JPH06337422A - Liquid crystal electro-optical device - Google Patents

Liquid crystal electro-optical device

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JPH06337422A
JPH06337422A JP14855593A JP14855593A JPH06337422A JP H06337422 A JPH06337422 A JP H06337422A JP 14855593 A JP14855593 A JP 14855593A JP 14855593 A JP14855593 A JP 14855593A JP H06337422 A JPH06337422 A JP H06337422A
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liquid crystal
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resin
crystal material
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舜平 山崎
Toshimitsu Konuma
利光 小沼
Takeshi Nishi
毅 西
Michio Shimizu
美知緒 清水
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Abstract

PURPOSE:To stabilize optical characteristics, display multiple gradation at high speed, and realize a large area and the like by arranging ferroelectric liquid crystal and PCS between a substrate where crystalline silicon TFT is connected to a picture element electrode and a substrate having a counter electrode. CONSTITUTION:A substrate 102 where crystalline silicon TFT(thin film transistor) 101 is connected to a picture element electrode 100 and a counter electrode 103 are arranged, and a substrate 104 forming an oriented film 105 to orient uniaxially a liquid crystal material is opposed to these, and both substrates 102 and 104 are fixed to each other by a sealing material through a spacer. Unhardened resin is mixed in a ferroelectric liquid crystal material 107, and it is injected between the substrates 102 and 104, and column shape resin PCS(polymerization column spacer) 106 is deposited and hardened. An action of undesirable electric charge unstabilizing a condition of liquid crystal existing in a liquid crystal layer 107 is removed by this deposition and hardening. Thereby, since the movement and the accumulation of the electric charge are eliminated, when voltage is impressed between the electrodes, it is reversed sharply and sufficiently, so that a change of a display condition with the lapse of time after being reversed can be also removed.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、強誘電性液晶を用いた
アクティブマトリクス型液晶電気光学装置の構成に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of an active matrix type liquid crystal electro-optical device using a ferroelectric liquid crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、液晶ディスプレイ装置(LCD)
が注目されている。中でも特に、ネマチック液晶材料を
用い、各画素に薄膜トランジスタ(TFT)等のスイッ
チング素子を設けたアクティブマトリクス型のものが、
高速、高コントラスト、多階調表示できるものとして盛
んに開発されている。
2. Description of the Related Art Recently, a liquid crystal display device (LCD)
Is attracting attention. Among them, particularly, an active matrix type in which a switching element such as a thin film transistor (TFT) is provided in each pixel using a nematic liquid crystal material,
It has been actively developed as a device capable of high-speed, high-contrast, multi-gradation display.

【0003】他方強誘電性液晶を用いたLCDも開発さ
れている。強誘電性液晶は液晶分子が自発分極を有し、
数十μ秒で高速スイッチングでき、またメモリー性を有
している。この強誘電性液晶を用いてアクティブマトリ
クス型のLCDとし、より高速な表示ができるものも開
発されている。
On the other hand, an LCD using a ferroelectric liquid crystal has also been developed. In a ferroelectric liquid crystal, liquid crystal molecules have spontaneous polarization,
It can switch at high speed in tens of microseconds and has a memory property. An active matrix type LCD using this ferroelectric liquid crystal has been developed, which can display at higher speed.

【0004】特にこの強誘電性液晶は双安定性を有して
いるため表示のON(透過)・OFF(非透過)以外の
中間状態を維持することは困難であるが、ネマチック液
晶と比較して約3桁高速にスイッチングできるため、O
NとOFFを表示フレームごとに制御して表示時間によ
り階調表示を行う、いわゆるフレーム階調表示を可能と
する。このON・OFF時間をTFTを用いてデジタル
値で制御することで多階調のデジタル階調表示を行うこ
とができる。詳細は本出願人の発明になる特願平4−2
75413号に記載されている。
In particular, since this ferroelectric liquid crystal has bistability, it is difficult to maintain an intermediate state other than ON (transmission) and OFF (non-transmission) of the display, but compared with the nematic liquid crystal. Since it can switch about 3 digits faster,
It is possible to perform so-called frame gradation display, in which N and OFF are controlled for each display frame and gradation display is performed according to the display time. By controlling this ON / OFF time with a digital value using a TFT, multi-tone digital gradation display can be performed. For details, see Japanese Patent Application No. 4-2.
No. 75413.

【0005】TFTはアモルファスシリコンTFTを用
いてもよいが、強誘電性液晶の高速なスイッチングに対
応し、またこのデジタル階調において、より高速、多階
調、高コントラスト比とするためには、画素への電荷注
入がより速やかに行われる必要がある。そのためアモル
ファスシリコンTFTより約4桁高速で動作しかつ自発
分極を十分に反転させるだけの大電流を流し得る結晶性
シリコンTFTが使用される。
Amorphous silicon TFTs may be used as the TFTs, but in order to support high-speed switching of ferroelectric liquid crystal and to achieve higher digital speeds, higher gradations, and higher contrast ratios, It is necessary to inject charges into pixels more quickly. Therefore, a crystalline silicon TFT is used which operates about four orders of magnitude faster than an amorphous silicon TFT and can flow a large current sufficient to invert spontaneous polarization.

【0006】[0006]

【従来技術の問題点】このような高速で多階調表示も可
能なアクティブマトリクス型強誘電性液晶電気光学装置
であるが、高速かつ高コントラストな表示を行うために
は、信号印可時の強誘電性液晶の液晶分子の反転が極め
て短時間で行われ、かつ十分に反転しきること、また反
転してからの液晶分子の状態が変化せず一定であるこ
と、が必要である。この液晶分子の状態を決定するのは
主に、両基板の電極に印加される電圧の大きさである。
2. Description of the Related Art An active-matrix type ferroelectric liquid crystal electro-optical device capable of high-speed and multi-gradation display as described above. It is necessary that the inversion of the liquid crystal molecules of the dielectric liquid crystal is carried out in an extremely short time, and the inversion is sufficiently completed, and that the state of the liquid crystal molecules after the inversion does not change and is constant. It is mainly the magnitude of the voltage applied to the electrodes on both substrates that determines the state of the liquid crystal molecules.

【0007】ところが、装置内には液晶または配向膜か
らの電荷を持った不純物が存在したり、電圧印加時にそ
の電圧とは逆方向の電圧を発生させる余分な電荷が生じ
ることはよく知られている。これら電荷は、電圧印加に
伴い両基板間に挟持された液晶材料内を自由に移動す
る。これら電荷の多くは移動して配向膜表面に到達する
が、本来配向膜は絶縁性であるために電荷はそれ以上は
移動せず配向膜と液晶層(液晶材料の層)の間(配向膜
液晶界面)に蓄積される形となる。
However, it is well known that impurities having a charge from the liquid crystal or the alignment film exist in the device, or that an extra charge that generates a voltage in a direction opposite to the voltage is generated when a voltage is applied. There is. These charges move freely in the liquid crystal material sandwiched between the substrates as a voltage is applied. Most of these charges move to reach the surface of the alignment film, but since the alignment film is originally insulating, the charges do not move any more and the space between the alignment film and the liquid crystal layer (layer of liquid crystal material) (alignment film) is increased. Liquid crystal interface) will be accumulated in the form.

