JPH08262447A - Liquid crystal element - Google Patents

Liquid crystal element

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JPH08262447A
JPH08262447A JP7199547A JP19954795A JPH08262447A JP H08262447 A JPH08262447 A JP H08262447A JP 7199547 A JP7199547 A JP 7199547A JP 19954795 A JP19954795 A JP 19954795A JP H08262447 A JPH08262447 A JP H08262447A
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Katsutoshi Nakamura
勝利 中村
Makoto Kojima
誠 小嶋
Ihachirou Gofuku
伊八郎 五福
Shuzo Kaneko
修三 金子
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Abstract

PURPOSE: To provide a liq. crystal element having a good liq. crystal oriented state and stabilized optical responsiveness and improved in the asymmetry of switching. CONSTITUTION: A liq. crystal 8 is held between a couple of opposed substrates 1 and 2, the substrate 1 has a uniaxial orientation characteristics, and the substrate 2 has a non-uniaxial orientation characteristics in the liq. crystal element. The absolute value of the difference between the surface potential detected on the surface (interface with liq. crystal) of the substrate 1 having the uniaxial orientation characteristics and the surface potential detected on the surface (interface with liq. crystal) of the substrate 2 having the non-uniaxial orientation characteristics is controlled to <=50mV.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は液晶を用いた光学変
調素子に関し、コンピュータの端末ディスプレイ、ワー
ドプロセッサ、タイプライタ、テレビ受像機、ビデオカ
メラのビューファインダー、プロジェクタのライトバル
ブ、液晶プリンターのライトバルブ等に用いられる液晶
素子であって、特に、自発分極の作用を利用して駆動す
る強誘電性液晶や反強誘電性液晶等のカイラルスメクチ
ック相を呈する液晶を用いて良好な表示特性を示す液晶
素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical modulator using a liquid crystal, such as a computer terminal display, word processor, typewriter, television receiver, video camera viewfinder, projector light valve, liquid crystal printer light valve, and the like. A liquid crystal element used in a liquid crystal element that exhibits good display characteristics, particularly using a liquid crystal exhibiting a chiral smectic phase such as a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal that is driven by utilizing the action of spontaneous polarization. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、最も広範に用いられてきてい
るディスプレイとしてCRTが知られており、TVやV
TRなどの動画出力、あるいはパソコンのモニターとし
て広く用いられている。しかしながら、CRTはその特
性上、静止画像に対しては、フリッカや解像度不足によ
る走査縞などが視認性を低下させたり、焼きつきによる
蛍光灯の劣化が起ったりする。また、最近ではCRTが
発生する電磁波が人体に悪影響を与えることが分り、V
DT作業者の健康を害する恐れがある。さらに、構造
上、画面後方に広く体積を有するため、オフィス、家庭
の省スペース化を阻害している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a CRT has been known as a display which has been used most widely, and is used in a TV and a V.
It is widely used for video output such as TR, or as a monitor for personal computers. However, due to the characteristics of the CRT, for a still image, flicker or scanning stripes due to insufficient resolution may reduce the visibility, or the fluorescent lamp may deteriorate due to burn-in. Recently, it has been found that the electromagnetic waves generated by CRTs have a bad influence on the human body.
There is a risk that the health of the DT worker will be impaired. Furthermore, because of the large volume behind the screen due to its structure, it is difficult to save space in offices and homes.

【0003】このようなCRTの欠点を解決するものと
して液晶表示素子がある。例えば、エム・シャット
(M.schadt)とダブリュー・ヘルフリッヒ
(W.Helfrich)著“アプライド・フィジック
ス・レッターズ”(AppliedPhysics L
etters)第18巻、第4号(1971年2月15
日発行)第127頁〜128頁においてしめされたツイ
ステッド・ネマチック(twisted nemati
c;TN)液晶を用いたものが知られている。
There is a liquid crystal display element as a means for solving such a drawback of the CRT. For example, "Applied Physics L" by M. schadt and W. Helfrich.
eters) Vol. 18, No. 4 (February 15, 1971)
Issued on page 127-128, Twisted nematic
c; TN) liquid crystal is known.

【0004】このTN液晶を用いた液晶素子の1つとし
て、コスト面で優位性を持つ単純マトリクスタイプのも
のがある。この液晶素子は画素密度を高くしたマトリク
ス電極構造での時分割駆動時、クロストークを発生する
問題を有しているため、画素数が制限されていた。
As one of the liquid crystal elements using the TN liquid crystal, there is a simple matrix type which is superior in cost. This liquid crystal element has a problem that crosstalk occurs during time-divisional driving with a matrix electrode structure having a high pixel density, so that the number of pixels is limited.

【0005】近年このような単純マトリクスタイプのも
のに対して、TFTといわれる液晶素子の開発が行われ
ている。このタイプは、一つ一つの画素にトランジスタ
を作成するため、クロストークや応答速度の問題は解決
される反面、大面積になればなるほど、不良画素無く液
晶素子を作成することが工業的に非常に困難であり、ま
た、可能であっても多大なコストが発生する。
In recent years, a liquid crystal element called TFT has been developed for such a simple matrix type. Since this type creates a transistor in each pixel, problems of crosstalk and response speed are solved, but it is industrially very difficult to create a liquid crystal element without a defective pixel as the area increases. It is difficult and very costly, if possible.

【0006】このような従来型の液晶素子の欠点を改善
するものとして、強誘電性液晶分子の屈折率異方性を利
用して偏光素子との組み合わせにより透過光線を制御す
る型の表示素子がクラーク(Clark)およびラガー
ウオル(Lagerwall)により提案されている
(特開昭56−107216号公報、米国特許第436
7924号明細書等)。この強誘電性液晶は、一般に特
定の温度域において、カイラルスメクチックC相(Sm
* )またはH相(SmH* )を有し、この状態におい
て、加えられる電界に応答して第1の光学的安定状態と
第2の光学的安定状態のいずれかを取り、かつ電界の印
加のないときはその状態を維持する性質、すなわち双安
定性メモリー性を有し、その上、自発分極により反転ス
イッチングを行うため、非常に速い応答速度を示す。更
に視覚特性も優れていることから、特に、高速、高精
細、大画面の表示素子あるいはライトバルブとして適し
ていると考えられる。
As a means for improving the drawbacks of the conventional liquid crystal element, a display element of the type that controls transmitted light rays by combining with a polarizing element by utilizing the anisotropy of refractive index of ferroelectric liquid crystal molecules is proposed. Proposed by Clark and Lagerwall (JP 56-107216, U.S. Pat. No. 436).
7924 specification). This ferroelectric liquid crystal generally has a chiral smectic C phase (Sm) in a specific temperature range.
C * ) or H phase (SmH * ), in which, in response to an applied electric field, one of a first optical stable state and a second optical stable state is taken, and an electric field is applied. It has a property of maintaining its state when there is no, that is, a bistable memory property, and exhibits very fast response speed because it performs inverting switching by spontaneous polarization. Further, since it has excellent visual characteristics, it is considered to be particularly suitable as a high speed, high definition, large screen display element or a light valve.

【0007】また、同様に液晶分子の屈折率異方性と自
発分極を利用して表示素子を構成する技術として、反強
誘電性を示す液晶が知られている。この反強誘電性液晶
は、一般に特定の温度域において、カイラルスメクチッ
クCA相(SmCA* )を有し、この状態において無電
界時には平均的な光学安定状態はスメクチック層法線方
向になるが、電界印加によって平均的な光学安定状態が
層法線方向から傾く性質を有する。その上、反強誘電性
液晶の場合も自発分極と電界のカップリングによるスイ
ッチングを行うため、非常に速い応答速度を示し、高速
の表示素子、あるいはライトバルブとして期待されてい
る。
Similarly, a liquid crystal exhibiting antiferroelectricity is known as a technique for constructing a display element by utilizing the refractive index anisotropy of liquid crystal molecules and spontaneous polarization. This antiferroelectric liquid crystal generally has a chiral smectic CA phase (SmCA * ) in a specific temperature range. In this state, the average optical stable state is in the smectic layer normal direction when no electric field is applied. The average optical stable state is inclined from the layer normal direction by application. In addition, antiferroelectric liquid crystals also perform switching due to coupling of spontaneous polarization and electric field, and therefore exhibit extremely fast response speed, and are expected as high-speed display elements or light valves.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】強誘電性液晶もしくは
反強誘電性液晶を用いた液晶素子を備えた表示パネルで
は、コントラストを良好に保つには、欠陥のない配向状
態を得ることが一つの課題となっている。かかる液晶配
向状態を良好に形成するためのセル構成として、例え
ば、特開昭61−20930号公報他に記載のように上
下基板において非対称な、即ち異なる特性、種類等の配
向制御層を設けた構成が挙げられる。上下電極基板のう
ち、一方が液晶分子に対して一軸配向特性を有し、他方
が非一軸配向特性を有する構成とすることで、液晶の配
向を一軸配向処理された基板側から高秩序に制御するこ
とができ、良好な液晶配向状態を得やすい。
In a display panel equipped with a liquid crystal element using a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal, one of the best ways to obtain a good contrast is to obtain a defect-free alignment state. It has become a challenge. As a cell structure for satisfactorily forming such a liquid crystal alignment state, for example, as described in JP-A-61-29303, an alignment control layer having asymmetrical, that is, different characteristics and types is provided on the upper and lower substrates. The configuration is included. One of the upper and lower electrode substrates has a uniaxial alignment property with respect to liquid crystal molecules, and the other has a non-uniaxial alignment property, so that the liquid crystal alignment can be controlled in a highly ordered manner from the uniaxially aligned substrate side. It is possible to easily obtain a good liquid crystal alignment state.

【0009】ところが、このような上下の液晶界面を変
えた構成にすると、見かけ上、配向状態は良好である
が、スイッチングに非対称な特性が出たり、または、強
誘電性液晶の良好な双安定性が阻害されることがあり、
いわゆるスイッチングのメモリ性が低減される場合があ
った。
However, when such a structure in which the upper and lower liquid crystal interfaces are changed, the alignment state is apparently good, but asymmetric characteristics occur in switching, or good bistable ferroelectric liquid crystal is obtained. Sex may be hindered,
In some cases, so-called switching memory property is reduced.

【0010】この点を解決すべく特開昭62−2359
28号公報、特開昭63−228230号公報等では上
下の表面の極性を調整してはいるが、液晶の挙動を総合
的に安定化させるためには更なる改善が必要とされる。
特に、単純な構成で製造コストの低い液晶素子とする必
要がある。
To solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 62-2359
No. 28, JP-A-63-228230 and the like adjust the polarities of the upper and lower surfaces, but further improvement is required to totally stabilize the behavior of the liquid crystal.
In particular, it is necessary to use a liquid crystal element having a simple structure and a low manufacturing cost.

【0011】特にスイッチング特性の対称性は、駆動マ
ージンを広げる為にも重要であり、しかも長時間の駆動
が続いてもスイッチング特性の対称性を保たなくてはな
らない。
In particular, the symmetry of the switching characteristics is important for widening the drive margin, and moreover, the symmetry of the switching characteristics must be maintained even if the driving is continued for a long time.

【0012】この他、特に強誘電性液晶あるいは反強誘
電性液晶を用いた液晶素子を備えた表示パネルでは、特
に中間調表示を行う上で、液晶自身が有する自発分極に
より誘起される反電場効果が重大な問題となっている。
即ち、自発分極に対応して偏在する内部イオンが電界を
形成すると考えられる原因により所望の中間調を不安定
にし、また、外部から与える印加電圧に対して光学応答
においてヒステリシスを生ずる場合がある。これは、
「黒状態」または「白状態」を表示している際の液晶分
子の自発分極の向きに対してそれぞれ、各々の状態を安
定化させる向きにイオンの偏在が起き、この偏在の極性
の違いにより、短い間のリセット(「黒消去」)後に与
える電圧Vwを等しく印加した場合に於ても、前状態
(「白」か「黒」)で液晶部分に印加される電圧が異な
るために起こると考えられている。
In addition to this, particularly in a display panel provided with a liquid crystal element using a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal, an anti-electric field induced by the spontaneous polarization of the liquid crystal itself is exhibited particularly when performing halftone display. The effect is a serious problem.
That is, there is a case in which a desired halftone is made unstable due to the reason that the internal ions unevenly distributed corresponding to the spontaneous polarization form an electric field, and a hysteresis is caused in the optical response to an applied voltage applied from the outside. this is,
With respect to the direction of spontaneous polarization of liquid crystal molecules when displaying "black state" or "white state", uneven distribution of ions occurs in the direction that stabilizes each state. , Even when the voltage Vw applied after a short period of reset (“black erase”) is equally applied, it occurs because the voltage applied to the liquid crystal portion in the previous state (“white” or “black”) is different. It is considered.

【0013】上記のような反電場効果による極端に不都
合な現象としては、例えば「黒状態」をリセット方向と
して、「白状態」を書き込もうとしても、所望の電圧レ
ベルにおいては、「白状態」がラッチできないものとな
り、「黒状態」に振り戻されしまうといういわゆるスイ
ッチング不良が起きてしまう。この現象は特に中間調を
画素レベルでは必要としない表示パネルにおいても致命
的な欠陥となってしまう。
As an extremely inconvenient phenomenon due to the anti-electric field effect as described above, for example, even if the "black state" is set as the reset direction and the "white state" is written, the "white state" is generated at the desired voltage level. Cannot be latched, and a so-called switching failure occurs in which it is swung back to the “black state”. This phenomenon becomes a fatal defect even in a display panel that does not require halftone at the pixel level.

【0014】上記のような反電場効果への対策として、
例えば特開昭63−121020号公報などにおいて、
強誘電性液晶素子を構成する配向制御膜を低インピーダ
ンス化すること、いわゆる反電場によるスイッチング不
良に対処する方法が開示されている。また、特開平2−
153321号公報においては、配向制御膜を低インピ
ーダンス化するための有機導電性膜の例が多種類にわた
り開示されている。更に特開昭64−49023号公報
においては、低インピーダンス化したショート防止のパ
ッシベーションに薄膜の配向層を形成することが開示さ
れているが、充分な解決がなされていないのが現状であ
る。
As a countermeasure against the above-mentioned anti-electric field effect,
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-121020, etc.,
A method of reducing the impedance of an orientation control film forming a ferroelectric liquid crystal element, that is, a method of coping with a switching failure due to a so-called anti-electric field is disclosed. In addition, JP-A-2-
In Japanese Patent No. 153321, many kinds of organic conductive films for lowering the impedance of the orientation control film are disclosed. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-49023 discloses that a thin film orientation layer is formed for passivation for prevention of short circuit with low impedance, but the present situation is that it has not been sufficiently solved.

【0015】このように、カイラルスメクチック液晶を
用いた液晶素子の電気光学特性は、配向状態の制御や自
発分極Psに起因して発生する反電場に関して、また前
放置状態に起因して生じる閾値変化、光学応答不安定な
どについて、改善すべき課題を抱えている。
As described above, the electro-optical characteristics of the liquid crystal element using the chiral smectic liquid crystal are such that the control of the alignment state and the anti-electric field generated by the spontaneous polarization Ps and the threshold change caused by the pre-standing state. , There are issues to be solved such as unstable optical response.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は上記事情を考慮
してなされたものであり、その課題とするところは、低
コストで、長時間の駆動に耐え得る良好なスイッチング
特性と配向特性をもつ非対称配向処理された液晶素子、
特に良好な液晶配向状態を呈し、スイッチングの非対称
特性を低減し、液晶(特に強誘電性又は反強誘電性液
晶)の2状態の安定性が確保された、安定した光学応答
特性を液晶素子を提供することである。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its object is to provide good switching characteristics and orientation characteristics that can withstand long-time driving at low cost. An asymmetric alignment-treated liquid crystal element,
A liquid crystal element that exhibits a particularly favorable liquid crystal alignment state, reduces switching asymmetry characteristics, and secures stability of two states of liquid crystal (particularly ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal), and has stable optical response characteristics. Is to provide.

