, and the height of the thin film transistor protrusion is d, and the vapor deposition particle incident angle. Θ,
2. L min > d / tan θ, where L min is the minimum value of the distance between the thin film transistor and a straight line extending in the deposition direction on the thin film transistor and intersecting the column or row electrodes. Active matrix substrate.
【請求項15】 対向基板とともに液晶層を挟持するこ
とによって液晶表示装置用の光学変調素子を構成するこ
とを特徴とする請求項10〜14のいずれかに記載のア
クティブマトリクス基板。
15. The active matrix substrate according to claim 10, wherein an optical modulation element for a liquid crystal display device is configured by sandwiching a liquid crystal layer together with a counter substrate.
【請求項16】 前記配向膜が前記行、列および絵素の
各電極面上に直接接触して形成されているとともに、該
配向膜が隙間構造を有し、該隙間を通じて前記液晶層と
電極面との電荷移動が行なわれることを特徴とする請求
項15記載のアクティブマトリクス基板。
16. The alignment film is formed in direct contact with the electrode surfaces of the rows, columns and picture elements, and the alignment film has a gap structure, and the liquid crystal layer and the electrodes are provided through the gap. 16. The active matrix substrate according to claim 15, wherein charges are transferred to and from the surface.
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