【0008】これらの電荷により液晶電気光学装置とし
ては好ましくない問題が発生する。例えば電極間に印加
した電圧を打ち消す作用が生じてしまい、コントラスト
の減衰をまねいていた。たとえばTFT駆動してパルス
電圧を印加した際、パルス印加に対し透過、非透過のス
イッチングが急峻でなく一度スイッチングしてから少し
遅れてさらにスイッチングが起こる2段階応答や、スイ
ッチング後すぐに減衰が発生したりした。これを解決す
るためには印加する電圧を自発分極を反転させるのに必
要な電圧より大きくする必要があったが十分な対策では
なかった。
These charges cause a problem which is not preferable for a liquid crystal electro-optical device. For example, the effect of canceling the voltage applied between the electrodes occurs, which causes attenuation of contrast. For example, when driving a TFT and applying a pulse voltage, the switching between transmission and non-transmission is not steep with respect to the pulse application, and there is a two-step response in which switching is performed once and then further switching occurs, and attenuation occurs immediately after switching. I did it. In order to solve this, it was necessary to make the applied voltage larger than the voltage required to invert the spontaneous polarization, but this was not a sufficient measure.

【0009】また、電極間に電圧を印加した際に、液晶
層内の電荷量が経時変化するために液晶分子の状態が安
定しない。さらに配向膜−液晶界面に蓄積した電荷によ
り電気的に吸着された液晶分子は、液晶層内部の吸着さ
れていない液晶分子よりも状態変化に必要とする電圧が
大きいために液晶層内の液晶分子が一斉に状態変化を起
こさず、液晶電気光学装置の特性として一番重要な光の
透過特性が安定しないという問題が生じるのである。
Further, when a voltage is applied between the electrodes, the state of the liquid crystal molecules is not stable because the charge amount in the liquid crystal layer changes with time. Further, the liquid crystal molecules that are electrically adsorbed by the charge accumulated at the alignment film-liquid crystal interface require a larger voltage to change the state than the unadsorbed liquid crystal molecules inside the liquid crystal layer, and therefore the liquid crystal molecules inside the liquid crystal layer However, there is a problem that the light transmission characteristics, which are the most important characteristics of the liquid crystal electro-optical device, are not stable because they do not change their states all at once.

【0010】そして液晶電気光学装置としては、表示が
不安定となり、また液晶材料の応答速度を十分に生かし
きれずに表示速度の低下を余儀無くされ、またコントラ
ストの低下を招いていた。特にフレーム階調表示を行っ
た場合、階調数が限定されてしまった。
In the liquid crystal electro-optical device, the display becomes unstable, the response speed of the liquid crystal material cannot be fully utilized, and the display speed is inevitably decreased, and the contrast is decreased. Especially when the frame gradation display is performed, the number of gradations is limited.

【0011】この問題点を解決すべく、電荷の蓄積を緩
和する配向膜材料の選定をしたり、絶縁膜である配向膜
の代わりに、電極上にSiO2 などを斜方蒸着して液晶
分子を配向させる方法があるが、多くの予備実験を必要
とするため時間がかかりコスト高になること、また材料
的な組合せによりその効果が変化するなど一般的な手法
とは言えない。また、液晶を精製して不純物を取り除く
方法もあるが、この方法では精製して使える液晶は極僅
かであり量産性を考えると大変不向きである。また、電
荷移動錯体などを用いて、液晶層内に存在する電荷を吸
着させたり、結合させたりしてプラスまたはマイナスの
電荷をプラスマイナス0の状態にする(以下キャンセ
ル、または中和するという)方法もあるが、電荷を完全
にキャンセルするだけの電荷移動錯体を装置内に測り入
れることは困難であり、過剰な電荷移動錯体は前述の電
荷と同様に液晶層内を移動することになる。
In order to solve this problem, a liquid crystal molecule is selected by selecting an alignment film material that alleviates the accumulation of charges, or by obliquely vapor-depositing SiO 2 or the like on the electrode instead of the alignment film which is an insulating film. Although there is a method for orienting the above, it cannot be said to be a general method because it requires a lot of preliminary experiments, which takes time and is costly, and its effect changes depending on the combination of materials. There is also a method of purifying the liquid crystal to remove impurities, but this method is extremely unsuitable in view of mass productivity because the liquid crystal that can be purified and used is very small. In addition, a charge transfer complex or the like is used to adsorb or combine charges existing in the liquid crystal layer to bring positive or negative charges into plus or minus 0 (hereinafter referred to as cancellation or neutralization). Although there is a method, it is difficult to measure the charge transfer complex that completely cancels the charge into the device, and the excess charge transfer complex moves in the liquid crystal layer in the same manner as the charge described above.

【0012】上記のように、液晶層へ印加される電圧変
化を引き起こす要因、つまり液晶分子の経時的な状態変
化を引き起こし装置の光学特性を不安定にする要因であ
る、液晶層内に存在する電荷をキャンセルするには様々
な方法が提案されてはいるが、容易にそして完全にキャ
ンセルする方法はまだ存在しない。
As described above, it is present in the liquid crystal layer that is a factor that causes a change in the voltage applied to the liquid crystal layer, that is, a factor that causes a change in the state of liquid crystal molecules over time and destabilizes the optical characteristics of the device. Although various methods have been proposed for canceling charges, there is still no easy and complete method for canceling charges.

【0013】また表示画面の大面積化が望まれている
が、特に強誘電性液晶を用いた液晶電気光学装置におい
ては液晶分子が層構造を有しているため、大面積の基板
を用いると基板が歪みやくすく、これによって層構造が
崩れ表示に支障がでてしまうため、大面積化は困難であ
った。
Further, it is desired to increase the area of the display screen. In particular, in a liquid crystal electro-optical device using a ferroelectric liquid crystal, since liquid crystal molecules have a layered structure, a large area substrate is used. Since the substrate is distorted or dull, and the layer structure is broken thereby hindering display, it is difficult to increase the area.

【0014】さらに、基板間隔を保つ方法として従来は
基板間に保持された酸化珪素等の球状のスペーサを用い
ていたが、これは基板間隔の減少は防ぐだけであり、基
板間隔の拡大に対しては無力であった。したがって強誘
電性液晶電気光学装置を大面積化した場合、特に基板を
立てて使用すると下側に液晶材料が溜まって基板間隔が
大きくなり、表示不能となってしまった。
Further, as a method of maintaining the substrate spacing, a spherical spacer made of silicon oxide or the like held between the substrates has been used conventionally, but this only prevents the reduction of the substrate spacing, and the expansion of the substrate spacing is prevented. Was powerless. Therefore, when the area of the ferroelectric liquid crystal electro-optical device is increased, especially when the substrate is used upright, the liquid crystal material accumulates on the lower side and the distance between the substrates becomes large, and the display becomes impossible.