【0017】また、本発明の更なる課題は、特に、強誘
電性液晶又は反強誘電性液晶を用いて中間調表示を行う
際に、液晶自身の自発分極に起因して誘起される反電場
効果の影響を防止し、優れた中間調表示を可能とした液
晶素子を提供することである。
A further object of the present invention is to provide an anti-electric field induced by the spontaneous polarization of the liquid crystal itself, especially when performing halftone display using the ferroelectric liquid crystal or the anti-ferroelectric liquid crystal. An object of the present invention is to provide a liquid crystal element that prevents the effects of effects and enables excellent halftone display.

【0018】本発明の上記課題は、対向する一対の基盤
間に液晶を挟持し、一方の基板は一軸配向特性を有し、
他方の基板は非一軸配向特性を有する液晶素子であっ
て、前記非一軸配向特性を有する側の基板の表面(液晶
と接する表面)で検出される表面電位と、前記一軸配向
処理が施された側の基板の表面(液晶と接する表面)で
検出される表面電位との差の絶対値が50mVより小さ
い(表面電位差が−50mVより大きく50mV未満)
ことを特徴とする。
The above object of the present invention is to sandwich a liquid crystal between a pair of substrates facing each other, and one substrate has a uniaxial orientation characteristic.
The other substrate is a liquid crystal element having non-uniaxial alignment characteristics, and the surface potential detected on the surface of the substrate having the non-uniaxial alignment characteristics (the surface in contact with the liquid crystal) and the uniaxial alignment treatment have been performed. The absolute value of the difference from the surface potential detected on the surface of the side substrate (the surface in contact with the liquid crystal) is smaller than 50 mV (the surface potential difference is larger than −50 mV and smaller than 50 mV).
It is characterized by the following.

【0019】又、本発明の更なる課題は、対向する一対
の基板間に液晶を挟持し、一方の基板が液晶分子に対し
て一軸配向特性を有し、他方の基板が液晶分子に対して
非一軸配向特性を有する液晶素子であって、少なくとも
非一軸配向特性を有する基板側に、体積抵抗が104 Ω
cm〜108 Ωcmの範囲にある膜が設けられている液
晶素子によって解決される。
A further object of the present invention is to sandwich a liquid crystal between a pair of opposed substrates, one substrate having uniaxial alignment characteristics with respect to liquid crystal molecules, and the other substrate with respect to liquid crystal molecules. A liquid crystal device having non-uniaxial alignment characteristics, and a volume resistance of 10 4 Ω at least on the substrate side having non-uniaxial alignment characteristics.
The problem is solved by a liquid crystal element provided with a film in the range of 10 cm to 10 8 Ωcm.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明によれば、カイラルスメク
チック相を呈する液晶、特に強誘電性を示す液晶または
反強誘電性を示す液晶を用いた液晶素子であって、非対
称構成、即ち一方の基板の液晶側面に液晶分子に対する
一軸(配向)特性を有し、他方の基板に液晶分子に対し
て非一軸配向特性を有する液晶素子において、夫々の特
性を有する基板側界面の液晶分子の自発分極の向きの傾
向(アウトワード性、またはインワード性と呼ばれる特
性)を調整して、スイッチングの対称性が確保され、ス
イッチングの双安定ポテンシャルを安定均等化させるこ
とが可能になる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION According to the present invention, a liquid crystal element using a liquid crystal exhibiting a chiral smectic phase, particularly a liquid crystal exhibiting ferroelectricity or a liquid crystal exhibiting antiferroelectricity, having an asymmetric structure, that is, one of In a liquid crystal device having uniaxial (alignment) characteristics for liquid crystal molecules on the liquid crystal side of the substrate and non-uniaxial alignment characteristics for liquid crystal molecules on the other substrate, the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules at the interface on the substrate side having the respective characteristics By adjusting the tendency of the direction (characteristic called outward property or inward property), the symmetry of switching is ensured, and the bistable potential of switching can be stabilized and equalized.

【0021】この結果、上記液晶素子において、例え
ば、配向欠陥、またはスペーサや他の段差(たとえば画
素間段差)のような異物欠陥部からの欠陥ドメインの発
生などを抑えることができ、良好なメモリ特性またはマ
ージン特性を実現することが可能になる。
As a result, in the above liquid crystal element, for example, it is possible to suppress alignment defects or generation of defect domains from foreign matter defect parts such as spacers or other steps (eg, step differences between pixels), and a good memory is obtained. It becomes possible to realize the characteristic or the margin characteristic.

【0022】尚、本発明における“一軸配向特性”と
は、液晶分子の一軸配向状態(例えば一軸水平配向状
態)を意図し、“非一軸配向特性”とは、一軸配向状態
を除く液晶分子のあらゆる配向状態(例えば、垂直配向
状態、ランダム配向状態)を意味する。
In the present invention, "uniaxial alignment property" means a uniaxial alignment state of liquid crystal molecules (for example, uniaxial horizontal alignment state), and "non-uniaxial alignment property" means liquid crystal molecules excluding uniaxial alignment state. It means any alignment state (for example, vertical alignment state, random alignment state).

【0023】本発明の液晶素子では、好ましくは、両基
板の表面電位極性を同極性とした上で上述した表面電
位、値の関係、その差の絶対値が100mV以下(表面
電位差−100mV〜100mV)、より好ましくは絶
対値で50mV未満に(表面電位差−50より大きく5
0mV未満)に設定することもできる。また、両基板の
表面電位差の絶対値がより好ましくは30mV以下と最
も好ましくは実質的に等しくすることにより、スイッチ
ングの対称性が安定的に保たれる。
In the liquid crystal device of the present invention, preferably, the surface potential polarities of both substrates are the same, and the above-mentioned relationship between the surface potential and the value and the absolute value of the difference are 100 mV or less (surface potential difference −100 mV to 100 mV). ), More preferably less than 50 mV in absolute value (surface potential difference greater than −50 and 5).
(Less than 0 mV). Further, by making the absolute value of the surface potential difference between both substrates more preferably 30 mV or less and most preferably substantially the same, the switching symmetry can be stably maintained.

【0024】本発明の液晶素子では、具体的には一方の
基板にいおいて、適切な処理の施された又は未処理の液
晶に対する一軸配向制御能を有する層(配向制御層)が
他方の基板において、液晶に対して非一軸配向特性を付
与する層が設けられ、これら基板間(層間)に液晶が挟
持される。そして、これら配向制御層、非一軸配向性付
与層、更に夫々の基板における他の構成要素、例えば透
明電極、ショート防止膜、その他の機能膜の材料の選択
及び種類を最適に調整することにより、上述した両基板
での表面電位を制御する。
In the liquid crystal element of the present invention, specifically, in one substrate, a layer having a uniaxial orientation controllability for appropriately treated or untreated liquid crystal (orientation control layer) is provided on the other substrate. In the substrate, a layer that imparts non-uniaxial alignment characteristics to the liquid crystal is provided, and the liquid crystal is sandwiched between these substrates (interlayer). Then, these alignment control layer, non-uniaxial orientation imparting layer, further by other components in each substrate, for example, transparent electrode, short-circuit prevention film, by optimally adjusting the selection and type of material of other functional film, The surface potentials on both substrates described above are controlled.

【0025】図1は本発明の液晶素子(セル断面構造の
一例を模式的に示したものである。同図に示すセル構成
では、一対の基板1、2間に液晶8が挟持されており、
一方の基板内面には電極3、及びセル内部の液晶8の分
子を一軸配向させるべく処理がなされた配向制御層4
が、形成され、該基板内面は(液晶層と接する面は)液
晶分子を所定の方向に配列させる一軸配向特性を有す
る。
FIG. 1 schematically shows an example of a liquid crystal element (cell cross-sectional structure of the present invention. In the cell structure shown in FIG. 1, a liquid crystal 8 is sandwiched between a pair of substrates 1 and 2. ,
On the inner surface of one of the substrates, an electrode 3 and an alignment control layer 4 which has been treated to uniaxially align the molecules of the liquid crystal 8 inside the cell.
However, the inner surface of the substrate (the surface in contact with the liquid crystal layer) has a uniaxial alignment property for aligning liquid crystal molecules in a predetermined direction.

【0026】また他方の基板2上には電極5および後述
するような特性の膜例えば酸化物母材やポリマー母材中
に酸化物超微粒子や金属超微粒子を分散した膜(好まし
くは塗布膜)6が設けられる必要に応じて更に膜6上に
は、例えば公知のシランカップリング剤の塗布による処
理部7が形成されており、該基板内面は液晶分子に対し
て非一軸配向特性を有する。
On the other substrate 2, an electrode 5 and a film having the characteristics described later, for example, a film (preferably a coating film) in which ultrafine oxide particles or ultrafine metal particles are dispersed in an oxide matrix or polymer matrix. If necessary, a treatment portion 7 is formed on the film 6 by coating a known silane coupling agent, and the inner surface of the substrate has a non-uniaxial orientation property with respect to liquid crystal molecules.

【0027】ここで上記膜6の膜厚は好ましくは、30
0Å乃至は5000Åである。かかる膜6は、例えば膜
の存在する基板側の極性、抵抗及び表面性等を調整する
べく、材料組成が選択され、例えば種々の金属あるいは
金属酸化物を含有した膜として形成されているものが好
ましい。また、かかる膜6は、高Psを有するカイラル
スメクチック液晶に因る反電場効果の影響を防止すべ
く、好ましくは後述するような方法によりそのシート方
向(層方向)で測定した体積抵抗値が104 Ωcm乃至
108 Ωcm、より好ましくは104 乃至は107 Ωc
mの範囲にある。
Here, the film thickness of the film 6 is preferably 30.
It is 0Å or 5000Å. The film 6 has a material composition selected, for example, in order to adjust the polarity, resistance, surface property, etc. on the substrate side where the film exists, and is formed as a film containing various metals or metal oxides. preferable. Further, the film 6 has a volume resistance value of 10 measured in the sheet direction (layer direction), preferably by the method described below, in order to prevent the influence of the anti-electric field effect due to the chiral smectic liquid crystal having high Ps. 4 Ωcm to 10 8 Ωcm, more preferably 10 4 to 10 7 Ωc
It is in the range of m.

【0028】電極3及び電極5の材料としては、例えば
酸化錫、酸化インジウムや、またはITOなどの透明導
電体が好ましく、また透光性が要求されない素子を構成
する場合では、Cr、Al、Taなどの金属を用い得
る。
As a material for the electrodes 3 and 5, a transparent conductor such as tin oxide, indium oxide, or ITO is preferable, and in the case of forming an element which does not require translucency, Cr, Al, or Ta is used. Metals such as can be used.

【0029】配向制御層4としては、ポリイミド、ナイ
ロン、ポリビニルアルコール、等の有機高分子膜また
は、ポリアニリン、ポリピロールなどの導電性高分子膜
を一軸配向処理したものが好適である。特に、公知の材
料からなる膜にラビングにより一軸配向処理を施したも
のが好ましい。また、配向制御層4として有機高分子膜
以外に、斜方蒸着による酸化シリコン膜のような無機材
料の膜を用いることもできる。この場合、斜方蒸着の条
件を調整することにより、上述したラビング処理を施さ
ずとも一軸配向特性を有する。その膜厚としては、例え
ば30Å乃至300Å程度の薄膜が望ましい。
The orientation control layer 4 is preferably an organic polymer film of polyimide, nylon, polyvinyl alcohol, or the like, or a conductive polymer film of polyaniline, polypyrrole, or the like, which is uniaxially oriented. In particular, a film made of a known material that is uniaxially oriented by rubbing is preferable. In addition to the organic polymer film, a film of an inorganic material such as a silicon oxide film formed by oblique vapor deposition can be used as the orientation control layer 4. In this case, by adjusting the conditions of the oblique deposition, the uniaxial orientation property is obtained without performing the rubbing treatment described above. As the film thickness, for example, a thin film of about 30 Å to 300 Å is desirable.

【0030】一方、非一軸配向制御性を有する基板表面
において必要に応じて設けられる処理部7は、例えば前
記したシランカップリング剤の塗布処理の他、基板に対
して揮発性のシランカップリング剤の蒸気中に暴露処理
を施したもの、非晶質の無機材料などによる蒸着膜、ま
たは塗布膜を、好ましくは50Å以下の膜厚の付着条件
で形成したものが挙げられる。
On the other hand, the treatment section 7 provided as needed on the surface of the substrate having non-uniaxial orientation controllability includes, for example, the above-mentioned coating treatment of the silane coupling agent, and a silane coupling agent which is volatile with respect to the substrate. And the vapor deposition film formed of an amorphous inorganic material, or the coating film formed under the adhesion condition of preferably 50 Å or less.

【0031】上記処理部7は前述の様に必要に応じて設
ければ良く、また前記膜6表面を非一軸配向特性を有す
る表面として兼用することができる。その他、膜6の表
面が、不連続な処理部7の構成よりいたるところで露呈
しているようになっていることが好ましい。
The processing section 7 may be provided as necessary as described above, and the surface of the film 6 can also be used as a surface having non-uniaxial orientation characteristics. In addition, it is preferable that the surface of the film 6 is exposed everywhere due to the discontinuous treatment portion 7.

【0032】液晶層8としては、カイラルスメクチック
相を呈する液晶、特に強誘電性を示す液晶もしくは反強
誘電性を示す液晶など、自発分極の効果を有した材料が
広く用いられ本発明の素子構成の供する効果が大きい
が、その他ネマティック液晶なども適用できる。
As the liquid crystal layer 8, a material having a spontaneous polarization effect such as a liquid crystal exhibiting a chiral smectic phase, particularly a liquid crystal exhibiting ferroelectricity or a liquid crystal exhibiting antiferroelectricity is widely used, and the device structure of the present invention is used. However, other nematic liquid crystals can also be applied.

【0033】本発明の素子構成は、カイラルスメクチッ
ク相をとる特に強誘電性を示す液晶あるいは反強誘電性
を示す液晶を用いる場合では、相転移系列として、高温
から低温方向に、等方相→SmA→SmC* →結晶相と
なる材料を適用する際に、その配向性の観点から特に有
効である。
In the device structure of the present invention, when a liquid crystal exhibiting a chiral smectic phase and exhibiting a ferroelectric property or a liquid crystal exhibiting an antiferroelectric property is used, the phase transition sequence is an isotropic phase from high temperature to low temperature. It is particularly effective from the viewpoint of orientation when applying a material that becomes SmA → SmC * → crystal phase.

【0034】本発明の液晶素子において、表示の際の輝
度を向上すべく、液晶がSmC* 相をとる際、そのスメ
クチック層が基板に対して垂直に並列するといったブッ
クシェルフ構造をあるいは垂直に近いスメクチック層傾
きの構造をとる材料を用いることが好ましい。かかるス
メクチック層構造をとる液晶材料として、例えば、中心
核にフルオロカーボン末端部分及びハイドロカーボン末
端部分が結合した構造であって、スメクチック相あるい
は潜在的スメクチック相を示すフッ素含有液晶性化合物
が挙げられる、かかるフッ素含有化合物については、具
体的には米国特許5,082,587号、米国特許5,
262,082号、国際公開WO93/22936号等
に記載のフッ素含有化合物を用いることができる。
In the liquid crystal element of the present invention, in order to improve the brightness at the time of display, a bookshelf structure in which the smectic layer is vertically aligned with the substrate when the liquid crystal takes the SmC * phase, or near vertical It is preferable to use a material having a structure with a smectic layer inclination. As the liquid crystal material having such a smectic layer structure, for example, a fluorine-containing liquid crystalline compound having a structure in which a fluorocarbon terminal portion and a hydrocarbon terminal portion are bonded to a central nucleus, and showing a smectic phase or a latent smectic phase can be mentioned. Regarding the fluorine-containing compound, specifically, US Pat. No. 5,082,587 and US Pat.
The fluorine-containing compounds described in 262,082, International Publication WO93 / 22936 and the like can be used.

【0035】更に具体的には、当該フッ素含有化合物で
あって、例えば上述したような降温下で等方相→SmA
→SmC* →結晶相といった相転移を示す(特にコレス
テリック相を呈さない)液晶材料が適宜選択され使用さ
れ得る。
More specifically, the fluorine-containing compound is, for example, an isotropic phase → SmA when the temperature is lowered as described above.
A liquid crystal material that exhibits a phase transition such as → SmC * → crystalline phase (in particular, does not exhibit a cholesteric phase) can be appropriately selected and used.