【0015】また、基板間隔の拡大を防ぐ方法として、
スペーサと接着剤の粒子を基板面に散在させ、該粒子が
潰れて上下の基板同士を密着させる方法があるが、形成
された液晶セル内に液晶材料を注入して配向させた時
に、接着剤粒子の付近では配向状態の乱れ、いわゆる配
向欠陥が発生し、コントラストの低下を招いていた。
Further, as a method for preventing the expansion of the substrate interval,
There is a method in which particles of a spacer and an adhesive are scattered on the surface of the substrate and the particles are crushed to bring the upper and lower substrates into close contact with each other. However, when the liquid crystal material is injected into the formed liquid crystal cell and aligned, the adhesive In the vicinity of the particles, the alignment state is disturbed, so-called alignment defects are generated, and the contrast is lowered.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、結晶性シリ
コンTFTを有するアクティブマトリクス型の強誘電性
液晶を用いた液晶電気光学装置において、液晶層内の不
所望な電荷による影響を排除して装置の高速化と光学特
性の安定化を実現し、高速多階調表示が可能かつ高コン
トラスト比を有する高性能な液晶電気光学装置を提供す
るものである。また該装置の大面積化を実現するもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention, in a liquid crystal electro-optical device using an active matrix type ferroelectric liquid crystal having a crystalline silicon TFT, eliminates the influence of undesired charges in the liquid crystal layer. It is intended to provide a high-performance liquid crystal electro-optical device which realizes high-speed operation of the device and stabilization of optical characteristics, enables high-speed multi-gradation display, and has a high contrast ratio. Further, the area of the device is increased.

【0017】[0017]

【課題を解決する手段】上記問題点を解決するために、
本発明は結晶性シリコン薄膜トランジスタを画素電極に
接続して有する第1の基板と、対向電極を有する第2の
基板とを相対向して設け、前記第1および第2の基板の
少なくとも一方の表面には一軸配向手段を有し、前記第
1および第2の基板間には、前記一軸配向手段に従って
配向した強誘電性液晶材料と、該液晶材料中に混入させ
ていた未硬化の樹脂が析出、硬化して形成されたカラム
状樹脂を有すること、を特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems,
In the present invention, a first substrate having a crystalline silicon thin film transistor connected to a pixel electrode and a second substrate having a counter electrode are provided to face each other, and at least one surface of the first and second substrates is provided. Has a uniaxial orientation means, and a ferroelectric liquid crystal material oriented according to the uniaxial orientation means and an uncured resin mixed in the liquid crystal material are deposited between the first and second substrates. And having a column-shaped resin formed by curing.

【0018】また本発明は、上記構成において、未硬化
の樹脂は紫外線硬化型樹脂であることを特徴とするもの
である。
Further, the present invention is characterized in that, in the above constitution, the uncured resin is an ultraviolet curable resin.

【0019】本発明は上記構成により、液晶層内の不所
望な電荷を取り除いて高速、高コントラストな強誘電性
液晶を用いた液晶電気光学装置を実現し、高品質なデジ
タル階調をも可能とするとともに、樹脂により基板間を
密着せしめ、基板間隔の拡大の防止し大面積化しても液
晶材料の層構造の破壊がない液晶電気光学装置を実現す
るものである。
With the above-described structure, the present invention realizes a liquid crystal electro-optical device using a high-speed, high-contrast ferroelectric liquid crystal by removing undesired charges in the liquid crystal layer, and enables high-quality digital gradation. In addition, it is possible to realize a liquid crystal electro-optical device in which the layers of the liquid crystal material are not destroyed even if the substrates are made to adhere to each other by a resin so as to prevent the distance between the substrates from increasing and the area is increased.

【0020】本発明の液晶電気光学装置の概念的な構造
を図1を用いて説明する。画素電極100に接続した結
晶性シリコンTFT101を有する基板102、および
対向電極103を有する基板104、該基板上には液晶
を配向させる手段として配向膜105が形成されてい
る。配向膜は両基板に形成してもよいが、ここでは一方
の基板のみに配向膜を形成している。また、基板間隔を
一定に維持するためにスペーサー(図示せず)を用い、
両基板はシール材(図示せず)で固定している。この基
板間に上下基板を接着したカラム状の樹脂106と液晶
107が挟持され装置が構成されている。なかにはカラ
ム状にはならずに樹脂瘤となっている樹脂もある。
The conceptual structure of the liquid crystal electro-optical device of the present invention will be described with reference to FIG. A substrate 102 having a crystalline silicon TFT 101 connected to the pixel electrode 100, a substrate 104 having a counter electrode 103, and an alignment film 105 as a means for aligning liquid crystals are formed on the substrate. The alignment film may be formed on both substrates, but here, the alignment film is formed on only one substrate. In addition, a spacer (not shown) is used to maintain a constant substrate distance,
Both substrates are fixed with a sealant (not shown). A column-shaped resin 106, in which upper and lower substrates are adhered, and a liquid crystal 107 are sandwiched between the substrates to form a device. Some resins have resin bumps instead of columnar ones.

【0021】この液晶電気光学装置を作製するには、結
晶性シリコン膜を用いた薄膜トランジスタが画素電極に
接続されて有する第1の基板と、対向電極を有する第2
の基板を、少なくともどちらか一方に配向膜等の一軸配
向手段を設けて対向させて液晶セルを形成し、該セル内
に、液晶材料と未硬化樹脂とを混合しよりよく混ざり合
うように液晶が等方相を示すまで加熱、攪はんして作製
した液晶混合物を注入する。この液晶混合物が等方相を
示す温度から徐々に装置の温度を下げてゆくと、液晶混
合物中に混入されていた未硬化樹脂がカラム状に析出
し、装置内に点在する。
To manufacture this liquid crystal electro-optical device, a first substrate having a thin film transistor using a crystalline silicon film connected to a pixel electrode and a second substrate having a counter electrode are used.
At least one of the substrates is provided with a uniaxial orientation means such as an orientation film to face each other to form a liquid crystal cell, and a liquid crystal material and an uncured resin are mixed in the cell so that the liquid crystal is mixed well. A liquid crystal mixture prepared by heating and stirring is injected until the shows an isotropic phase. When the temperature of the device is gradually lowered from the temperature at which the liquid crystal mixture exhibits an isotropic phase, the uncured resin mixed in the liquid crystal mixture is deposited in a column shape and scattered in the device.

【0022】この装置に紫外線を照射することで樹脂が
カラム状に硬化し、上下の基板あるいはその上面の電極
や配向膜と接着し、基板間隔を固定する。もしくは液晶
層中に樹脂瘤(樹脂固形物)として存在している。
By irradiating this apparatus with ultraviolet rays, the resin is cured into a column shape and adheres to the upper and lower substrates or the electrodes and the alignment film on the upper surface thereof to fix the space between the substrates. Alternatively, they are present as resin bumps (resin solid matter) in the liquid crystal layer.

【0023】上記のように液晶材料中から析出、硬化さ
せたカラム状樹脂を、柱状の樹脂スペーサーという意味
で重合カラムスペーサ(Polymaerized Column Spacer
、PCSと略す)という。
The columnar resin precipitated and cured from the liquid crystal material as described above is a columnar resin spacer, and is referred to as a polymerized column spacer (Polymaerized Column Spacer).
, PCS).