【0036】上述したような本発明の素子構成は、基本
的に一方の基板の片側のみを一軸配向処理した非対称構
成であり、液晶(特に強誘電性あるいは反強誘電性液
晶)の特にSmAでの温度領域における配向が、一方の
基板1における一軸配向処理が施された表面からの一軸
分子成長として行われ、SmC* 相において良好な配向
状態を得ることができる。
The device structure of the present invention as described above is basically an asymmetric structure in which only one side of one substrate is uniaxially oriented, and the liquid crystal (especially ferroelectric or antiferroelectric liquid crystal), especially SmA. Orientation in the temperature region is carried out as uniaxial molecular growth from the surface of one of the substrates 1 which has been subjected to the uniaxial orientation treatment, and a good orientation state can be obtained in the SmC * phase.

【0037】特に、上述したコレステリック相を呈さな
い液晶を用いる場合、降温下でI(等方相)→SmAの
相転移の際に良好に配向制御を行い均一な配向状態を実
現するべく、本発明の非対称な液晶素子構成はより好ま
しい。
In particular, in the case of using the above-mentioned liquid crystal which does not exhibit a cholesteric phase, in order to realize a uniform alignment state by well controlling the alignment during the phase transition from I (isotropic phase) to SmA under cooling. The asymmetric liquid crystal element structure of the invention is more preferable.

【0038】以下に、本発明で定義する表面電位及び測
定法について、更に表面電位に起因する作用について詳
述する。
The surface potential and the measuring method defined in the present invention will be described in detail below with respect to the action caused by the surface potential.

【0039】本発明で定義される表面電位とは、膜自信
の極性による電位、下地膜間のキャリアー移動に伴う電
気二重層的電位、膜中に含まれるイオン性分子による電
位等によって膜表面に誘起されている複号的な電位であ
り、以下に述べる測定法によって検出される測定値であ
る。
The surface potential defined in the present invention means that the surface potential of the membrane depends on the polarity depending on the polarity of the membrane, the electric double layer potential associated with the carrier movement between the underlying films, the potential due to the ionic molecules contained in the membrane, and the like. It is a complex electric potential that has been induced and is a measurement value detected by the measurement method described below.

【0040】これらの定義による表面電位の測定につい
ては例えば、液晶の配向膜材料として一般的に知られて
いるポリイミドに関する伊東、岩本(東工大)からの報
告(静電気学会誌17,5 p352−358(199
3)、Journal ofElectrostati
cs 33 p147−158(1994)等)があ
る。伊東らはポリイミド膜において下地の金属膜の種類
によって表面電位が大きく変化し、その変化の方向と量
が金属膜の仕事関数と対応している点、及び表面電位が
ポリイミドの膜厚によって変化しキャリアーのトンネル
限界である5nm程度で飽和する点等からポリイミド膜
における表面電位の発生原因は主に電極間とのキャリア
ー移動による電気二重層であると結論している。
Regarding the measurement of the surface potential according to these definitions, for example, a report from Ito and Iwamoto (Tokyo Institute of Technology) on polyimide, which is generally known as an alignment film material for liquid crystals (Journal of Japan Electrostatic Society 17,5 p352-358). (199
3), Journal of Electrostati
cs 33 p147-158 (1994)). Ito et al. Show that the surface potential of a polyimide film changes greatly depending on the type of the underlying metal film, and the direction and amount of the change correspond to the work function of the metal film, and the surface potential changes depending on the thickness of the polyimide film. From the point of saturation at a carrier tunnel limit of about 5 nm, it is concluded that the cause of the surface potential in the polyimide film is mainly the electric double layer due to the carrier transfer between the electrodes.

【0041】表面電位の測定法については、容量性の方
式として振動容量型、セクター型、抵抗性の方式として
焦電型が知られている。本発明ではトレック(株)社製
の振動容量型表面電位計(320B型)を用いて測定を
行なった。具体的には液晶に直接接触する一軸処理側、
非一軸処理側の膜の各種候補材料を、セル構成と同様に
透明電極材料、ショート防止膜等を下地膜として成膜し
表面電位を測定したところ測定値は材料、及び下地膜に
よって大きく異なり凡そ+500〜−500mVの範囲
で表面電位が発生していることが明らかになった。
Regarding the method of measuring the surface potential, the vibration capacitance type, the sector type, and the pyroelectric type are known as the capacitive method. In the present invention, a vibration capacitance type surface potential meter (320B type) manufactured by Trek Co., Ltd. was used for the measurement. Specifically, the uniaxial processing side that directly contacts the liquid crystal,
Various potential materials for the film on the non-uniaxially processed side were formed by using a transparent electrode material, a short-circuit prevention film, etc. as a base film as in the cell configuration, and the surface potential was measured. It was revealed that the surface potential was generated in the range of +500 to -500 mV.

【0042】本発明者らの実験によれば表面電位の測定
値は表面に吸着する極性分子によって大きく変化する。
大気雰囲気中では主に水分子の影響を受けやすく、特に
吸湿性の高い材料等では真空雰囲気での測定値と大気雰
囲気での測定値が大きく異なる場合がある。液晶素子の
表面に関しては、液晶注入が真空加熱下で行なわれるこ
とが多く、表面の吸着水分子が脱離した後、場合によっ
て液晶成分中の分子が吸着固定化され新たな表面電位を
発言していると考えられる。
According to the experiments conducted by the present inventors, the measured value of the surface potential greatly changes depending on the polar molecule adsorbed on the surface.
In an air atmosphere, water molecules are predominantly susceptible to the influence of water molecules, and particularly in a material having a high hygroscopic property, the measured value in a vacuum atmosphere and the measured value in an air atmosphere may be significantly different from each other. Regarding the surface of the liquid crystal element, liquid crystal injection is often performed under vacuum heating, and after the adsorbed water molecules on the surface are desorbed, the molecules in the liquid crystal component are adsorbed and fixed in some cases and a new surface potential is expressed. It is thought that

【0043】従って表面電位の測定は素子の液晶注入環
境と同等の雰囲気下で行なわれるのが望ましい。
Therefore, it is desirable to measure the surface potential in an atmosphere equivalent to the liquid crystal injection environment of the device.

【0044】図2に本発明で適用する表面電位測定系の
概略図を示す(モデルとなる表面電位計は前述したトレ
ック(株)社製の振動容量型(320B型))。測定は
真空チャンバー35内で行なわれる。32は真空排気
系、33はドライ窒素等のガス導入系である。表面電位
測定試料21は基本的には素子と全く同一の下地構成の
ものを用いる。素子と同一の条件で、同一の基板23、
同一の電極22上に形成され、基板試料加熱台30上に
配置される。試料加熱台30は真空チャンバー外に設置
される温度制御装置31に接続されている。
FIG. 2 shows a schematic view of a surface potential measuring system applied in the present invention (the model surface potential meter is a vibration capacitance type (320B type) manufactured by Trek Corporation). The measurement is performed in the vacuum chamber 35. Reference numeral 32 is a vacuum exhaust system, and 33 is a gas introduction system such as dry nitrogen. The surface potential measurement sample 21 basically has the same underlying structure as the device. The same substrate 23 under the same conditions as the device,
The electrodes are formed on the same electrode 22 and arranged on the substrate sample heating table 30. The sample heating table 30 is connected to a temperature control device 31 installed outside the vacuum chamber.

【0045】24は表面電位測定プローブであり、セン
サー電極25、プリアンプ及び電極を振動させ試料、電
極間の容量を変調させる振動子26によって構成されて
おり、真空チャンバー外に設置される表面電位測定制御
装置27に接続されている。
Reference numeral 24 is a surface potential measuring probe, which is composed of a sensor electrode 25, a preamplifier, and a vibrator 26 for vibrating the electrode to modulate the capacitance between the sample and the electrode. The surface potential measurement probe is installed outside the vacuum chamber. It is connected to the control device 27.

【0046】本発明で採用する具体的な表面電位測定条
件は本発明における標準液晶注入条件に従って、例え
ば、10-1〜-3 torrの減圧下で、80〜100℃
の試料加熱を15分〜2時間行なった後室温まで冷却し
て測定したものである。試料面とセンサー電極25の間
隔は二軸距離変位装置34によって0.5〜5mm程度
の適当な距離に保持され、まず試料面に隣接した電極露
出部の表面電位を測定し、次に二軸距離変位装置34に
よってセンサー電極25を試料面上に移動させ表面電位
を測定する。試料の表面電位は、電極露出部の測定値を
基準電位として試料表面上の測定値から差し引いた値と
して求められる。
The specific surface potential measurement conditions adopted in the present invention are in accordance with the standard liquid crystal injection conditions in the present invention, for example, under reduced pressure of 10 -1 to -3 torr and at 80 to 100 ° C.
The sample was heated for 15 minutes to 2 hours and then cooled to room temperature for measurement. The distance between the sample surface and the sensor electrode 25 is maintained at an appropriate distance of about 0.5 to 5 mm by the biaxial distance displacement device 34. First, the surface potential of the electrode exposed portion adjacent to the sample surface is measured, and then the biaxial. The distance displacement device 34 moves the sensor electrode 25 onto the sample surface to measure the surface potential. The surface potential of the sample is obtained as a value obtained by subtracting the measured value of the exposed portion of the electrode as the reference potential from the measured value on the surface of the sample.

【0047】本発明では、前述したように液晶注入下で
液晶成分分子が吸着した状態での表面電位が液晶セル内
で基板間に生じる内部電位を支配していると考えられる
系もあるため、実際には比較測定を行ない特性との相関
がより良好な条件下での測定を行なうのが望ましい。図
2に示した28は液晶、29は加熱蒸発用容器であり試
料加熱台30上に設置され、必要に応じて液晶雰囲気を
形成し試料面に液晶成分分子を暴露、吸着させることが
できる。
In the present invention, as described above, in some systems, the surface potential in the state where the liquid crystal component molecules are adsorbed under the liquid crystal injection is considered to control the internal potential generated between the substrates in the liquid crystal cell. In practice, it is desirable to perform the comparative measurement and to perform the measurement under the condition that the correlation with the characteristic is better. Reference numeral 28 shown in FIG. 2 denotes liquid crystal, and 29 denotes a heating / evaporating vessel, which is installed on the sample heating table 30. If necessary, a liquid crystal atmosphere can be formed to expose and adsorb liquid crystal component molecules on the sample surface.

【0048】図3を参照して本発明の非対称構成になる
液晶素子において対向する両基板の液晶側界面の表面電
位の差に起因して生じる内部電位の概念について説明す
る。
With reference to FIG. 3, the concept of the internal potential generated due to the difference in the surface potentials of the liquid crystal side interfaces of the two substrates facing each other in the liquid crystal element having the asymmetric structure of the present invention will be described.

【0049】同図において41及び42は基板(電極基
板)であり、夫々には異なる材料からなる一軸配向特性
を有する層33及び非一軸配向特性を有する層44が形
成されており、これら基板が一定の間隔を隔てて対向し
セルを構成している。かかる電極基板41及び42が短
絡状態にある空セルを構成する場合、即ち基板間に液晶
が注入されない場合、層43及び44に表面電位45及
び46が生じ、これに対応して両基板において内部電位
47が発生する。
In the figure, reference numerals 41 and 42 denote substrates (electrode substrates), on each of which a layer 33 having a uniaxial orientation characteristic and a layer 44 having a non-uniaxial orientation characteristic made of different materials are formed. The cells are opposed to each other with a certain distance therebetween to form a cell. When such electrode substrates 41 and 42 constitute an empty cell in a short-circuited state, that is, when liquid crystal is not injected between the substrates, surface potentials 45 and 46 are generated in the layers 43 and 44, corresponding to the internal potentials of both substrates. An electric potential 47 is generated.

【0050】上述した表面電位の測定結果によれば、少
なくとも液晶注入前の上下電極短絡状態の空セルにおい
て、表面電位の差に相当して発生する内部電圧の値は最
大±1Vにも達することが認められている。
According to the above-described measurement result of the surface potential, the value of the internal voltage generated corresponding to the difference of the surface potential reaches up to ± 1 V at least in the empty cell in which the upper and lower electrodes are short-circuited before the liquid crystal injection. Is recognized.

【0051】この表面電位差による内部電圧の存在は実
効的にはセルの上下電極間にDCオフセット電圧が定常
的に印加されているのと同様であると考えられる。そこ
で表面電位差による内部電圧のスイッチング閾値に対す
る影響を実験的に検証するために、対称構成のセル、例
えば両基板に同様材料及び処理がなされた配向制御層が
形成されているセル、(従って表面電位差はゼロ)の上
下電極間にDCオフセット電圧を重畳しスイッチング閾
値の変化を測定したところ、DCオフセット電圧±50
mV〜±百数十mV程度で閾値の変化が発生することが
確認された。
It is considered that the existence of the internal voltage due to this surface potential difference is effectively the same as the DC offset voltage being constantly applied between the upper and lower electrodes of the cell. Therefore, in order to experimentally verify the influence of the surface potential difference on the switching threshold of the internal voltage, a cell having a symmetrical structure, for example, a cell in which an alignment control layer having the same material and treatment is formed on both substrates, DC offset voltage is ± 50 when the change in switching threshold is measured by superposing a DC offset voltage between the upper and lower electrodes.
It was confirmed that the threshold value changed at about mV to ± 100 tens of mV.

【0052】次に、各種配向制御膜の表面電位測定値に
基づいて、各種配向制御膜の組み合わせによる上述した
ような非対称構成の液晶セルにおける表面電位差とスイ
ッチング閾値の非対称特性とを比較したところ、表面電
位差の極性とスイッチング閾値の非対称特性の方向はほ
ぼ一致しており、表面電位差の絶対値とスイッチング閾
値の非対称特性の程度の間にも有意な相関が認められ
た。即ち表面電位差の絶対値が小さい領域、特に50m
Vより小さい範囲での素子では両基板表面における表面
電位特性にかかわらずスイッチングの非対称特性が殆ど
発現しない場合が多く、逆に±100mV〜±200m
Vの表面電位差がある素子では殆どの場合、駆動マージ
ンに対して影響を及ぼす非対称特性が発現する傾向にあ
った。又、表面電位極性が両基板において同様であり、
且つ表面電位差の絶対値が100mV以下である場合に
おいてもスイッチング非対称性がほぼ発現しない傾向に
ある。これらの場合、スイッチングの非対称性を示すス
イッチング閾値差を絶対値1.0V以下(閾値差−1.
0〜1.0V)のレベルに調整し得る。一方、表面電位
差の絶対値が250mVを超えるような素子では、多く
の場合スイッチング不良が発生し双安定ポテンシャルの
崩れが認められた。
Next, based on the surface potential measurement values of various alignment control films, the surface potential difference and the asymmetrical characteristic of the switching threshold in the liquid crystal cell having the above-mentioned asymmetric structure by the combination of various alignment control films were compared. The polarity of the surface potential difference and the direction of the asymmetric characteristic of the switching threshold were almost the same, and a significant correlation was also found between the absolute value of the surface potential difference and the degree of the asymmetric characteristic of the switching threshold. That is, the area where the absolute value of the surface potential difference is small, especially 50 m
In an element in a range smaller than V, switching asymmetrical characteristics rarely appear regardless of surface potential characteristics on both substrate surfaces, and conversely ± 100 mV to ± 200 m
In most cases, the elements having a surface potential difference of V tended to exhibit asymmetric characteristics that affect the drive margin. Also, the surface potential polarity is the same on both substrates,
Moreover, even when the absolute value of the surface potential difference is 100 mV or less, switching asymmetry tends to be hardly exhibited. In these cases, the switching threshold difference indicating the asymmetry of switching is an absolute value of 1.0 V or less (threshold difference-1.
It can be adjusted to a level of 0-1.0V). On the other hand, in the element in which the absolute value of the surface potential difference exceeds 250 mV, switching failure often occurred and collapse of the bistable potential was observed.

【0053】以上述べてきたように本発明は、上下配向
制御膜の非対称構成セルにおけるスイッチング閾値の非
対称特性の支配要因として上下配向制御膜の表面電位が
重要であることを検証し、非対称セル構成においても上
下基板の液晶側界面における表面電位を制御することに
よってスイッチング閾値の非対称特性を抑制することが
可能であることを見出したものである。
As described above, the present invention verifies that the surface potential of the vertical alignment control film is important as the controlling factor of the asymmetrical characteristics of the switching threshold in the cell having the asymmetrical structure of the vertical alignment control film, and the asymmetric cell structure is obtained. It was also found that it is possible to suppress the asymmetric characteristic of the switching threshold by controlling the surface potentials at the liquid crystal side interfaces of the upper and lower substrates.