【0024】[0024]

【作用】本発明者らは、液晶材料中に未硬化の樹脂を混
入して基板間に注入した後、硬化させることで液晶層内
に存在する液晶の状態を不安定にする不所望な電荷の作
用を除去できることを発見した。
The present inventors mixed an uncured resin into a liquid crystal material, injecting it between substrates, and then curing it to undesirably charge an undesired charge that makes the state of liquid crystal present in the liquid crystal layer unstable. It was discovered that the action of can be eliminated.

【0025】この作用としては、前記の不所望な電荷を
樹脂材料が硬化する際に樹脂中に取り込む、あるいは未
硬化樹脂中に一般的に混入されている反応開始剤が液晶
材料中に拡散し、樹脂硬化時に開裂して電荷を発生し前
記の不所望な電荷がそれに吸着したり、結合したりす
る、等が考えられる。
The effect is that the above-mentioned undesired charges are taken into the resin when the resin material is cured, or the reaction initiator generally mixed in the uncured resin diffuses into the liquid crystal material. It is conceivable that the resin is cleaved when the resin is cured to generate an electric charge, and the above-mentioned undesired electric charge is adsorbed or bonded to the electric charge.

【0026】本発明により従来問題となっていた電荷の
移動や配向膜液晶界面での電荷の蓄積がなくなる。よっ
て、電極間に対し電圧を印加した時には、急峻に自発分
極が反転し、かつ十分に反転しきる。また反転後の表示
状態の経時変化も除去できた。また、基板上に吸着され
る液晶分子がなくなるために電極間の液晶層全体が電圧
印加より同時に状態変化を起こすこととなり、より安定
な光学特性が得られる。したがって高速かつ高コントラ
スト比を有する表示が実現できる。
According to the present invention, the movement of charges and the accumulation of charges at the liquid crystal interface of the alignment film, which have been problems in the past, are eliminated. Therefore, when a voltage is applied between the electrodes, the spontaneous polarization abruptly inverts and fully inverts. Further, the change with time in the display state after the reversal could be removed. Further, since there is no liquid crystal molecule adsorbed on the substrate, the entire liquid crystal layer between the electrodes changes state at the same time when a voltage is applied, and more stable optical characteristics can be obtained. Therefore, a display having a high speed and a high contrast ratio can be realized.

【0027】また、樹脂は図1に示すように上下基板を
カラム状に接着することができる。本発明は、液晶材料
が配向手段に従って配列した後に樹脂を硬化するため
に、硬化前の良好な液晶の配向状態を保つことができ、
硬化後の樹脂が配向に与える影響は極めて少ない。配向
状態が良いまま樹脂を硬化させるのだから、樹脂硬化後
に配向を損なう結果には至らないのはしごく当然であ
る。その結果配向欠陥の発生を防ぐことができ、コント
ラストの低下を防止する。
Further, the resin can adhere the upper and lower substrates in a column shape as shown in FIG. Since the present invention cures the resin after the liquid crystal material is aligned according to the alignment means, it is possible to maintain a good liquid crystal alignment state before curing,
The effect of the cured resin on the orientation is extremely small. Since the resin is cured with the alignment state being good, it is natural that the alignment is not damaged after the resin is cured. As a result, it is possible to prevent the occurrence of alignment defects and prevent the deterioration of contrast.

【0028】この樹脂分離析出後の装置表示部分を基板
面から見た場合、硬化した樹脂の占める面積の割合は
0.1から20%であれば、液晶電気光学装置として十
分な性能が得られる。
When the device display portion after the resin separation and deposition is viewed from the substrate surface, if the ratio of the area occupied by the cured resin is 0.1 to 20%, sufficient performance as a liquid crystal electro-optical device can be obtained. .

【0029】この重合カラムスペーサ(PCS)によ
り、基板間隔の拡大、減少を防ぎ、また基板の強度を向
上させて歪みの発生を防ぐことができ、液晶の層構造の
崩れや表示ムラ等の発生を抑え、装置を立てて使用する
ことも可能となった。また配向の乱れも発生させない。
よって大面積の強誘電性液晶を用いた液晶電気光学装置
を実現できる。
This polymerized column spacer (PCS) can prevent expansion and reduction of the substrate spacing, and can also improve the strength of the substrate to prevent distortion, resulting in collapse of the liquid crystal layer structure and uneven display. It has become possible to control the device and use the device upright. In addition, the orientation is not disturbed.
Therefore, a liquid crystal electro-optical device using a large area ferroelectric liquid crystal can be realized.

【0030】なお、不所望な電荷の作用を除去する働き
は、市販の樹脂においては通常添加されている反応開始
剤のみを液晶材料中に混入した後、紫外線等で開裂させ
ても得られた。また樹脂中に添加する反応開始剤量を変
化させても、樹脂を樹脂材料(モノマーやオリゴマー)
と反応開始剤に分割しておいて、別々に混合しても構わ
ない。
The function of removing the effect of undesired charges was obtained by mixing only the reaction initiator, which is usually added to commercially available resins, into the liquid crystal material and then cleaving it with ultraviolet rays or the like. . Even if the amount of the reaction initiator added to the resin is changed, the resin is made into a resin material (monomer or oligomer).
And the reaction initiator may be divided and mixed separately.

【0031】以下に実施例を示す。Examples will be shown below.

【0032】[0032]

【実施例】本実施例においては、強誘電性液晶を用い、
Nチャネル型結晶性シリコンTFTをスイッチング素子
として各画素に設けたアクティブマトリクス型の、デジ
タル階調表示を行う液晶電気光学装置を作製した。以下
においては、一つの画素について説明するが、他に多数
(一般には数十万)の画素が同様な構造で形成される。
Example In this example, a ferroelectric liquid crystal was used,
An active matrix type liquid crystal electro-optical device for performing digital gradation display in which an N-channel type crystalline silicon TFT was provided in each pixel as a switching element was manufactured. Although one pixel will be described below, a large number of pixels (generally several hundreds of thousands) are formed in the same structure.

【0033】本実施例の作製工程の概略を図2に示す。
本実施例において、基板201としてはコーニング70
59ガラス基板(厚さ1.1mm、300×400m
m)を使用した。まず、下地膜202(酸化珪素)をス
パッタリング法で形成する。この後、LPCVD法もし
くはプラズマCVD法でアモルファスシリコン膜(厚さ
300〜1500Å、好ましくは300〜500Å)を
形成し、400℃で1時間脱水素化を行った後、加熱ア
ニールによって結晶化を行った。このアニール工程は、
水素還元雰囲気下(好ましくは、水素の分圧が0.1〜
1気圧)、600℃で48時間行った。またこの加熱ア
ニール工程を窒素等の不活性雰囲気中で行ってもよい。
An outline of the manufacturing process of this embodiment is shown in FIG.
In this embodiment, Corning 70 is used as the substrate 201.
59 glass substrate (thickness 1.1 mm, 300 x 400 m
m) was used. First, the base film 202 (silicon oxide) is formed by a sputtering method. After that, an amorphous silicon film (thickness 300 to 1500Å, preferably 300 to 500Å) is formed by LPCVD or plasma CVD, dehydrogenated at 400 ° C for 1 hour, and then crystallized by heating annealing. It was This annealing step
In a hydrogen reducing atmosphere (preferably, the partial pressure of hydrogen is 0.1 to
(1 atm) and 600 ° C. for 48 hours. Further, this heat annealing step may be performed in an inert atmosphere such as nitrogen.