【0054】図4(a)〜(d)を参照して本発明にお
いて特に望ましい構成を説明する。(a)は電極基板4
1、42上に形成された一軸配向特性を有する層43及
び非一軸配向性を有する層44が異なる材料で形成され
ている場合、各層内に発生する表面電位45、46が同
極性であって、かつその差に相当する内部電位47が5
0mV未満(絶対値)である素子、(b)は表面電位4
5、46が異なる極性であってかつその差に相当する内
部電位47が50mV未満(絶対値)である素子、
(c)は(b)の素子において一方の基板側の電極基板
41と配向制御膜層43との間にショート防止層等の付
加膜48が配置された結果配向制御層43の表面電位4
5が(b)とは異なる場合であり、その内部電位47が
50mV(絶対値)より小さい素子、(d)は層43、
44内に発生する表面電位45、46の絶対値がそれぞ
れ50mV以下である素子である。
A particularly desirable configuration in the present invention will be described with reference to FIGS. (A) is the electrode substrate 4
When the layer 43 having the uniaxial orientation property and the layer 44 having the non-uniaxial orientation formed on the layers 1 and 42 are formed of different materials, the surface potentials 45 and 46 generated in the respective layers have the same polarity. , And the internal potential 47 corresponding to the difference is 5
An element that is less than 0 mV (absolute value), (b) shows a surface potential of 4
An element in which 5, 46 have different polarities and an internal potential 47 corresponding to the difference is less than 50 mV (absolute value),
(C) is a result of disposing an additional film 48 such as a short-circuit prevention layer between the electrode substrate 41 on one substrate side and the orientation control film layer 43 in the element of (b), resulting in a surface potential 4 of the orientation control layer 43.
5 is different from (b), the element whose internal potential 47 is smaller than 50 mV (absolute value), (d) is the layer 43,
This is an element in which the absolute values of the surface potentials 45 and 46 generated in 44 are each 50 mV or less.

【0055】このように、本発明の液晶素子の構成で
は、液晶分子に対して一軸配向特性を有する表面と対向
する他方基板2における非一軸性配向特性を有する表面
との間に適切な表面の性質の関係を保つようにすること
が、配向後の強誘電性液晶又は反強誘電性液晶のスイッ
チングに関して均等な双安定ポテンシャルを与えるため
に重要である。
As described above, in the structure of the liquid crystal element of the present invention, an appropriate surface is provided between the surface having the uniaxial alignment property with respect to the liquid crystal molecules and the surface having the non-uniaxial alignment property of the other substrate 2 facing the other surface. It is important to maintain the relationship of properties in order to provide a uniform bistable potential for switching of the ferroelectric liquid crystal or antiferroelectric liquid crystal after alignment.

【0056】更に、一軸配向処理側基板および非一軸処
理側基板の液晶側界面における特性の尺度として、カイ
ラルスメクチック液晶、特に強誘電性液晶または反強誘
電性液晶を用いた場合、特に強誘電性液晶の場合SmA
→SmC*転移時にその自発分極の向きが、基板側を向
く傾向か(アウトワード性)、あるいは液晶のバルク
(液晶層中央)側を向くか(インワード性)の性質も重
要である。かかる性質は、それぞれの基板の液晶側界面
の表面電位極性に強く相関すると認識されている。
Further, when a chiral smectic liquid crystal, particularly a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal is used, as a measure of the characteristics at the liquid crystal side interface of the uniaxially oriented substrate and the non-uniaxially treated substrate, the ferroelectricity is particularly high. SmA for liquid crystal
The property of whether the spontaneous polarization tends toward the substrate side (outward property) or the bulk of the liquid crystal (center of the liquid crystal layer) side (inward property) at the SmC * transition is also important. It is recognized that such properties strongly correlate with the surface potential polarity of the liquid crystal side interface of each substrate.

【0057】表面電位極性とは、一般に有機膜や無機膜
と金属との接触で発生する接触帯電や、または、膜質中
に存在するイオン等が分布する電荷として表面に電位を
発生させることが原因で見えてくるものと考えられる。
The surface potential polarity is caused by a contact charge generally generated by contact between an organic film or an inorganic film and a metal, or a potential generated on the surface as a charge in which ions existing in the film are distributed. It is thought to be visible in.

【0058】本発明における液晶素子の基板構成として
は、例えばITO等からなる透明電極上に前記した配向
膜や塗布膜または蒸着膜等が積層され得る。この時、一
軸配向処理側基板および非一軸配向処理側基板双方の表
面電位極性の大小または、方向の関係によりカイラルス
メクチック液晶である反強誘電性または強誘電性液晶の
ダイポールが影響を受けること、更に液晶のスイッチン
グ特性が変動することは必至である。従って、本発明の
液晶素子では、この様な両基板における表面電位極性自
体の関係を適切に制御することによって、好ましくは、
特に表面電位極性を同様にすることで液晶の配向状態並
びにスイッチング特性等を改善することができる。
As the substrate structure of the liquid crystal element in the present invention, the above-mentioned alignment film, coating film, vapor deposition film or the like may be laminated on a transparent electrode made of, for example, ITO. At this time, the dipole of the antiferroelectric or ferroelectric liquid crystal, which is a chiral smectic liquid crystal, is affected by the magnitude of the surface potential polarity of both the uniaxially oriented substrate and the non-uniaxially oriented substrate, or the relationship in direction. Further, it is inevitable that the switching characteristics of the liquid crystal change. Therefore, in the liquid crystal element of the present invention, by appropriately controlling the relationship between the surface potential polarities themselves on both the substrates, preferably,
In particular, by making the surface potential polarities the same, it is possible to improve the alignment state of the liquid crystal and the switching characteristics.

【0059】本発明の液晶素子の構成では、前述したよ
うに両基板における表面電位値を制御、あるいは表面電
位極性を調整する(同極性に調整する)ことに加え、よ
り好ましくは両基板の夫々の表面電位の絶対値をより小
さく、特に100mV以下とすることで、放置時におけ
る液晶分子のダイポールに対する基板表面の影響を抑制
し、経時単安定化を防止することができる。
In the structure of the liquid crystal element of the present invention, in addition to controlling the surface potential value on both substrates or adjusting the surface potential polarity (adjusting to the same polarity) as described above, it is more preferable for both substrates to be respectively. By making the absolute value of the surface potential of (1) smaller, particularly 100 mV or less, it is possible to suppress the influence of the substrate surface on the dipoles of the liquid crystal molecules when standing and prevent monostabilization with time.

【0060】前述したように、本発明の液晶素子では、
良好な配向状態とスイッチングに関して均等なポテンシ
ャルを得るべく、非一軸配向性を有する基板側、一軸配
向特性を有する基板側双方の表面の材質等を調整するこ
とが重要である。この点では、前記した基板の液晶側表
面において、極性的な要素とともに、いわゆるラッチの
ポテンシャル的な要素として表面エネルギーの特に分散
成分で決まる様な界面張力の要素が重要であると認めら
れる。
As described above, in the liquid crystal element of the present invention,
In order to obtain a good alignment state and a uniform potential for switching, it is important to adjust the surface material and the like on both the non-uniaxially oriented substrate side and the uniaxially oriented substrate side. From this point, it is recognized that, on the liquid crystal side surface of the substrate, an element of interfacial tension which is determined by a dispersion component of the surface energy is important as a potential element of so-called latch in addition to the polar element.

【0061】本発明の液晶素子では、非一軸配向特性を
有する表面側基板の表面エネルギーの分散項としては使
用する液晶のSmA→SmC*転移近傍での表面エネル
ギーと同等レベルまで小さく、具体的にはその差として
5dyne/cm以内であり、実際の値として、30d
yne/cm以下であることが、もしくは、一軸配向特
性を有する基板の表面エネルギーより大きく、実際の値
として40dyne/cm以上の範囲である場合、良好
なスイッチング特性が得られることが多く、好ましい。
In the liquid crystal element of the present invention, the dispersion term of the surface energy of the surface side substrate having the non-uniaxial orientation property is as small as the surface energy in the vicinity of the SmA → SmC * transition of the liquid crystal used, and specifically, Is within 5 dyne / cm as the difference, and the actual value is 30 d
When it is yne / cm or less, or when it is larger than the surface energy of the substrate having the uniaxial orientation characteristic and is in the range of 40 dyne / cm or more as an actual value, good switching characteristics are often obtained, which is preferable.

【0062】上記表面エネルギーの好ましい範囲の意義
としては、上記表面エネルギーが低い場合(好ましくは
30dyne/cm以下)は液晶が非一軸配向特性を有
する基板の表面側に対して、いわゆる垂直配向性の濡れ
性を示すことで上記表面との界面近傍の液晶がなかば固
定化したものとなり、その内側(液晶バルク側)でスイ
ッチングのポテンシャルが決定される様なものとなる。
逆に表面エネルギーが大きい場合(好ましくは40dy
ne/cm以上)には、いわゆる水平配向性の濡れ性に
より界面近傍の液晶が固定化されることにより、その内
側(液晶バルク側)でのスイッチングのポテンシャルが
決定されるものと考えられる。
The meaning of the preferable range of the surface energy is that when the surface energy is low (preferably 30 dyne / cm or less), the liquid crystal has a so-called vertical alignment property with respect to the surface side of the substrate having the non-uniaxial alignment property. By exhibiting the wettability, the liquid crystal in the vicinity of the interface with the surface becomes fixed, and the switching potential is determined inside the liquid crystal (on the liquid crystal bulk side).
On the contrary, when the surface energy is large (40 dy is preferable)
(ne / cm or more), it is considered that the liquid crystal near the interface is fixed due to the so-called horizontal alignment wettability, so that the switching potential on the inner side (liquid crystal bulk side) is determined.

【0063】かかる非一軸配向特性を有する基板側の表
面の表面性は、表面の材質または形状によって調整され
得るものである。
The surface property of the substrate-side surface having such non-uniaxial orientation characteristics can be adjusted by the material or shape of the surface.

【0064】一方、一軸配向特性を有する基板側の表面
エネルギー分散成分項の値としては、良好な一軸水平配
向性を得るとともに、安定したスイッチングのポテンシ
ャルが決定されるためには実質40dyne/cm以
上、好ましくは42dyne/cm以上の範囲に設定す
ることが好適であり、かかる設定をなすべく配向制御膜
の材料が選択されることが好ましい。
On the other hand, the value of the surface energy dispersion component term on the side of the substrate having the uniaxial orientation property is substantially 40 dyne / cm or more in order to obtain good uniaxial horizontal orientation and to determine the stable switching potential. It is preferable to set it in the range of 42 dyne / cm or more, and it is preferable to select the material of the orientation control film so as to make such setting.

【0065】次に、本発明の液晶素子の各基板における
マクロな表面状態による表面エネルギーの測定について
示す。
Next, the measurement of the surface energy of each substrate of the liquid crystal device of the present invention by the macroscopic surface state will be described.

【0066】液滴による接触角の試薬としては、例え
ば、A:α−ブロモナフタレン、B:ヨウ化メチレン、
C:水などを使う。そして、各A、B、C等による接触
角を測定後、例として日本接着協会誌、Vol.8、N
o.3(1972)P131〜北崎ら、“Fowkes
式の拡張と高分子固体の表面張力の評価”に記載の計算
式により求められる表面エネルギーのうちの分散成分に
着目することができる。一方、表面エネルギーの成分と
しては前述したように他に極性成分、水素結合成分等の
成分項が存在するが、これらは膜の表面極性的なものと
関連が深く、前記した特性の良好さとの相関は好ましく
は分散成分のみの値に注目して評価することができる。
Examples of the reagent having a contact angle of droplets include A: α-bromonaphthalene, B: methylene iodide,
C: Use water etc. And after measuring the contact angle by each A, B, C etc., as an example, the Japan Adhesion Society magazine, Vol. 8, N
o. 3 (1972) P131-Kitasaki et al., "Fowkes
It is possible to pay attention to the dispersion component of the surface energy obtained by the calculation formula described in "Expansion of formula and evaluation of surface tension of polymer solid." Although there are component terms such as components and hydrogen-bonding components, these are closely related to the surface polarity of the film, and the correlation with the above-mentioned favorable properties is preferably evaluated by noting only the value of the dispersion component. be able to.

【0067】本発明の図1に示す構成になる液晶素子で
は、膜6は、上述したような、液晶分子に対する非一軸
配向特性を有する基板の表面において、極性又は表面状
態(表面エネルギー)、更には体積抵抗値を制御すべく
調整材として有効であり、又その成分及び特性に因り効
果をうまく調整することが容易であり得る。
In the liquid crystal device having the structure shown in FIG. 1 of the present invention, the film 6 has the polarity or surface state (surface energy) on the surface of the substrate having the non-uniaxial alignment property with respect to the liquid crystal molecules as described above. Is effective as an adjusting material for controlling the volume resistance value, and it may be easy to adjust the effect satisfactorily due to its components and characteristics.

【0068】本発明では、その表面の表面電位をより適
切に制御すべく膜6として特定の材料の膜を用いること
ができる。具体例としては、SiOx 、TiOx 、Zr
x、他の酸化物溶融母材中、シリカまたはシロキサン
ポリマー等の母材中に、ZnO、CdO、ZnCdOx
等のII族元素の酸化物やGeO2 、SnO2 、GeS
nOx 、TiO2 、ZrO2 、TiZrOx 等のIV族
の元素の酸化物をはじめとする酸化物の超微粒子、又は
Pd等の金属の超微粒子等が分散されて、膜性や抵抗値
も調整された膜、好ましくは塗布型被膜が挙げられる。
In the present invention, a film made of a specific material can be used as the film 6 in order to more appropriately control the surface potential of the surface. As a specific example, SiO x , TiO x , Zr
O x, in other oxides molten matrix, the base material such as silica or siloxane polymer, ZnO, CdO, ZnCdO x
Group II element oxides such as GeO 2 , SnO 2 , GeS
Ultrafine particles of oxides such as oxides of group IV elements such as nO x , TiO 2 , ZrO 2 , and TiZrO x , or ultrafine particles of metal such as Pd are dispersed, and film properties and resistance values are also obtained. The prepared film is preferably a coating film.

【0069】上述したような酸化物等は、導電性制御不
純物が添加されたものであってもよい。かかる導電性制
御不純物としては、例えばII族酸化物に対しn型不純
物(ドナー:電子伝導を高める不純物)としてIII族
元素であるB、Al、Ga、Inが、p型不純物(アク
セプター:ホール伝導を高める不純物)としてI族元素
であるCu、Ag、Au、Liがあげられる。またIV
族酸化物に対してn型不純物としてV族元素であるP、
As、Sb、Biが、p型不純物としてIII族元素で
あるB、Al、Ga、Inがあげられる。このような膜
を用いる場合は、前述したようにその上層、即ち液晶側
の表面側に例えばシランカップリング材などによる表面
処理を必要に応じて、微細な表面状態の制御の為に施す
ことができる。
The oxide or the like as described above may be added with a conductivity control impurity. Examples of such conductivity control impurities include group III elements B, Al, Ga, and In, which are n-type impurities (donors: impurities that enhance electron conduction) with respect to group II oxides, and p-type impurities (acceptors: hole conduction). (Impurities that increase the) are group I elements Cu, Ag, Au, and Li. See also IV
P which is a group V element as an n-type impurity with respect to the group oxide,
Examples of p-type impurities include As, Sb, and Bi, and group III elements such as B, Al, Ga, and In. When such a film is used, as described above, the upper layer thereof, that is, the surface side on the liquid crystal side, may be subjected to a surface treatment with, for example, a silane coupling material, for the purpose of controlling the fine surface state, if necessary. it can.

【0070】超微粒子(粒径30Å〜300Å、好まし
くは150Å以下)を用いる際の効果について更に詳細
に説明する。
The effect of using ultrafine particles (particle size 30Å to 300Å, preferably 150Å or less) will be described in more detail.

【0071】まずひとつには、上記超微粒子を含有する
膜を比較的厚膜(300Å〜5000Å、好ましくは1
000Å以上)で形成することにより、当該超微粒子が
複数ランダムにスタックした構造となる。
First, a film containing the above ultrafine particles is a relatively thick film (300 Å to 5000 Å, preferably 1 Å).
By forming the ultra fine particles at a rate of 000Å or more), a plurality of ultrafine particles are randomly stacked.

【0072】かかる超微粒子は一般に硬度の高いもので
あるがため、この様なスタック構造はたとえば異物の液
晶セル内への混入に対して上下ショートが起こることに
対し強い耐圧性能を示す。尚、本発明者らの一般的なプ
ローブ測定においては、上記事項を立証する例としてア
ンチモンドープのSnOxをシリカ中に分散させた膜の
1400Åの膜厚で25V程度の耐圧を示した。
Since such ultrafine particles generally have a high hardness, such a stack structure exhibits a strong withstand voltage performance against a vertical short circuit caused by, for example, mixing of foreign matter into the liquid crystal cell. In the general probe measurement conducted by the present inventors, as an example demonstrating the above matters, a withstand voltage of about 25 V was shown at a film thickness of 1400 Å in which antimony-doped SnO x was dispersed in silica.

【0073】また、上記超微粒子を含有する膜は適度に
低抵抗化(好ましくは体積抵抗104〜108Ω・cm)
されてるがために大きな電荷のチャージアップがなく、
このこともまた耐圧の上昇に寄与している。
Further, the film containing the ultrafine particles has an appropriately low resistance (preferably a volume resistance of 10 4 to 10 8 Ω · cm).
Because there is no big charge up,
This also contributes to the increase in breakdown voltage.

【0074】更に、上記超微粒子を含有する膜は、厚膜
で形成し得るため、該膜を形成するための電極下地構成
においてたとえばカラーフィルタが形成されている場
合、薄膜トランジスタ(TFT)などのスイッチング素
子が形成されている場合、またはメタルの配線が存在す
る場合において、それらに起因して発生しうる段差など
を適度に吸収することでセルとして対向側に形成されて
いる一軸配向特性を有する膜の配向機能を良好に伝達
し、または駆動中の欠陥ドメインなどを抑制する。
Further, since the film containing the ultrafine particles can be formed as a thick film, when a color filter is formed in the electrode underlayer structure for forming the film, switching of a thin film transistor (TFT) or the like is performed. A film having a uniaxial orientation property formed on the opposite side as a cell by appropriately absorbing a step or the like that may occur due to the formation of an element or the presence of a metal wiring. Satisfactorily transmits the orientation function of, or suppresses defective domains during driving.

【0075】加えて、上記超微粒子を含有する膜は、前
述したような極性値調整の観点からはその膜厚や、膜
質、ほかのパラメーターとして制御しうる点で有効であ
る。
In addition, the film containing the ultrafine particles is effective in that it can be controlled as the film thickness, film quality and other parameters from the viewpoint of adjusting the polarity value as described above.

【0076】その他、上記微粒子を分散した膜は、その
表面の特徴として適度に硬度のある微小な凹凸で埋めつ
くされていることで、非一軸特性を有する基板側表面に
様々な処理を施すなどしても、一軸性が付与されず液晶
の配向を乱だすことなく特性向上が可能せしめるといっ
た効果を奏する。
In addition, since the film in which the fine particles are dispersed is filled with minute irregularities having a moderate hardness as a characteristic of the surface, various treatments are applied to the substrate side surface having non-uniaxial characteristics. However, uniaxiality is not imparted, and there is an effect that characteristics can be improved without disturbing the alignment of the liquid crystal.

【0077】本発明では、膜6の表面電位をはじめとす
る諸特性を精度良く調整すべくその材料として、2種以
上の材料、例えば上述した微粒子分散幕のうち異なる母
材及び/又は微粒子を用いた複数の系を混合したものを
用いることができる。
In the present invention, two or more kinds of materials, for example, different base materials and / or particles of the above-mentioned fine particle dispersion curtain, are used as the material in order to accurately adjust various characteristics including the surface potential of the film 6. A mixture of a plurality of the used systems can be used.

【0078】特に上述した両基板内面の表面電位の差の
絶対値を小さく、例えば100mV以下(−100mV
〜100mV)、より好ましくは50mV未満(−50
mVより大きく〜50mV未満)となるようにしたり、
表面電位の極性を上下両基板において同極性となるよう
に被膜6を構成する高分子材料を選択し適切な混合比で
ブレンドする。このようにすると、強誘電性液晶または
反強誘電性液晶のダイポール(Ps)の外場に対する応
答性が良化する。
In particular, the absolute value of the difference between the surface potentials on the inner surfaces of both substrates described above is small, for example, 100 mV or less (-100 mV).
~ 100 mV), more preferably less than 50 mV (-50
greater than mV to less than 50 mV),
The polymer material forming the coating film 6 is selected so that the polarities of the surface potentials are the same on both the upper and lower substrates, and blended at an appropriate mixing ratio. By doing so, the response of the ferroelectric liquid crystal or the anti-ferroelectric liquid crystal to the external field of the dipole (Ps) is improved.

【0079】また、本発明の液晶素子では、非一軸配向
特性を有する基板側で膜6を複数の膜の積層構成で形成
したパッシベーション膜とすることも可能である。
Further, in the liquid crystal element of the present invention, the film 6 may be a passivation film formed of a laminated structure of a plurality of films on the side of the substrate having non-uniaxial orientation characteristics.

【0080】かかるパッシベーション膜は、任意の電極
(例えばITO)を基準にしたとき、該電極との接触に
より表面に生じる電位(即ち表面電位)が積層膜を構成
する夫々の単層膜の表面電位(単層で任意の電極上に形
成した場合の表面電位)の中間値をとるように設計する
ことが好ましい。
In such a passivation film, when an arbitrary electrode (for example, ITO) is used as a reference, the potential generated on the surface by contact with the electrode (that is, the surface potential) is the surface potential of each single-layer film constituting the laminated film. It is preferable to design so as to take an intermediate value of (surface potential when formed as a single layer on an arbitrary electrode).

【0081】また、上記非一軸配向特性を有する基板側
の積層パッシベーション膜に生じる表面電位と、上記一
軸配向特性を有する基板側の配向制御膜に生じる表面電
位との差(絶対値)を、より小さく、好ましくは50m
Vより小さく、特に好ましくは実質的に同等にすること
により、安定したカイラルスメクチック液晶のスイッチ
ング特性が得られる。
Further, the difference (absolute value) between the surface potential generated in the laminated passivation film on the substrate side having the non-uniaxial orientation characteristic and the surface potential generated in the orientation control film on the substrate side having the uniaxial orientation characteristic is calculated as follows. Small, preferably 50m
A stable chiral smectic liquid crystal switching characteristic can be obtained by making the value smaller than V, particularly preferably substantially equal.

【0082】さらに上記積層パッシベーション膜を構成
する下部層即ち基板側の層を、必要に応じて導電性制御
不純物を添加した多結晶金属酸化膜、または多結晶半導
体膜とすることが好ましい。この場合、上記パッシベー
ション膜の下部層の膜厚方向の体積抵抗を104〜108
Ωcm、膜面方向の体積抵抗を106〜109Ωcmとし
て、膜厚方向と膜面方向で抵抗率異方性を示すようにす
ることが好ましい。
Further, it is preferable that the lower layer forming the laminated passivation film, that is, the layer on the substrate side is a polycrystalline metal oxide film or a polycrystalline semiconductor film to which a conductivity control impurity is added if necessary. In this case, the volume resistance in the film thickness direction of the lower layer of the passivation film is 10 4 to 10 8
It is preferable that Ωcm and the volume resistance in the film surface direction are 10 6 to 10 9 Ωcm so that resistivity anisotropy is exhibited in the film thickness direction and the film surface direction.

【0083】また、上記積層パッシベーション膜の下部
層を、必要に応じて導電性制御不純物が添加された微粒
子が分散された、かつ絶縁性材料やその他の材料を母体
とする膜、好ましくは塗布膜とすることができる。この
場合望ましくは、上記パッシベーション膜の体積抵抗を
104〜108Ωcmの範囲とする。
The lower layer of the above-mentioned laminated passivation film is a film in which fine particles to which conductivity controlling impurities are added, if necessary, are dispersed and which has an insulating material or other material as a base material, preferably a coating film. Can be In this case, it is desirable that the volume resistance of the passivation film be in the range of 10 4 to 10 8 Ωcm.

【0084】かかる下部層は好ましくは500〜200
0Åとする。
The lower layer is preferably 500 to 200.
Set to 0Å.

【0085】かかる積層膜では、「ショート防止のため
に高絶縁耐圧を持つ」、という機能を少なくとも1層に
付与し、他の層には別の機能を付与することができ、素
子特性としてみれば複数の面で要求されるスペックを満
たすことができる。
In such a laminated film, at least one layer can be provided with the function of "having a high withstand voltage to prevent short circuit", and another function can be provided to the other layers, which is seen as a device characteristic. For example, it can meet the specifications required in several aspects.

【0086】特に積層パッシベーション膜に生じる表面
電位を、積層パッシベーション膜を構成する各層に対し
て生じ得る表面電位の中間の値に設定すれば、積層膜の
表面電位を対向する一軸配向制御膜の表面電位と合せる
ように設計しやすくなる。この制御により液晶の双安定
状態の確保がしやすくなる。
Particularly, if the surface potential generated in the laminated passivation film is set to an intermediate value of the surface potentials that can occur in the respective layers forming the laminated passivation film, the surface potential of the laminated film will be the surface of the opposing uniaxial orientation control film. It is easy to design to match the electric potential. This control makes it easier to secure the bistable state of the liquid crystal.

【0087】積層パッシベーション膜を構成する下部層
を、導電性制御不純物が添加された多結晶金属酸化膜、
または多結晶半導体膜で形成することにより表面電位の
微細な制御が可能となり、100mV(絶対値)以下、
好ましくは50mVより小さい値が実現しやすくなる。
同時に膜の抵抗を低下させる操作も同時に行われるの
で、素子の遅延時定数の一因である抵抗*容量積も小さ
くできる。さらに体積抵抗率を膜厚方向で104〜108
Ωcm、膜面方向で106〜109Ωcmの範囲で異方性
を持たせることにより、画素間のクロストークが防止さ
れる。
The lower layer constituting the laminated passivation film is a polycrystalline metal oxide film to which a conductivity control impurity is added,
Alternatively, by using a polycrystalline semiconductor film, fine control of the surface potential becomes possible, and 100 mV (absolute value) or less,
A value smaller than 50 mV is preferably realized.
At the same time, the operation of lowering the resistance of the film is performed at the same time, so that the resistance * capacitance product, which is a factor of the delay time constant of the device, can be reduced. Further, the volume resistivity is 10 4 to 10 8 in the film thickness direction.
Crosstalk between pixels is prevented by providing anisotropy in the range of Ωcm and 10 6 to 10 9 Ωcm in the film surface direction.

【0088】積層パッシベーション膜のうち下部層を、
導電性制御不純物が添加された超微粒子を含む絶縁性材
料を母体とした膜で形成すると、上記同様表面電位の微
細な制御が可能となり、100mV以下(絶対値)の値
が実現しやすくなる。同時に膜の抵抗を低下させる操作
も同時に行われるので、素子の遅延時定数の一因である
抵抗*容量積も小さくできる。これは体積抵抗を104
〜108Ωcmの範囲とすることで適切に行われる。
The lower layer of the laminated passivation film is
When the film is formed of a film using an insulating material containing ultrafine particles to which conductivity controlling impurities are added as a matrix, the surface potential can be finely controlled as described above, and a value of 100 mV or less (absolute value) can be easily realized. At the same time, the operation of lowering the resistance of the film is performed at the same time, so that the resistance * capacitance product, which is a factor of the delay time constant of the device, can be reduced. This has a volume resistance of 10 4
It is appropriately performed by setting the range of 10 8 Ωcm.

【0089】尚、本発明において、非一軸処理基板側で
積層膜に用いる多結晶金属酸化膜の材料としてはZn
O、CdO、ZnCdOxのII族酸化物、GeO2、S
nO2、GeSnOx、TiO2、ZrO2、TiZrOx
のIV族酸化物、また多結晶半導体膜の材料としては、
Si、SiCのIV族半導体があげられる。導電性制御
用の不純物としては、II族酸化物に対しn型不純物
(ドナー:電子伝導を高める不純物)にはIII族元素
であるB、Al、Ga、Inが、p型不純物(アクセプ
ター:ホール伝導を高める不純物)にはI族元素である
Cu、Ag、Au、Liが用いられる。またIV族酸化
物ないしは半導体に対してn型不純物にはV族元素であ
るP、As、Sb、Biが、p型不純物にはIII族元
素であるB、Al、Ga、Inが用いられる。
In the present invention, the material of the polycrystalline metal oxide film used for the laminated film on the non-uniaxially processed substrate side is Zn.
Group II oxides of O, CdO and ZnCdO x , GeO 2 , S
nO 2 , GeSnO x , TiO 2 , ZrO 2 , TiZrO x
As the group IV oxide and the material of the polycrystalline semiconductor film,
Group IV semiconductors such as Si and SiC can be cited. As impurities for controlling conductivity, group III elements B, Al, Ga, and In are used as n-type impurities (donor: an impurity that enhances electron conduction) for group II oxides, and p-type impurities (acceptors: holes). Cu, Ag, Au, and Li which are group I elements are used as impurities for enhancing conductivity. For group IV oxides or semiconductors, group V elements P, As, Sb, and Bi are used as n-type impurities, and group III elements B, Al, Ga, and In are used as p-type impurities.

【0090】一方、本発明に用いられる、導電性制御不
純物が添加された超微粒子を分散させた膜については、
母体の材料としてSiOx、TiOx、ZrOxその他の
酸化物溶融母材、シリカ、シロキサンポリマーが、また
超微粒子としては、ZnO、CdO、ZnCdOxのI
I族酸化物、GeO2、SnO2、GeSnOx、Ti
2、ZrO2、TiZrOxのIV族酸化物が用いられ
る。導電性制御不純物としては、II族酸化物に対しn
型不純物(ドナー:電子伝導を高める不純物)としては
III族元素であるB、Al、Ga、Inが、p型不純
物(アクセプター:ホール伝導を高める不純物)として
I族元素であるCu、Ag、Au、Liが用いられる。
またIV族酸化物ないしは半導体に対してn型不純物に
はV族元素であるP、As、Sb、Biが、p型不純物
にはIII族元素であるB、Al、Ga、Inが用いら
れる。
On the other hand, with respect to the film used in the present invention, in which the ultrafine particles to which the conductivity control impurities are added are dispersed,
As the matrix material, SiO x , TiO x , ZrO x and other oxide-melting matrix materials, silica, and siloxane polymer, and as ultrafine particles, ZnO, CdO, ZnCdO x
Group I oxides, GeO 2 , SnO 2 , GeSnO x , Ti
Group IV oxides of O 2 , ZrO 2 , and TiZrO x are used. The conductivity control impurity is n with respect to the group II oxide.
Group impurities B, Al, Ga, and In are group-type impurities (donors: impurities that enhance electron conduction), and group I elements Cu, Ag, and Au are p-type impurities (acceptors: impurities that enhance hole conduction). , Li are used.
For group IV oxides or semiconductors, group V elements P, As, Sb, and Bi are used as n-type impurities, and group III elements B, Al, Ga, and In are used as p-type impurities.

【0091】かかるパッシベーション膜における不純物
添加の基準は、一軸配向特性を有する基板の表面電位が
正の場合はドナーを、負の場合はアクセプターを添加す
る。不純物の添加濃度は、材料の種類及び結晶化状態
(結晶欠陥密度の多寡)によって異なるが、おおよその
目安は材料中の自由電子ないしは自由正孔の濃度が10
11〜1014/cm3程度となるように設定すれば良い。
このとき同時に表面電位は100mV程度変えることが
できる。
As a standard for adding impurities in the passivation film, a donor is added when the surface potential of the substrate having the uniaxial orientation property is positive, and an acceptor is added when the surface potential is negative. The concentration of impurities added varies depending on the type of material and the crystallization state (the amount of crystal defect density), but a rough guideline is that the concentration of free electrons or free holes in the material is 10
It may be set to be about 11 to 10 14 / cm 3 .
At this time, the surface potential can be simultaneously changed by about 100 mV.