【0034】こうして、結晶性シリコンよりなる半導体
膜203を得ることができる(図2(A))。次に、上
記半導体膜203をパターニングして島状の半導体領域
(TFTの活性層)を形成した。さらにテトラ・エトキ
シ・シラン(TEOS)を原料として、酸素雰囲気中の
プラズマCVD法によって、酸化珪素のゲイト絶縁膜
(厚さ700〜1200Å、典型的には1000Å)2
04を形成した。基板温度はガラスの縮みやソリを防止
するために400℃以下好ましくは200〜350℃と
した。
Thus, the semiconductor film 203 made of crystalline silicon can be obtained (FIG. 2A). Next, the semiconductor film 203 was patterned to form an island-shaped semiconductor region (active layer of TFT). Further, a gate insulating film of silicon oxide (thickness 700 to 1200 Å, typically 1000 Å) 2 is formed by plasma CVD in an oxygen atmosphere using tetra-ethoxy-silane (TEOS) as a raw material.
04 was formed. The substrate temperature was 400 ° C. or lower, preferably 200 to 350 ° C., in order to prevent the glass from shrinking and warping.

【0035】次に、アルミニウム膜をスバッタリング法
で6000Åに形成し、パターニングを行うことによっ
て、ゲイト電極205を形成した。さらにこのアルミニ
ウムの電極の表面を陽極酸化して、表面に酸化物層20
6を形成した。この陽極酸化は、酒石酸1〜5%含まれ
たエチレングリコール溶液中で行った。得られた酸化物
層206の厚さは2000Åであった。なお、この酸化
物層206は、次のイオンドーピング工程において、オ
フセットゲイト領域を形成する厚さとなるので、オフセ
ットゲイト領域の長さを上記陽極酸化工程で決めること
ができる。
Next, an aluminum film was formed to a thickness of 6000 Å by a sputtering method and patterned to form a gate electrode 205. Further, the surface of the aluminum electrode is anodized to form an oxide layer 20 on the surface.
6 was formed. This anodic oxidation was performed in an ethylene glycol solution containing 1 to 5% tartaric acid. The thickness of the obtained oxide layer 206 was 2000Å. Since the oxide layer 206 has a thickness to form the offset gate region in the next ion doping process, the length of the offset gate region can be determined by the anodizing process.

【0036】その後、ゲイト電極205とその周りの酸
化物層206をマスクとして、N型の不純物としてリン
をイオンドーピング法で注入し、自己整合的にソース領
域207、チャネル形成領域208、ドレイン領域20
9を形成した(図2(B))そして、KrFレーザー光
を照射することによって、イオンドーピングのために結
晶性の劣化したシリコン膜の結晶性を改善せしめた。こ
のときにはレーザー光のエネルギー密度は250〜30
0mJ/cm2 と設定した。このレーザー照射によっ
て、このTFTのソース/ドレインのシート抵抗は30
0〜800Ω/cm2 となった。
Then, using the gate electrode 205 and the surrounding oxide layer 206 as a mask, phosphorus is implanted as an N-type impurity by an ion doping method, and the source region 207, the channel formation region 208, and the drain region 20 are self-aligned.
9 was formed (FIG. 2B), and the crystallinity of the silicon film whose crystallinity was deteriorated due to ion doping was improved by irradiating the KrF laser beam. At this time, the energy density of the laser light is 250 to 30.
It was set to 0 mJ / cm 2 . By this laser irradiation, the sheet resistance of the source / drain of this TFT is 30
It became 0 to 800 Ω / cm 2 .

【0037】その後、酸化珪素によって層間絶縁物21
1を形成し、さらに、画素電極212をITOによって
形成した。そして、コンタクトホールを形成して、TF
Tのソース/ドレイン領域にクロム/アルミニウム多層
膜で電極213、214を形成し、このうち一方の電極
213はITO212にも接続するようにした。クロム
/アルミニウム多層膜は、下層にクロム膜200〜20
00Å、典型的には1000Å、上層にアルミニウム膜
1000〜20000Å、典型的には5000Åが堆積
されてできている。これらは連続的にスパッタ法にて形
成することが望まれる。最後に、水素中で200〜30
0℃で2時間アニールして、シリコンの水素化を完了し
た。このようにして、結晶性シリコンTFTが完成した
(図2(C))。そして、同時に作製した多数のTFT
をマトリクス状に配列せしめて640×480画素を有
するアクティブマトリクス型液晶表示装置とした。本実
施例で作製したTFTはNチャネル型であり、その移動
度は100(cm2 /Vs)であった。
After that, the interlayer insulator 21 is made of silicon oxide.
1 was formed, and further, the pixel electrode 212 was formed of ITO. Then, a contact hole is formed and TF
Electrodes 213 and 214 were formed in the source / drain region of T by a chromium / aluminum multilayer film, and one of these electrodes 213 was also connected to the ITO 212. The chromium / aluminum multilayer film is a chromium film 200 to 20 as a lower layer.
00 Å, typically 1000 Å, an aluminum film of 1000 to 20000 Å, typically 5000 Å is deposited on the upper layer. It is desired that these are continuously formed by a sputtering method. Finally, 200-30 in hydrogen
Annealing at 0 ° C. for 2 hours completed the hydrogenation of silicon. In this way, a crystalline silicon TFT was completed (FIG. 2 (C)). And many TFTs made at the same time
Were arrayed in a matrix to provide an active matrix liquid crystal display device having 640 × 480 pixels. The TFT manufactured in this example was an N-channel type, and its mobility was 100 (cm 2 / Vs).

【0038】次に対向する基板としてガラス基板上にス
パッタ法を用いて、酸化珪素膜200Å積層した基板上
に、やはりスパッタ法により対向電極としてITO膜を
形成した。このITOは室温〜150℃で成膜し、20
0〜400℃の酸素または大気中のアニールにより成就
した。この基板上にスピンコート法で配向膜としてポリ
イミド114を塗布し280℃で焼成した。ポリイミド
としては東レ製LP−64を用いた。他に日立化成製L
Q5200、日産化学製RN−305も使用できる。厚
さは100〜300Å、ここでは100Åであった。こ
の基板をラビング処理を施して一軸配向処理とし、一方
TFTを形成した基板は配向処理せず片側配向セルとし
た。
Next, an ITO film was formed as a counter electrode also on the substrate having a silicon oxide film 200Å laminated thereon by a sputtering method on a glass substrate as a counter substrate. This ITO film is formed at room temperature to 150 ° C.
It was accomplished by annealing in oxygen or air at 0-400 ° C. Polyimide 114 was applied as an alignment film on this substrate by spin coating and baked at 280 ° C. As a polyimide, Toray LP-64 was used. Hitachi Chemical L
Q5200 and Nissan Chemical's RN-305 can also be used. The thickness was 100-300Å, here 100Å. This substrate was subjected to rubbing treatment for uniaxial orientation treatment, while the substrate on which the TFT was formed was not subjected to orientation treatment to be a unidirectional orientation cell.

【0039】対向電極を形成した基板上には、シリカ粒
子である触媒化成製真絲球のスペーサーを散布し、他方
の基板にエポキシ樹脂製のシール材をスクリーン印刷で
形成した。両基板はスペーサーにより電極間の距離を約
1.5μmとして貼り合わせ、図1の如きセルを形成し
た。
On the substrate on which the counter electrode was formed, spacers made of silica particles, which were silica particles made by Catalysts and Chemicals Co., Ltd., were scattered, and a sealing material made of epoxy resin was formed on the other substrate by screen printing. The two substrates were bonded to each other with a spacer so that the distance between the electrodes was about 1.5 μm to form a cell as shown in FIG.

【0040】液晶材料としては、相系列が等方相−スメ
クチックA相−スメクチックC* −結晶を示すものを用
いた。液晶材料の電界強度6.7V/μm時の応答速度
は30μsecであった。また樹脂としては市販の紫外
線硬化型樹脂を用いた。他に熱硬化型や紫外線と熱の何
方でも硬化するもの等、さまざまな樹脂が使用できる。
未硬化樹脂と液晶材料との混合物において未硬化樹脂の
混入率を5%および15%とした。残りの95%および
85%が液晶材料である。樹脂を混合することで液晶材
料の等方相から液晶相への転移点は5〜20℃低下し
た。
As the liquid crystal material, one having a phase sequence of isotropic phase-smectic A phase-smectic C * -crystal was used. The response speed of the liquid crystal material when the electric field strength was 6.7 V / μm was 30 μsec. A commercially available ultraviolet curable resin was used as the resin. In addition, various resins such as thermosetting type and those that can be cured by both ultraviolet rays and heat can be used.
The mixing ratio of the uncured resin in the mixture of the uncured resin and the liquid crystal material was set to 5% and 15%. The remaining 95% and 85% are liquid crystal materials. The transition point of the liquid crystal material from the isotropic phase to the liquid crystal phase was lowered by 5 to 20 ° C. by mixing the resin.

【0041】セルと液晶を100℃に加熱し、真空下で
前述のセルに注入した。この後2〜20℃/hr、ここ
では3℃/hrで室温へ徐冷した。徐冷後の室温におけ
る配向状態を偏光顕微鏡で観察すると、液晶材料の配向
は、ラビング方向に沿って一軸配向となった。つまり、
偏光顕微鏡下で良好な消光位を確認する事ができた。
The cell and liquid crystal were heated to 100 ° C. and injected into the above cell under vacuum. After this, it was gradually cooled to room temperature at 2 to 20 ° C./hr, here 3 ° C./hr. When the alignment state at room temperature after slow cooling was observed with a polarization microscope, the alignment of the liquid crystal material was uniaxial alignment along the rubbing direction. That is,
A good extinction position could be confirmed under a polarizing microscope.

【0042】樹脂は、その液晶材料の間に点在するよう
に析出した。樹脂は複屈折を示さないので光を透過せず
偏光顕微鏡下では黒状態となって観察することができ
た。この状態で液晶材料と未硬化樹脂を分離することが
出来ている。
The resin was deposited so as to be scattered between the liquid crystal materials. Since the resin did not exhibit birefringence, it did not transmit light and could be observed in a black state under a polarizing microscope. In this state, the liquid crystal material and the uncured resin can be separated.

【0043】次に、このセルに紫外線を照射してセル内
部の樹脂を硬化した。紫外線強度は3〜30mW/cm2
ここでは10mW/cm2 、照射時間は0.5〜5分ここ
では1分であった。
Next, this cell was irradiated with ultraviolet rays to cure the resin inside the cell. UV intensity is 3 to 30 mW / cm 2
Here, the irradiation time was 10 mW / cm 2 , and the irradiation time was 0.5 to 5 minutes, and here 1 minute.

【0044】紫外線照射後の液晶材料の配向は、紫外線
照射前の顕微鏡観察の時とほぼ一致しており良好な配向
状態となっていた。紫外線照射による配向状態に対する
液晶は見られなかった。
The alignment of the liquid crystal material after the irradiation with ultraviolet rays was almost the same as that during the microscopic observation before the irradiation with ultraviolet rays and was in a good alignment state. No liquid crystal was observed for the alignment state by UV irradiation.

【0045】このセルの光学的特性を測定した結果を表
1に示す。測定方法は、ハロゲンランプを光源とする偏
光顕微鏡により、直交ニコル下で液晶セルの透過光強度
をフォトマルチプイヤーで検出するものである。
The results of measuring the optical characteristics of this cell are shown in Table 1. The measurement method is to detect the transmitted light intensity of the liquid crystal cell with a photomultiplier under a crossed Nicols with a polarization microscope using a halogen lamp as a light source.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】表1に示すように、混合物中の樹脂の割合
が高い方が画素電極部分にPCSが占める面積が大きい
ため、明表示での透過率が低くなるが、コントラスト比
はそれらの値の商なのであまり差はなく、良好なコント
ラスト比が得られた。
As shown in Table 1, the higher the ratio of the resin in the mixture is, the larger the area occupied by the PCS in the pixel electrode portion is, the lower the transmittance in bright display is, but the contrast ratio is smaller than those values. Since it was a quotient, there was not much difference, and a good contrast ratio was obtained.

【0048】また液晶セルの電極部分を肉眼で見みると
際には樹脂の存在は全くわからない。これらの結果か
ら、表示部の面積を樹脂材料が占める割合は0.1〜2
0%程度であれば従来の装置と比較して遜色のないもの
とすることができる。
When the electrode portion of the liquid crystal cell is observed with the naked eye, the presence of the resin is completely unknown. From these results, the ratio of the resin material to the display area is 0.1-2.
If it is about 0%, it can be comparable to the conventional device.

【0049】このようにして、均一な電極間距離を有す
るセルを作製することができた。完成したセルを垂直に
しても表示ムラ等は全く認識できなかった。基板の変形
等が生じることもなく、使用した強誘電性液晶の層構造
が壊れることもなかった。
In this way, a cell having a uniform distance between electrodes could be manufactured. Even when the completed cell was made vertical, no display unevenness could be recognized. The substrate was not deformed, and the layer structure of the used ferroelectric liquid crystal was not broken.