【0092】多結晶材料を用いる場合、不純物の添加効
率も考慮して、好ましくは、1017〜1020/cm
3(母体の材料に対して0.01%〜1%程度)が実際
の添加量となる。不純物添加量に対する表面電位の変化
量は、1桁増やすにともない約50mVに相当する。
尚、導電性制御不純物は、多層構造のパッシベーション
膜を構成する少なくとも一層において、その導電性の設
定に応じて添加しない場合もある。
When a polycrystalline material is used, it is preferably 10 17 to 10 20 / cm in consideration of impurity addition efficiency.
3 (about 0.01% to 1% with respect to the base material) is the actual addition amount. The amount of change in surface potential with respect to the amount of added impurities corresponds to about 50 mV with an increase of one digit.
The conductivity control impurity may not be added to at least one layer constituting the multi-layered passivation film depending on the setting of the conductivity.

【0093】一方、本発明の図1に示すような構造例の
液晶素子では、液晶分子に対する一軸配向特性を有する
基板1側において、配向制御層4として夫々単独に用い
ても一軸配向特性を示す配向膜となり得る高分子材料、
好ましくは有機高分子材料2種以上を混合して用いるこ
とにより、上下基板間での表面電位値、極性の関係、あ
るいは液晶の配向制御を微細に調整することができる。
On the other hand, in the liquid crystal device having the structure example as shown in FIG. 1 of the present invention, the uniaxial alignment property is exhibited even when used individually as the alignment control layer 4 on the substrate 1 side having the uniaxial alignment property with respect to the liquid crystal molecules. Polymer materials that can serve as an alignment film,
Preferably, a mixture of two or more organic polymer materials can be used to finely adjust the surface potential value between the upper and lower substrates, the relationship of polarities, or the alignment control of the liquid crystal.

【0094】かかる配向制御層4の材料としては、ポリ
イミド、ポリビニルアルコール、ポリアニリン、ポリピ
ロール、ナイロン等の有機高分子材料から選択された少
なくとも2つの材料を混合した材料が用いられる。その
膜厚は30Å乃至300Å程度が望ましい。
As the material of the orientation control layer 4, a material obtained by mixing at least two materials selected from organic polymer materials such as polyimide, polyvinyl alcohol, polyaniline, polypyrrole and nylon is used. The film thickness is preferably about 30Å to 300Å.

【0095】そして、一軸配向特性をもたせる為に上記
混合材料の膜をラビングすることが好ましい。
Then, it is preferable to rub the film of the above-mentioned mixed material in order to have a uniaxial orientation characteristic.

【0096】本発明では、上述したような図1に示した
素子構成で得られる液晶配向状態を考慮すると、一軸配
向特性を有する基板側の配向膜4−液晶層8の界面付近
では、配向性の高い液晶分子配向が発現し、また非一軸
配向特性を有する基板側の液晶界面(7及び8の界面)
では多少の乱れた配列界面、もしくは固定化された(液
晶分子の動きの鈍い)界面状態となっていることが想定
される(図5参照)。
In the present invention, in consideration of the liquid crystal alignment state obtained in the element structure shown in FIG. 1 as described above, the alignment property near the interface of the alignment film 4-liquid crystal layer 8 on the substrate side having the uniaxial alignment property is improved. High-quality liquid crystal molecule orientation is exhibited, and liquid crystal interface on the substrate side (interface of 7 and 8) having non-uniaxial orientation characteristics
In, it is assumed that the interface state is somewhat disordered or is fixed (the liquid crystal molecules move slowly) (see FIG. 5).

【0097】ここで、スイッチング不良もしくは階調表
示を行う上で特に問題となる光学応答ヒステリシスなど
は、電気的な側面から以下のように説明し得る。
Here, the optical response hysteresis and the like, which are particularly problematic in performing switching failure or gradation display, can be explained as follows from an electrical aspect.

【0098】図6a、bは図5に示す液晶分子の配列状
態に対して本発明の素子構成の作用効果を説明する図、
図7及び図8は夫々本発明及び従来の場合での素子構成
の相違点を等価回路的に示すものである。図6a、bに
は、液晶素子における液晶分子の乱れた配列界面、及び
絶縁性の弱い界面部分が明示されている。また、図7及
び図8に示す等価回路において、CLCB、RLCBは液晶バ
ルク部分の容量、抵抗を夫々仮定したもの、また、C
LCS、RLCSは液晶の図6a、bで示されたような界面近
傍の容量、抵抗を仮定したものである。また本発明の1
つの特徴である低抵抗導通路RSが示されている。図5
及び図6に示す“乱れた配列界面”は等価回路的には図
8に示すように液晶の部分インピーダンスとして、極端
にはほぼ絶縁層的な部分(RLCS)として捉えられる。
一方、前状態が『黒』であったか『白』であったかの電
気的履歴の原因と思われるイオンまたはその他のチャー
ジの蓄積中心位置は、モデル的には前記“乱れた界面”
より液晶バルク側(液晶層内部側)での自発分極(P
s)整列端部付近にあるということが考えやすい。よっ
て、従来の場合のように液晶界面が絶縁的なものである
と(非一軸配向特性を有する基板側の界面が単に絶縁的
なものであったとする)と、この界面部分のCLC(容
量)またはRLC(抵抗)が前状態の電気的履歴の影響を
決めるものとなり、結果的には履歴が解除されずスイッ
チング不良を引き起こすものと考えられる。
FIGS. 6a and 6b are views for explaining the function and effect of the device structure of the present invention with respect to the alignment state of liquid crystal molecules shown in FIG.
FIG. 7 and FIG. 8 show the difference in element configuration between the present invention and the conventional case in an equivalent circuit manner. 6a and 6b, the disordered alignment interface of liquid crystal molecules in the liquid crystal element and the interface portion with weak insulation are clearly shown. In the equivalent circuits shown in FIGS. 7 and 8, C LCB and R LCB are assumed to be capacitance and resistance of the liquid crystal bulk part, respectively, and
LCS and RLCS are assumed to be capacitance and resistance near the interface of the liquid crystal as shown in FIGS. 6a and 6b. In addition, 1 of the present invention
One characteristic low resistance conduction path R S is shown. Figure 5
Further, the "disordered array interface" shown in FIG. 6 is regarded as a partial impedance of the liquid crystal as shown in FIG. 8 in an equivalent circuit, and extremely as a substantially insulating layer-like portion ( RLCS ).
On the other hand, the accumulation center position of ions or other charges, which is considered to be the cause of the electrical history of whether the previous state was "black" or "white", is modeled as the "disordered interface".
Spontaneous polarization on the liquid crystal bulk side (inside the liquid crystal layer) (P
s) It is easy to think that it is near the aligned edge. Therefore, if the liquid crystal interface is insulative as in the conventional case (assuming that the interface on the substrate side having the non-uniaxial orientation property is simply insulative), the C LC (capacitance ) Or R LC (resistance) determines the influence of the electrical history of the previous state, and as a result, the history is not released and switching failure is considered to occur.

【0099】これに対して、図6に示す如く本発明の素
子構成において、非一軸配向特性を有する基板側の膜6
として好ましくは、抵抗値が比較的小さい104Ωcm
乃至は108Ωcm程度に設定した膜、好ましくは塗布
膜を形成することにより、上記の絶縁層的な液晶界面が
見かけ上消失する。
On the other hand, as shown in FIG. 6, in the element structure of the present invention, the film 6 on the substrate side having the non-uniaxial orientation characteristic.
Is preferably 10 4 Ωcm, which has a relatively small resistance value.
By forming a film, preferably a coating film, set to about 10 8 Ωcm, the above-mentioned insulating layer-like liquid crystal interface apparently disappears.

【0100】例えば、この様子は、かかる膜を設けた本
発明の素子におけるインピーダンスの低周波側(1mH
z〜10Hz)を観測する事で、液晶部分と見られるコ
ールコールプロットの実部抵抗が減少していることで確
認される。
For example, this state shows that the impedance of the element of the present invention provided with such a film is on the low frequency side (1 mH).
It is confirmed by observing (z to 10 Hz) that the real part resistance of the Cole-Cole plot, which is considered to be the liquid crystal part, decreases.

【0101】即ち、本発明では、“乱れた配列界面”の
随所に存在すると思われる絶縁性の弱い部分を介して、
膜厚方向、あるいはシート方向に上記電気的な履歴を解
除してやることができるものと考えられる(図6b参
照)。または、膜6が直接的に上記界面層を低抵抗化し
得るものと考えられる。図7はこの時の等価回路的な表
現であり、膜6に相当する低抵抗の導通路(Rs)が形
成されている。このようにして、スイッチング不良の発
生を防止することが可能になる。
That is, in the present invention, through the weak insulating portion which is considered to exist everywhere in the “disordered array interface”,
It is considered that the electrical history can be released in the film thickness direction or the sheet direction (see FIG. 6b). Alternatively, it is considered that the film 6 can directly reduce the resistance of the interface layer. FIG. 7 is an equivalent circuit representation at this time, and a low resistance conduction path (Rs) corresponding to the film 6 is formed. In this way, it becomes possible to prevent the occurrence of switching failures.

【0102】また、本発明では上述したような作用効果
を有効に実現するためには、例えば低抵抗の膜が塗布膜
であって、該塗布膜の表面状態として、少なくとも20
0Å以上の表面凹凸(例えばSEM等で観測した場合の
実測値)を含むようにするのが望ましい。このような凹
凸が適切に均一に形成されるためには、例えば、母材
(バインダ)中に粒径30〜300Åの導電性微粒子を
分散させたものを塗布した膜とすることが好ましい。
In the present invention, in order to effectively realize the above effects, for example, a low resistance film is a coating film, and the surface state of the coating film is at least 20.
It is desirable to include surface irregularities of 0 Å or more (for example, measured values when observed by SEM or the like). In order to form such irregularities appropriately and uniformly, for example, a film in which conductive particles having a particle diameter of 30 to 300Å are dispersed in a base material (binder) is preferably applied.

【0103】上記適度な塗布膜表面の凹凸の範囲は、ひ
とつには上記“乱れた配列界面”の平均的な膜厚のラフ
な見積もりにより、液晶分子のほぼ10層以上は必要で
あるという知見と、実際の液晶の自発分極の大きさに対
して、現象として見えるヒステリシスの大きさから計算
し得る絶縁層的な膜厚がほぼ200Å程度以上だという
実験結果にもとづくものである。このような実験結果
は、例えば塗布膜の代わりに、厚みを数種変えた絶縁層
をセル内に設け、この時のヒステリシス量の変化を測定
し、膜厚0での外挿値でのヒステリシス量と、Psとの
相関により得られる。
It was found that approximately 10 or more layers of liquid crystal molecules are necessary for the appropriate range of the irregularities on the surface of the coating film due to rough estimation of the average film thickness of the "disordered alignment interface". Then, it is based on the experimental result that the thickness of the insulating layer which can be calculated from the magnitude of the hysteresis seen as a phenomenon is about 200 Å or more, relative to the actual magnitude of the spontaneous polarization of the liquid crystal. Such an experiment result shows that, for example, instead of the coating film, an insulating layer having several different thicknesses is provided in the cell, the change in the hysteresis amount at this time is measured, and the hysteresis at the extrapolated value at the film thickness of 0 is measured. It is obtained by the correlation between the quantity and Ps.

【0104】尚、上述したような説明においては、前記
絶縁的な界面をモデル的に“乱れた界面”として扱って
きたが、該絶縁的な界面は液晶と非一軸配向特性を有す
る基板側の物質面に形成される電気二重層的なものであ
るか、または、非一軸配向特性を有する基板側の表面近
傍に直接関連すると思われるトラップ的な界面もしくは
高抵抗の表面状態に起因している場合もあり得る。しか
しながら、これらの場合もほぼ上記説明と同様の現象説
明が成立し、膜6を低抵抗化した場合の効果が同様に発
現し得る。
In the above description, the insulating interface has been treated as a “disordered interface” as a model, but the insulating interface is on the substrate side having liquid crystal and non-uniaxial orientation characteristics. It is like an electric double layer formed on the material surface, or it is due to a trapping interface or a high resistance surface state that is considered to be directly related to the vicinity of the surface of the substrate having non-uniaxial orientation characteristics. There may be cases. However, also in these cases, the phenomenon description similar to the above description is established, and the effect when the resistance of the film 6 is lowered can be similarly expressed.

【0105】本発明の液晶素子では、前述したように非
一軸配向特性基板側において、好ましくは体積抵抗10
4〜108Ωcmの範囲にある低抵抗膜、より好ましくは
塗布膜を形成するが、かかる抵抗値の好ましい範囲につ
いて詳述する。
In the liquid crystal element of the present invention, as described above, preferably the volume resistance is 10 on the non-uniaxially oriented substrate side.
A low resistance film in the range of 4 to 10 8 Ωcm, more preferably a coating film, is formed, and the preferable range of the resistance value will be described in detail.

【0106】(上限値/108Ω・cm)上限値は、表
示の前状態が電気的に解除されるかどうかの時定数条件
により規定される。双安定性を有する強誘電性液晶の駆
動においては、通常、所望の画素状態を決定する前にお
いてリセット信号(一般的には『黒』状態にそろえるた
めの)を入力する。マトリクス駆動した場合に画質に影
響を与えないためには、このリセット区間はせいぜい1
00μsec程度以内にするのが好ましい。このような
巾内で前状態が電気的に解除されるためには約108Ω
cm以下の抵抗率であることが求められる。これは以下
の概算による。
(Upper limit value / 10 8 Ω · cm) The upper limit value is defined by the time constant condition of whether or not the previous state of display is electrically released. In driving a bistable ferroelectric liquid crystal, a reset signal (generally for aligning to a "black" state) is usually input before determining a desired pixel state. In order to prevent the image quality from being affected by matrix driving, this reset period is at most 1
It is preferable that the time is within about 00 μsec. It is about 10 8 Ω to release the previous state electrically within such width.
It is required that the resistivity be cm or less. This is based on the following estimation.

【0107】等価回路的時定数:(C1c+Ca)*R
1c*Ra/(R1c+Ra)であり、 C1c;液晶容量 Ca;塗布膜容量 R1c;液晶抵
抗 Ra;塗布膜抵抗 ここで、液晶膜厚〜2um、塗布膜膜厚〜1000Å、
液晶誘電率〜6、塗布膜誘電率〜10とすると(C1c
+Ca)≒Ca、Ra≪R1cとすると、時定数≒Ca
Raであるから、γ〜εaε0ρa<100μsecよ
り、ρa<108Ωcmであることが概算される(γ:時
定数、εa:塗布膜の誘電率、ρa:塗布膜の抵抗率)。
Equivalent circuit time constant: (C1c + Ca) * R
1c * Ra / (R1c + Ra), C1c; liquid crystal capacitance Ca; coating film capacitance R1c; liquid crystal resistance Ra; coating film resistance, where liquid crystal film thickness is 2 um, coating film film thickness is 1000 Å,
If the liquid crystal dielectric constant is -6 and the coating film dielectric constant is -10 (C1c
+ Ca) ≈Ca, Ra << R1c, time constant≈Ca
Since it is Ra, it is estimated from γ to ε a ε 0 ρ a <100 μsec that ρ a <10 8 Ωcm (γ: time constant, ε a : dielectric constant of coating film, ρ a : coating film) Resistivity).

【0108】(下限値/104Ωcm)上記塗布膜の抵
抗下限値は、前状態が電気的に解除される条件下であっ
て、加えてマトリクス構成とした場合に他の画素との間
で電流が流れることにより、不要な電圧降下が起きず
に、またはライン間クロストークが起きないようにする
ことにより規定される。
(Lower limit value / 10 4 Ωcm) The lower limit value of the resistance of the above-mentioned coating film is under the condition that the previous state is electrically released, and in addition, in the case of the matrix constitution, the lower limit value is It is defined by preventing unnecessary voltage drop or line-to-line crosstalk due to the flow of current.