【0050】基板をはがして、液晶をアルコールで洗浄
除去した後、基板上に残存する樹脂を走査型電子顕微鏡
で観察すると、両基板を固定していたカラム状の樹脂を
観察する事が出来た。硬化した樹脂は、樹脂や液晶材料
の種類や硬化条件にもよるが、ここでは殆どの場合、側
面から見た形が台形または長方形を有し、上面の断面
(基板に垂直方向から見た面)が丸みをおびた正方形ま
たは長方形あるいは円形、楕円形を有し、全体として台
地状をしている。これらの樹脂は、上面の断面の大きさ
(円形状の場合は直径)が数μm〜数十μ程度であり、
その高さは基板間隔と等しい。高さが太さの1/10程
度のものから上面断面の大きさと高さが殆ど等しいサイ
コロ状のものもある。
After removing the substrate and washing and removing the liquid crystal with alcohol, the resin remaining on the substrate was observed with a scanning electron microscope. As a result, the column-shaped resin that fixed both substrates could be observed. . The cured resin depends on the type of resin or liquid crystal material and the curing conditions, but in most cases here, the shape seen from the side has a trapezoidal or rectangular shape, and the cross section of the upper surface (the surface seen from the direction perpendicular to the substrate). ) Has a rounded square or rectangle or a circle, an ellipse, and has a plateau shape as a whole. The cross-sectional size (diameter in the case of a circular shape) of the upper surface of these resins is about several μm to several tens μ,
Its height is equal to the substrate spacing. There is a dice shape whose height is about 1/10 of the thickness to almost the same size and height as the cross section of the upper surface.

【0051】この樹脂の形状は、液晶材料の相転移系列
や徐冷速度等によっても変化する。不定形のものや一軸
配向方向に樹脂の長軸ができるものもある。またこの硬
化した樹脂の存在する間隔は10〜100μm程度であ
った。
The shape of this resin also changes depending on the phase transition series of the liquid crystal material, the slow cooling rate, and the like. Some have an irregular shape and others have a major axis of resin in the uniaxial orientation direction. In addition, the interval in which the cured resin was present was about 10 to 100 μm.

【0052】この液晶電気光学装置においてデジタル階
調駆動で32階調の表示を行った。ここでは樹脂を液晶
材料中に5%混入して形成した液晶電気光学装置を用い
た。図3に、ここで用いた表示方法における、1つの画
素について注目した、ゲート電圧VG 、ドレイン電圧V
D 、画素電圧VLC、画素の透過率TLCの変化を示す。ま
ず、図3に示したように1フレームを5つのサブフレー
ムによって構成する。各サブフレームの持続時間を第1
フレームは0.5msec、第2サブフレームは8ms
ec、第3サブフレームは1msec、第4サブフレー
ムは4msec、第5サブフレームは2msecとし
(図3では各サブフレーム間を等間隔で表している)、
1フレームは15.5msecとした。すなわち第1フ
レームの持続時間を最短持続時間T0 とすると、第2サ
ブフレームは16T0 、以下2T0、8T0 、4T0
なり、これら5つのサブフレームの持続時間の組み合わ
せで32階調が表示できる。
In this liquid crystal electro-optical device, 32 gradations were displayed by digital gradation driving. Here, a liquid crystal electro-optical device formed by mixing 5% of resin into a liquid crystal material was used. FIG. 3 shows the gate voltage V G and the drain voltage V G focused on one pixel in the display method used here.
Changes in D , pixel voltage V LC , and pixel transmittance T LC are shown. First, as shown in FIG. 3, one frame is composed of five subframes. First of each subframe duration
Frame is 0.5 msec, second subframe is 8 ms
ec, the third subframe is 1 msec, the fourth subframe is 4 msec, and the fifth subframe is 2 msec (in FIG. 3, each subframe is shown at equal intervals),
One frame was set to 15.5 msec. That is, assuming that the duration of the first frame is the shortest duration T 0 , the second subframe becomes 16T 0 , and the following 2T 0 , 8T 0 , 4T 0 , and 32 gradations are obtained by combining the durations of these 5 subframes. Can be displayed.

【0053】1サブフレーム内において、まず走査線に
ゲート電圧VG として矩形パルス信号を印加して1ライ
ン(横640個)の画素のTFTのゲート電極をONに
する。一方各TFTのドレイン電極に接続された信号線
には、正または負のいずれかの状態を示すパルス列がド
レイン電圧VD として印加される。このパルス列にはサ
ブフレーム間隔中の総走査数ここでは480個の情報が
含まれており、各情報は各ラインの走査に同期してい
る。480ライン全ての走査を行って全画素のONまた
はOFFの状態を決定し、1サブフレームを終了する。
前述のごとく各サブフレームの間隔は異なり、その間各
画素は、画素電位VLCが自然放電によって除々に0 に近
づいていっているのにかかわらず、透過率TLCは一定に
保たれONまたはOFFの状態を維持する。本実施例に
おいては、この間の透過率TLCは極めて安定し、経時変
化等はなかった。
Within one sub-frame, first, a rectangular pulse signal is applied to the scanning line as the gate voltage V G to turn on the gate electrodes of the TFTs of the pixels of one line (640 horizontal pixels). On the other hand, a pulse train showing either a positive or negative state is applied as the drain voltage V D to the signal line connected to the drain electrode of each TFT. This pulse train contains 480 pieces of information, which is the total number of scans in the subframe interval, and each piece of information is synchronized with the scan of each line. All 480 lines are scanned to determine the ON or OFF state of all pixels, and one subframe is completed.
As described above, the intervals between the sub-frames are different, and in the meantime, the transmissivity T LC is kept constant and ON or OFF in each pixel, even though the pixel potential V LC gradually approaches 0 due to natural discharge. Stay in the state. In this example, the transmittance T LC during this period was extremely stable and did not change with time.

【0054】このようにしてすべてのサブフレームを終
了したときに、1フレーム内での階調表示がデジタルで
実現できる。各TFTのゲート電極に印加する走査信号
のパルス幅は2μsecとし、パルスの波高は−15
V、ドレイン電極に印加するデータ信号は±10Vとし
た。この装置では表示のムラ、チラツキ等は全く現れ
ず、32階調でコントラスト比180を得た。
When all the sub-frames are completed in this way, gradation display within one frame can be realized digitally. The pulse width of the scanning signal applied to the gate electrode of each TFT is 2 μsec, and the pulse height is −15.
V, and the data signal applied to the drain electrode was ± 10V. With this device, no display unevenness or flicker appeared, and a contrast ratio of 180 was obtained with 32 gradations.

【0055】また、T0 を65μsecとして256階
調表示を行ったが、電圧印加に対し各画素において液晶
分子が極めて急峻に反転し、かつ十分に反転しきるた
め、表示ムラ等もほとんどなく、コントラスト比180
を得た。
Although 256 gradations were displayed with T 0 set to 65 μsec, the liquid crystal molecules in each pixel were extremely sharply inverted and fully inverted with respect to the voltage application, and there was almost no display unevenness and the contrast was small. Ratio 180
Got

【0056】なお、本実施例においては、画素に接続す
るスイッチング素子としてNチャネル型を用いたが、P
チャネル型でも、あるいはPチャネル型薄膜トランジス
タとNチャネル型薄膜トランジスタとを相補型に構成し
た相補型薄膜トランジスタを用いてもよい。
In this embodiment, the N-channel type is used as the switching element connected to the pixel, but P
A channel type or a complementary type thin film transistor in which a P channel type thin film transistor and an N channel type thin film transistor are configured in a complementary type may be used.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明により従来問題となっていた電荷
の移動や配向膜液晶界面での電荷の蓄積がなくなり、強
誘電性液晶の液晶分子の急峻な反転や反転後の分子状態
の安定性が得られ、より高速かつ安定な光学特性が得ら
れる。したがって強誘電性液晶を用いた液晶電気光学装
置を高速かつ高コントラスト比を有する表示が実現でき
た。
EFFECTS OF THE INVENTION The present invention eliminates the charge transfer and charge accumulation at the liquid crystal interface of the alignment film, which has been a problem in the past, and steeply inverts the liquid crystal molecules of the ferroelectric liquid crystal and stabilizes the molecular state after inversion. And high-speed and stable optical characteristics can be obtained. Therefore, a liquid crystal electro-optical device using a ferroelectric liquid crystal can realize a display having a high speed and a high contrast ratio.

【0058】特に結晶性シリコン薄膜トランジスタを用
いたアクティブマトリクス型の液晶電気光学装置におい
て、強誘電性液晶材料と結晶性シリコン薄膜トランジス
タの高速応答性を生かしきって、高速、高コントラスト
を有する装置とすることができ、フレーム階調を用いた
デジタル階調表示の階調数とコントラスト比を大幅に向
上させることができた。
Particularly, in an active matrix type liquid crystal electro-optical device using a crystalline silicon thin film transistor, a device having a high speed and a high contrast is to be made by fully utilizing the high speed response of the ferroelectric liquid crystal material and the crystalline silicon thin film transistor. Therefore, the number of gradations and the contrast ratio of the digital gradation display using the frame gradation can be significantly improved.

【0059】また、重合カラムスペーサ(PCS)によ
り、配向の乱れを発生させずに基板間隔の拡大、減少を
防ぎ、また基板の強度を向上させて液晶セル全体の歪み
の発生を防ぐことができ、液晶の層構造の崩れの発生を
抑えることができた。よって大面積の強誘電性液晶を用
いた液晶電気光学装置実現でき、この装置を立てて使用
することも可能となった。
Further, the polymerized column spacer (PCS) can prevent the expansion and reduction of the substrate distance without generating the alignment disorder, and can improve the strength of the substrate to prevent the distortion of the entire liquid crystal cell. It was possible to suppress the occurrence of collapse of the liquid crystal layer structure. Therefore, a liquid crystal electro-optical device using a large-area ferroelectric liquid crystal can be realized, and this device can be used upright.

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

【図1】 本発明の液晶電気光学装置の概念図を示す。FIG. 1 shows a conceptual diagram of a liquid crystal electro-optical device of the present invention.

【図2】 実施例における結晶性シリコン薄膜トランジ
スタの作製工程を示す。
2A to 2C show steps of manufacturing a crystalline silicon thin film transistor in an example.

【図3】 実施例における、デジタル階調表示を行う際
の印加信号ならびに画素電位と透画素の透過率を示す。
FIG. 3 shows applied signals, pixel potentials, and transmissivities of transmissive pixels when performing digital gradation display in an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 画素電極 101 結晶性シリコン薄膜トランジスタ 102、104 基板 103 対向電極 105 配向膜 106 カラム状樹脂 107 液晶材料 100 pixel electrode 101 crystalline silicon thin film transistor 102, 104 substrate 103 counter electrode 105 alignment film 106 columnar resin 107 liquid crystal material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 美知緒 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Michio Shimizu 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture Semiconductor Energy Research Institute Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】結晶性シリコン薄膜トランジスタを画素電
極に接続して有する第1の基板と、対向電極を有する第
2の基板とを相対向して設け、 前記第1および第2の基板の少なくとも一方の表面には
一軸配向手段を有し、 前記第1および第2の基板間には、前記一軸配向手段に
従って配向した強誘電性液晶材料と、 該液晶材料中に混入させていた未硬化の樹脂が析出、硬
化して形成されたカラム状樹脂を有すること、を特徴と
する液晶電気光学装置。
1. A first substrate having a crystalline silicon thin film transistor connected to a pixel electrode and a second substrate having a counter electrode are provided to face each other, and at least one of the first and second substrates is provided. Has a uniaxial alignment means on its surface, and between the first and second substrates, a ferroelectric liquid crystal material aligned according to the uniaxial alignment means, and an uncured resin mixed in the liquid crystal material. Has a column-shaped resin formed by precipitation and curing.
【請求項2】各画素の透過、非透過を複数のフレームで
制御してフレーム階調表示を行うことを特徴とする請求
項1に記載の液晶電気光学装置。
2. A liquid crystal electro-optical device according to claim 1, wherein transmission and non-transmission of each pixel are controlled by a plurality of frames to perform frame gradation display.
【請求項3】1つのフレームをN(2以上の自然数)個
の互いに持続時間の異なるサブフレームに分割し、持続
時間が最短のサブフレームの持続時間をT0 としたと
き、これらサブフレームの持続時間は、T0 、2T0
2 0 、・・・2N 0 のいずれかである表示方法に
より駆動される請求項1に記載の液晶電気光学装置。
3. When one frame is divided into N (natural number of 2 or more) subframes having mutually different durations, and the duration of the subframe having the shortest duration is T 0 , these subframes are The duration is T 0 , 2T 0 ,
The liquid crystal electro-optical device according to claim 1, which is driven by a display method that is any one of 2 2 T 0 , ... 2 N T 0 .
【請求項4】結晶性シリコン薄膜トランジスタを画素電
極に接続して有する第1の基板と、対向電極を有する第
2の基板とを相対向して設け、 前記第1および第2の基板の少なくとも一方の表面には
一軸配向手段を有し、 前記第1および第2の基板間には、前記一軸配向手段に
従って配向した強誘電性液晶材料と、 該液晶材料中に混入させていた未硬化の紫外線硬化型樹
脂が析出、硬化して形成されたカラム状樹脂を有するこ
と、を特徴とする液晶電気光学装置。
4. A first substrate having a crystalline silicon thin film transistor connected to a pixel electrode and a second substrate having a counter electrode are provided to face each other, and at least one of the first and second substrates is provided. Has a uniaxial orientation means on its surface, and between the first and second substrates, a ferroelectric liquid crystal material oriented according to the uniaxial orientation means and an uncured ultraviolet ray mixed in the liquid crystal material. A liquid crystal electro-optical device comprising a column-shaped resin formed by curing and curing a curable resin.
【請求項5】結晶性シリコン薄膜トランジスタを画素電
極に接続して有する第1の基板と、対向電極を有する第
2の基板とを相対向して設け、 前記第1および第2の基板の少なくとも一方の表面には
一軸配向手段を有し、 前記第1および第2の基板間には、前記一軸配向手段に
従って配向した強誘電性液晶材料と、 該液晶材料中に混入させていた未硬化の樹脂が析出、硬
化したものを有することを特徴とする液晶電気光学装
置。
5. A first substrate having a crystalline silicon thin film transistor connected to a pixel electrode and a second substrate having a counter electrode are provided to face each other, and at least one of the first and second substrates is provided. Has a uniaxial alignment means on its surface, and between the first and second substrates, a ferroelectric liquid crystal material aligned according to the uniaxial alignment means, and an uncured resin mixed in the liquid crystal material. A liquid crystal electro-optical device characterized in that it has a deposited and cured product.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19990006215A (en) * 1997-06-30 1999-01-25 김영환 Liquid crystal display device and manufacturing method
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