【0109】例えば、1000*1000画素のマトリ
クスを形成し、その給電点から1000画素目までの抵
抗値は、例えば使用する電極ストライプのシート抵抗を
約1Ω/□とすれば約1kΩである。また、実際に現在
の透明電極形成技術においては、この程度のものが得ら
れる。これに対し、隣接する電極ストライプ間をストラ
イプ巾の約1割とすると、隣接ストライプ電極への電流
方向としては、塗布膜のシート抵抗の1/10000の
抵抗値となり、1000番目画素での電圧降下率を10
0分の1以下に保とうとするとストライプ電極間のシー
ト抵抗としては106倍大きい必要がある。すなわち、
塗布膜のシート抵抗は109Ω/□程度必要であり、例
えば500Å膜厚の塗布膜抵抗率としては、5*103
Ωcm以上であり、好ましくは104Ωcm以上に形成
する。
For example, when a matrix of 1000 * 1000 pixels is formed and the resistance value from the feeding point to the 1000th pixel is, for example, the sheet resistance of the electrode stripe to be used is about 1Ω / □, it is about 1 kΩ. Further, actually, in the present transparent electrode forming technology, such a thing can be obtained. On the other hand, if the distance between the adjacent electrode stripes is about 10% of the stripe width, the resistance value is 1/10000 of the sheet resistance of the coating film as the current direction to the adjacent stripe electrodes, and the voltage drop at the 1000th pixel. Rate 10
If it is attempted to keep it at 1/0 or less, the sheet resistance between the stripe electrodes must be 10 6 times larger. That is,
The sheet resistance of the coating film is required to be about 10 9 Ω / □, and for example, the coating film resistivity of 500 Å film thickness is 5 * 10 3
Ωcm or more, preferably 10 4 Ωcm or more.

【0110】続いて、本発明における、膜の体積抵抗値
を測定する手段について図面を参照して説明する。
Next, the means for measuring the volume resistance value of the film in the present invention will be described with reference to the drawings.

【0111】図9は対象と膜の膜厚方向における抵抗を
測定するための系を示し、71が測定対象の膜であり、
A1(例えば1mmφ)からなる電極72にITOから
なる電極73により電流を流して測定を行う。また、図
10は対象となる膜のシート方向における抵抗を測定す
るための系を示し、74が測定対象の膜であり、電極7
5、76により電流を流して測定を行う。
FIG. 9 shows a system for measuring the resistance in the film thickness direction of the object and the film, and 71 is the film to be measured,
The measurement is performed by passing a current through the electrode 73 made of ITO to the electrode 72 made of A1 (for example, 1 mmφ). FIG. 10 shows a system for measuring the resistance of the target film in the sheet direction, where 74 is the film to be measured, and the electrode 7
The measurement is performed by passing an electric current by 5,76.

【0112】本発明の液晶素子では、非一軸配向特性を
有する側の基板に体積抵抗が104Ωcm〜108Ωcm
の膜を設ける場合、かかる膜の下層、例えばITO電極
膜との間に、さらに耐圧を増加するための無機膜を設け
る事で素子の耐久性を増すことができる。
In the liquid crystal device of the present invention, the volume resistance is 10 4 Ωcm to 10 8 Ωcm on the substrate having the non-uniaxial orientation property.
When the above film is provided, the durability of the element can be increased by providing an inorganic film for further increasing the breakdown voltage between the lower layer of the film and, for example, the ITO electrode film.

【0113】このような無機膜としては、ZnO、Sn
2、またはTaOxなどの種々のスパッタにより形成し
た蒸着膜が適しており、例えば、酸素ガス、アルゴンガ
スなどのガス圧調整により、またはRFパワーの調整に
より、その膜厚方向の抵抗率を104〜108Ωcmに制
御した1000Å〜2000Åの膜厚程度のものが最適
に使用し得る。
Examples of such an inorganic film include ZnO and Sn.
Evaporated films formed by various kinds of sputtering such as O 2 or TaO x are suitable. For example, the resistivity in the film thickness direction can be adjusted by adjusting the gas pressure of oxygen gas, argon gas, or the like, or by adjusting the RF power. A film having a film thickness of 1000Å to 2000Å controlled to 10 4 to 10 8 Ωcm can be optimally used.

【0114】かかる耐圧上昇を目的としたような膜の好
ましい抵抗条件として、上限値は上層の膜と同様に、ス
イッチングの前状態を解除する条件であり、約108Ω
cm程度である。
As a preferable resistance condition of the film for the purpose of increasing the withstand voltage, the upper limit value is a condition for releasing the pre-switching state like the upper film, and is about 10 8 Ω.
It is about cm.

【0115】一方、下限値も上層の膜に対しても同様の
条件として、例えば導電性の異物などの混入により、液
晶部分がショート状態になったとしても、該蒸着膜の膜
厚方向に流れる電流を抑制することにより、ショート部
分またはその周辺に対して、画質上の欠陥を顕著にしな
いための条件により導出される。代表的な考え方の例と
して、セルの厚み程度の異物により、液晶部分に膜厚方
向に電気的なパスが生じた場合、前述した画素間におけ
る電圧降下率を1/100とするためには、この部分の
抵抗が給電部から画素端までの抵抗1kΩの100倍必
要である。ショート面積を2μm*2μmとし、無機膜
の厚みが1000Åであれば、 ρmin*1*10-5/(2*10-42≧1*10
5(Ω)(ρmin:抵抗の下限値)より、ρmin≧4*1
2(Ωcm)であり、例えば複数箇所でのパスを想定
すると、約104Ωcm以上の体積抵抗率が求められ
る。
On the other hand, the lower limit value also applies to the upper layer film under the same conditions. For example, even if the liquid crystal portion is in a short-circuited state due to the mixing of a conductive foreign substance, it flows in the film thickness direction of the vapor deposition film. By suppressing the current, it is derived under the condition that the defect in the image quality is not remarkable in the short-circuited portion or its periphery. As an example of a typical way of thinking, when an electric path is generated in the liquid crystal portion in the film thickness direction due to a foreign substance having a thickness of about the cell, in order to reduce the voltage drop rate between pixels to 1/100, The resistance of this portion needs to be 100 times the resistance of 1 kΩ from the power feeding portion to the pixel end. If the short area is 2 μm * 2 μm and the thickness of the inorganic film is 1000 Å, then ρ min * 1 * 10 −5 / (2 * 10 −4 ) 2 ≧ 1 * 10
From 5 (Ω) (ρ min : lower limit of resistance), ρ min ≧ 4 * 1
The volume resistivity is 0 2 (Ωcm). For example, assuming paths at a plurality of locations, a volume resistivity of about 10 4 Ωcm or more is required.

【0116】本発明の液晶素子においては、一軸配向配
向特性を有する側基板に設ける配向制御層として、導電
性配向膜を使用する事によって、素子性能をより向上さ
せることができる。かかる導電性配向膜としては、例え
ば、ポリピロール、ポリアニリン等に、TCNQ(テト
ラシアノベンゾキノジメタン)などをドープした電荷移
動錯体、硫酸などのドープにより導電化したような材
料、通常絶縁体であるポリイミドにLiCF2SO3等の
有機酸あるいは無機酸等をドープしていずれも抵抗を1
4〜108Ωcm程度にして導電性を付与したものに対
しラビング処理等の一軸配向処理を施して得られた膜が
挙げられる。
In the liquid crystal device of the present invention, the device performance can be further improved by using the conductive alignment film as the alignment control layer provided on the side substrate having the uniaxial alignment property. Examples of such a conductive alignment film include a charge transfer complex obtained by doping polypyrrole, polyaniline or the like with TCNQ (tetracyanobenzoquinodimethane) or the like, a material made conductive by doping with sulfuric acid or the like, ordinarily an insulator. Doping the polyimide with an organic acid such as LiCF 2 SO 3 or an inorganic acid, etc.
A film obtained by subjecting a film having conductivity of about 0 4 to 10 8 Ωcm to a uniaxial orientation process such as a rubbing process can be given.

【0117】上述したような非一軸配向特性を有する基
板に形成する無機膜や一軸配向特性を有する基板に形成
する導電性配向膜の使用する場合では、本発明の素子構
成での両基板における極性的な相関が維持される組合せ
を選択する。即ち、液晶素子において、一軸配向特性を
有する基板に導電性配向膜を形成し、且つ、非一軸配向
特性を有する基板に無機膜を形成した構成であって、両
基板における表面電位値を制御あるいは表面電位を同極
性に設定するべく、前記導電性配向膜及び前記無機膜を
選択する。
In the case of using the inorganic film formed on the substrate having the non-uniaxial orientation property or the conductive alignment film formed on the substrate having the uniaxial orientation property as described above, the polarities of both substrates in the element structure of the present invention are used. Select a combination that maintains a positive correlation. That is, in a liquid crystal device, a conductive alignment film is formed on a substrate having uniaxial alignment characteristics, and an inorganic film is formed on a substrate having non-uniaxial alignment characteristics, and the surface potential value on both substrates is controlled or The conductive alignment film and the inorganic film are selected so that the surface potentials are set to the same polarity.

【0118】[0118]

【実施例】以下本発明を具体的な実験例に沿って更に詳
細に説明する。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to concrete experimental examples.

【0119】本発明の実験例にかかる液晶素子構成にお
いて、特に図1に示す構成を参照して各構成部材の具体
例を以下に列挙する。
In the liquid crystal element structure according to the experimental example of the present invention, specific examples of the respective constituent members will be listed below with reference to the structure shown in FIG.

【0120】(1)基板(図1、符号1及び2参照):
(一軸配向特性側、非一軸配向特性側共通)透明電極と
してITO(700Åまたは1500Å)膜(図1、符
号3及び5参照)を有する片面または両面研磨の青板ガ
ラス基体 (2)配向制御層(図1、符号4参照): ・ポリアミック酸(LP−64)のスピンコート膜を2
70℃で焼成して得られた30Å膜厚のポリイミド膜を
ラビング処理した層 ・LP64の単分子層をLB法によって5層積層した後
焼成した層 ・ポリピリジンのギ酸分散液のスピンコート膜を180
℃で焼成した100Åの膜をラビング処理した層 (3)非一軸配向特性を有する基板側の構成 (a)塗布型被膜(図1、符号6参照): ・アンチモンドープのSnO2 超微粒子(粒径約100
Å)を分散したシロキサン(SiOx )焼成ポリマ膜
(約900Å膜厚) ・上記と同様のSnO2 超微粒子を酸化チタン、酸化ジ
ルコニウム、酸化けい素等の複合物に分散させた膜 (b)表面処理(符号7参照): ・シランカップリング材のスピン塗工処理 ・(2)の配向処理膜と同材質の配向制御を施さない塗
工膜 ・表面処理なし (4)液晶:高温側から低温側に向かって、等方相→S
mA→Sm*C→結晶相となる相転移系列を有する自発
分極20nC/cm2 、チルト角が約22度である強誘
電性液晶
(1) Substrate (see FIG. 1, reference numerals 1 and 2):
(Common to uniaxial orientation characteristic side and non-uniaxial orientation characteristic side) Single-sided or double-sided soda-lime glass substrate having an ITO (700Å or 1500Å) film (see FIG. 1, symbols 3 and 5) as a transparent electrode (2) Alignment control layer ( (See FIG. 1 and reference numeral 4): 2 spin coat films of polyamic acid (LP-64)
A layer obtained by rubbing a 30 Å-thick polyimide film obtained by baking at 70 ° C.-A layer in which 5 monolayers of LP64 were laminated by the LB method and then baked-A spin coat film of a formic acid dispersion of polypyridine was 180
A layer obtained by rubbing a 100 Å film that has been baked at ℃ (3) Configuration on the substrate side having non-uniaxial orientation characteristics (a) Coating film (see FIG. 1, reference numeral 6): ・ Antimony-doped SnO 2 ultrafine particles (grains) Diameter about 100
Å) dispersed siloxane (SiO x ) baked polymer film (about 900Å film thickness) ・ SinO 2 ultrafine particles similar to the above dispersed in a composite of titanium oxide, zirconium oxide, silicon oxide, etc. (b) Surface treatment (Refer to code 7):-Spin coating treatment of silane coupling material-Coating film of the same material as the alignment treatment film of (2) without orientation control-No surface treatment (4) Liquid crystal: from high temperature side Isotropic phase → S towards the low temperature side
Ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization of 20 nC / cm 2 and a tilt angle of about 22 degrees having a phase transition sequence of mA → Sm * C → crystalline phase.

【0121】上記塗布膜(3)−aのA、Bともシート
方向、及び膜厚方向で前述した方法により測定した体積
抵抗値はともに約104 Ωcmである。
The volume resistance values of both A and B of the coating film (3) -a measured in the sheet direction and the film thickness direction by the above-mentioned method are both about 10 4 Ωcm.

【0122】上述したような例で説明したように本発明
の液晶素子によれば、前状態の履歴に対してはその影響
を非常に小さくなり、(例えば、光学応答ヒステリシス
として、最大1V以下の閾値差)、双安定な状態間のス
イッチングの非対称性が低減され(例えば、第1の安定
状態から第2の安定状態にスイッチングする際の閾値
と、この逆方向へのスイッチングの閾値との差が0.5
V以下)、長時間の駆動や放置状態に対しても閾値の変
動が低減される(例えば変動閾値幅が1V以下)安定し
た特性が得られる。
As described in the above example, according to the liquid crystal element of the present invention, the influence on the history of the previous state is extremely small (for example, as the optical response hysteresis, 1 V or less at the maximum). Threshold difference), the asymmetry of switching between bistable states is reduced (eg the difference between the threshold when switching from the first stable state to the second stable state and the threshold for switching in the opposite direction). Is 0.5
(V or less), variation in threshold is reduced even when driven for a long period of time or left for a long time (for example, variation threshold width is 1 V or less), and stable characteristics are obtained.

【0123】以下、本発明を具体的な実験例に沿って更
に詳細に説明する。
The present invention will be described in more detail below with reference to specific experimental examples.

【0124】実験例1 本実験例では、図1に示す構成に準ずる液晶素子を以下
の如く作製した。
Experimental Example 1 In this experimental example, a liquid crystal element having a structure shown in FIG. 1 was manufactured as follows.

【0125】表1に実験例中で使用される液晶分子に対
して一軸側配向特性を有する膜(図1の4)、非一軸配
向特性を有する膜(図1の6)の膜厚、表面電位測定値
をまとめて示す。表中に記載の材料及び作成法は以下の
とおりである。
Table 1 shows the film thickness and surface of the film having the uniaxial orientation property (4 in FIG. 1) and the film having the non-uniaxial alignment property (6 in FIG. 1) with respect to the liquid crystal molecules used in the experimental examples. The potential measurement values are shown together. The materials and preparation methods described in the table are as follows.

【0126】一軸性配向制御層として A ポリアミック酸(LP−64、東レ社製)のスピン
コート膜を200℃で焼成して得られるポリイミド膜、
膜厚5nm B LP−64の主鎖構造のイミド環に更にアルキル鎖
を付加した構造を持つポリアミック酸のスピンコート膜
を200℃で焼成して得られるポリイミド膜、膜厚5n
As a uniaxial orientation control layer, a polyimide film obtained by baking a spin coat film of A polyamic acid (LP-64, manufactured by Toray Industries, Inc.) at 200 ° C.,
Film thickness 5 nm Polyimide film obtained by baking a spin-coated film of polyamic acid having a structure in which an alkyl chain is further added to the imide ring of the main chain structure of BLP-64 at 200 ° C., film thickness 5 n
m

【0127】非一軸配向特性を有する基板側の膜6,処
理部7の材料として a1 シランカップリング剤(ODS−E、チッソ社
製)0.5wt%エタノール溶液のスピンコート膜を1
80℃、1時間焼成、膜厚2.5nm b1 アンチモンドープのSnO2超微粒子(粒径約1
0nm)を分散したシリカ又はシロキサン(SiOx
の焼成膜膜厚70nm b2 同上、膜厚140nm c1 表面処理の施されたアンチモンドープSnO2
微粒子(粒径約10nm)を分散したポリシロキサン
(GR651L、米国Techneglas Inc.
社製、昭和電工より供給)の焼成膜、平均膜厚30nm c2 同上、平均膜厚70nm d1 ポリシロキサンSiOx(GR651L、米国T
echneglas Inc.社製、昭和電工より供
給)の焼成膜、平均膜厚3nm
As a material for the film 6 on the substrate side having a non-uniaxial orientation property 6 and the processing portion 7, a 1 silane coupling agent (ODS-E, manufactured by Chisso Co.) 1 wt.
Baked at 80 ° C. for 1 hour, film thickness 2.5 nm b1 antimony-doped SnO 2 ultrafine particles (particle size of about 1
0 nm) dispersed silica or siloxane (SiO x ).
Of fired film thickness 70 nm b2, same thickness 140 nm c1 surface-treated antimony-doped SnO 2 ultrafine particles (particle size: about 10 nm) dispersed in polysiloxane (GR651L, USA Techneglas Inc.
(Manufactured by Showa Denko), average film thickness 30 nm c2, average film thickness 70 nm d1 polysiloxane SiO x (GR651L, US T
echneglas Inc. (Manufactured by Showa Denko), average thickness 3 nm

【0128】[0128]

【表1】 [Table 1]

【0129】(実験例1−1)本実験例1−1において
は、一軸配向特性を有する膜(図1の4)として−22
0mVと負極性の比較的大きい表面電位が検出されたL
P64(表1の材料A)を構成要素とする素子について
説明する。
(Experimental Example 1-1) In this Experimental Example 1-1, as a film having a uniaxial orientation characteristic (4 in FIG. 1), -22
A surface potential of 0 mV and a relatively large negative polarity was detected L
An element having P64 (material A in Table 1) as a constituent element will be described.

【0130】1.1mm厚のガラス基板上に透明電極と
して約150nm厚のITO膜を形成した表面にLP6
4薄膜を形成した。その後この薄膜に対して、ナイロン
布が巻き付けられた直径80mmのローラーを用い、ロ
ーラー回転数1000rpm、押し込み量0.3mm、
基板に対する相対送り速度10mm/sec、送り回数
4回の条件でラビング処理を行ない一軸配向特性を付与
した。
LP6 was formed on the surface of an ITO film having a thickness of about 150 nm formed as a transparent electrode on a glass substrate having a thickness of 1.1 mm.
4 thin films were formed. Then, using a roller having a diameter of 80 mm with a nylon cloth wrapped around the thin film, the number of rotations of the roller was 1000 rpm, and the pushing amount was 0.3 mm.
The rubbing treatment was performed under the conditions of a relative feed rate of 10 mm / sec with respect to the substrate and a feed number of 4 times to impart uniaxial orientation characteristics.

【0131】非一軸配向特性を有する層(図1の6)と
しては、表1中のa1、b1、b2、c1を用いた。
As the layer having the non-uniaxial orientation characteristic (6 in FIG. 1), a1, b1, b2 and c1 in Table 1 were used.

【0132】それぞれの非一軸性処理側の基板とLP6
4の一軸性配向制御膜を有する基板とを2.0μmのビ
ーズスペーサーを介して張り合せ計4種類のセルを作成
した。これらのセルに、高温側から低温側に向かって、
液体相→SmA→SmC→結晶相となる相転移系列を
有する自発分極30nC/cm (約30℃温度
中)、チルト角約24度であるカイラルスメクチック液
晶(強誘電性液晶)を減圧加熱下で注入した後、常圧下
で徐冷(2℃/min)することによって、良好な一軸
配向性を有する4種類の液晶素子を作成した。
Each non-uniaxial processing side substrate and LP6
The substrate having 4 uniaxial orientation control films was laminated with 2.0 μm bead spacers to make a total of 4 types of cells. To these cells, from the high temperature side to the low temperature side,
A chiral smectic liquid crystal (ferroelectric liquid crystal) having a spontaneous polarization of 30 nC / cm 2 (at a temperature of about 30 ° C.) and a tilt angle of about 24 degrees, which has a phase transition sequence of liquid phase → SmA → SmC * → crystalline phase, is heated under reduced pressure. After injecting under, it was slowly cooled (2 ° C./min) under normal pressure to prepare four kinds of liquid crystal elements having good uniaxial orientation.

【0133】この4種類の素子に対して両極性矩形パル
ス、パルス幅20μsecの条件でスイッチング電圧閾
値を二つの安定状態について測定した。図11に二つの
安定状態のスイッチング閾値差と非一軸配向特性を有す
る基板側の表面電位との関係を示す。縦軸が素子のスイ
ッチング閾値差、横軸が非一軸配向特性を有する側の表
面電位値である。図中、各測定ポイントはスイッチング
閾値の非対称特性が良好なレベルにあるものを○、不充
分であるものを△で示してある。また矢印のポイントは
一軸性配向制御膜であるLP64の表面電位を示す。
Switching voltage thresholds were measured for two stable states under the conditions of a bipolar rectangular pulse and a pulse width of 20 μsec for these four types of elements. FIG. 11 shows the relationship between the switching threshold value difference between the two stable states and the surface potential on the substrate side having the non-uniaxial orientation characteristic. The vertical axis represents the switching threshold difference of the device, and the horizontal axis represents the surface potential value on the side having non-uniaxial orientation characteristics. In the figure, each measurement point is indicated by ◯ when the switching threshold asymmetry characteristic is at a good level, and by Δ when it is insufficient. The arrow points indicate the surface potential of LP64, which is a uniaxial alignment control film.

【0134】図11より明らかなように、スイッチング
閾値差と表面電位測定値との間には強い相関が認められ
る。従来代表的な非対称構成セルとして記載のあるシラ
ンカップリング剤a1を用いた素子では、−110mV
の表面電位差(以下{一軸性側表面電位}−{非一軸側
表面電位}で定義)が検出され、スイッチング閾値差が
−0.8Vと比較的大きいのに対して、表面電位差が−
40mVと絶対値上で小さいb1を用いた素子ではスイ
ッチング閾値差が−0.4V、b1に対して約2倍厚膜
化し、表面電位差が−20mVと更に小さいb2を用い
た素子ではスイッチング閾値差が−0.1Vとほぼ理想
的な対称特性を示した。逆に表面電位差が−320mV
と非常に大きいc1を用いた素子ではスイッチング不良
こそ認められなかったが、−1.4Vとなかり大きいス
イッチング閾値差を示した。
As is clear from FIG. 11, a strong correlation is recognized between the switching threshold value difference and the surface potential measurement value. In the device using the silane coupling agent a1 described as a conventional typical asymmetrical configuration cell, -110 mV
Surface potential difference (hereinafter defined as {uniaxial side surface potential}-{non-uniaxial side surface potential}) is detected and the switching threshold difference is relatively large at -0.8V, whereas the surface potential difference is -0.8V.
The element using b1 having a small absolute value of 40 mV has a switching threshold difference of −0.4 V, which is about twice as thick as b1, and the element using b2 having a smaller surface potential difference of −20 mV has a switching threshold difference. Shows an almost ideal symmetry characteristic of -0.1V. Conversely, the surface potential difference is -320 mV
In the device using c1, which is very large, no switching failure was observed, but it showed a very large switching threshold difference of −1.4V.

【0135】このような図11に示す相関より表面電位
差を適切に小さな巾に(−100mV〜100mV以下
程度)制御し、その極性を調整し、スイッチング閾値差
を±1.0Vの範囲内での低いレベルに抑制できること
が示唆される。
According to the correlation shown in FIG. 11, the surface potential difference is controlled to an appropriately small width (-100 mV to 100 mV or less), its polarity is adjusted, and the switching threshold difference is within ± 1.0 V. It is suggested that it can be suppressed to a low level.

【0136】また、スイッチング閾値の絶対値の相関の
みでなく、スイッチング閾値差の極性についても、表面
電位差が内部電位として印加される向きで安定ある状態
からのスイッチング閾値が高くなる方向と一致してお
り、このスイッチング閾値差が表面電位差に因って引き
起こされている可能性を強く示唆している。
Not only the correlation of the absolute values of the switching thresholds, but also the polarity of the switching threshold difference is consistent with the direction in which the switching threshold increases from the stable state in which the surface potential difference is applied as the internal potential. However, it strongly suggests that this switching threshold difference may be caused by the surface potential difference.

【0137】(実験例1−2)本実験例においては、一
軸配向特性を有する膜(図1の4)として+50mVと
正極性の表面電位が検出された表1の材料Bを構成要素
とする素子について説明する。
(Experimental Example 1-2) In this Experimental Example, the material B of Table 1 in which +50 mV and a positive surface potential was detected was used as a constituent element as a film having uniaxial orientation characteristics (4 in FIG. 1). The element will be described.

【0138】1.1mm厚のガラス基板上に透明電極と
して約150nm厚のITO膜を形成した表面に材料B
薄膜を形成した。その後この薄膜に対して、ナイロン布
が巻き付けられた直径80mmのローラーを用い、ロー
ラー回転数1000rpm、押し込み量0.3mm、基
板に対する相対送り速度10mm/sec、送り回数4
回の条件でラビング処理を行ない一軸性を付与した。
Material B was formed on the surface of an ITO film having a thickness of about 150 nm formed as a transparent electrode on a glass substrate having a thickness of 1.1 mm.
A thin film was formed. Then, using a roller having a diameter of 80 mm wound with a nylon cloth, a roller rotation speed of 1000 rpm, a pushing amount of 0.3 mm, a relative feed speed to the substrate of 10 mm / sec, and a feed number of 4
The rubbing treatment was performed under the same condition to give uniaxiality.

【0139】非一軸配向特性を有する基板側の層(図1
の6)としては、表1中のa1、b1、b2、c1、c
2、d1を用いた。それぞれの非一軸側の基板と材料B
の一軸性配向制御膜を有する基板とを2.0μmのビー
ズスペーサーを介して張り合せ計6種類のセルを作成し
た。これらのセルに、実験例1−1と同様の液晶を減圧
加熱下で注入した後、常圧下で徐冷(2℃/min)す
ることによって、良好な一軸配向性を有する6種類の液
晶素子を作成した。
A substrate-side layer having non-uniaxial orientation properties (see FIG.
6) in Table 1 includes a1, b1, b2, c1, c in Table 1.
2, d1 was used. Each non-uniaxial substrate and material B
A total of 6 types of cells were prepared by laminating a substrate having a uniaxial alignment control film with a bead spacer of 2.0 μm. Six kinds of liquid crystal elements having good uniaxial orientation were obtained by injecting the same liquid crystal as in Experimental Example 1-1 into these cells under reduced pressure heating and then slowly cooling (2 ° C./min) under normal pressure. It was created.

【0140】この6種類の素子に対して両極性矩形パル
ス、パルス幅20μsecの条件でスイッチング電圧閾
値を二つの安定状態について測定した。図12に二つの
安定状態のスイッチング閾値差と非一軸配向特性側の基
板の表面電位との関係を示す。縦軸が素子のスイッチン
グ閾値差、横軸が非一軸配向特性を有する側の基板の表
面電位値である。図中、各測定ポイントはスイッチング
閾値の非対称特性が良好なレベルにあるものを○、かな
り問題があるものを△、著しく問題がありスイッチング
不良を引き起こしているものを×、また非対称特性が良
好であるのみでなく経時劣化減少が特に良好に抑制され
ているものを◎で示してある。また矢印のポイントは一
軸性配向制御膜である材料Bの表面電位を示す。
Switching voltage thresholds were measured for these six types of devices in two stable states under conditions of a bipolar rectangular pulse and a pulse width of 20 μsec. FIG. 12 shows the relationship between the switching threshold value difference between the two stable states and the surface potential of the substrate on the non-uniaxial orientation characteristic side. The vertical axis represents the switching threshold difference of the device, and the horizontal axis represents the surface potential value of the substrate on the side having non-uniaxial orientation characteristics. In the figure, each measurement point is ○ when the asymmetry characteristic of the switching threshold is at a good level, Δ when there is a considerable problem, × when there is a significant problem causing switching failure, and good asymmetry characteristic. Not only that, but ◎ indicates that the decrease in deterioration with time is particularly well suppressed. The arrow points indicate the surface potential of the material B that is a uniaxial orientation control film.

【0141】図12より明らかなように、スイッチング
閾値差と表面電位測定値との間には実験例1−1のLP
64を用いた場合と同様な強い相関が認められる。即
ち、非一軸配向特性を有する層の表面電位が対向側材料
B(一軸性配向制御膜)の表面電位に近づくにつれて、
スイッチング閾値差がゼロに近づく傾向が認められ、ま
た材料Bよりも小さな表面電位を有するb1、b2、a
を備えた素子で観測されるスイッチング閾値差の極性
は、材料B1が正極性の表面電位であるのに対応してL
P64の場合とは逆の極性を示している。
As is clear from FIG. 12, the LP of Experimental Example 1-1 was placed between the switching threshold value difference and the surface potential measurement value.
A strong correlation similar to that with 64 is observed. That is, as the surface potential of the layer having the non-uniaxial orientation property approaches the surface potential of the opposite side material B (uniaxial orientation control film),
It is observed that the switching threshold difference tends to zero, and b1, b2, a having a smaller surface potential than the material B are used.
The polarity of the switching threshold difference observed in the device having the element L is corresponding to that of the material B1 having a positive surface potential.
The polarity is opposite to that of P64.

【0142】代表的な非対称構成セルの一方の基板の配
向処理層として知られているシランカップリング剤a1
を用いたセルではLP64で用いた場合と異なり+15
0mVと正極性の表面電位差となり、それに伴いスイッ
チング閾値差も+1.1Vと正極性を示している。LP
64に対して良好なスイッチング閾値非対称特性を示し
たb1、b2は、対向側が材料B1である場合には表面
電位差がそれぞれ+230mV、+250mVと非常に
大きくなり、ともにスイッチング不良状態に陥り閾値の
測定はできなかった。逆に表面電位差が比較的小さいc
1(表面電位差−50mV)、c2(同−20mV)、
d1(同+20mV)を用いた場合では、スイッチング
閾値差がそれぞれ順番に0V、0.4V、0Vと小さ
く、特にc1又はd1を用いた素子では理想的な対称特
性を実現している。特に、図12に示す相関より、表面
電位差を−100mV〜100mVの小さな巾に調整
し、スイッチング閾値差を±1.0Vの範囲内の小さな
レベルに抑え得ることが示唆される。
Silane coupling agent a1 which is known as an alignment treatment layer on one substrate of a typical asymmetric constitutional cell.
+15 in the cell using
The surface potential difference is 0 mV and the positive polarity, and accordingly, the switching threshold difference is +1.1 V, which shows the positive polarity. LP
For b1 and b2, which showed good switching threshold asymmetry characteristics with respect to 64, the surface potential difference was +230 mV and +250 mV, respectively, when the opposite side was the material B1, and both were in a switching failure state, and the measurement of the threshold value was impossible. could not. Conversely, the surface potential difference is relatively small c
1 (surface potential difference -50 mV), c2 (same -20 mV),
When d1 (same +20 mV) is used, the switching threshold difference is small as 0V, 0.4V, and 0V, respectively, and in particular, the element using c1 or d1 realizes an ideal symmetrical characteristic. In particular, the correlation shown in FIG. 12 suggests that the surface potential difference can be adjusted to a small width of −100 mV to 100 mV and the switching threshold difference can be suppressed to a small level within the range of ± 1.0V.

【0143】また特にd1を用いた素子では、非対称構
成セルで特有に発生しやすいスイッチング閾値の経時変
化が良好に抑制されることが判明した。この傾向はd1
を用いた素子のみでなく両側の表面電位差が100mV
以下であり、かつそれぞれの表面電位に絶対値が50m
V以下である素子において、共通に認められる特徴であ
った。本発明者らはこの結果について、電極と配向膜間
に発生する電位が閾値の経時変化の重要な因子になって
いるためと解釈している。
Further, it has been found that especially in the device using d1, the change with time of the switching threshold, which is likely to occur uniquely in the asymmetrical configuration cell, is well suppressed. This tendency is d1
The surface potential difference on both sides is 100 mV
And the absolute value of each surface potential is 50 m
It was a feature commonly recognized in devices having V or less. The present inventors interpret this result as the potential generated between the electrode and the alignment film being an important factor for the change over time in the threshold value.

【0144】以上二つの実験例で説明したように、非一
軸配向特性を有する基板側の表面電位が対向側である一
軸配向特性を有する基板の表面電位に近づくにつれて
(即ち両者の表面電位差がゼロに近づくにつれて)、ス
イッチング閾値差がゼロに近づく傾向、及び表面電位差
による内部電位の印加方向とスイッチング閾値差の発生
方向が一致する傾向、更に一軸性側及び非一軸性側の表
面電位検出値がともに小さい場合、好ましくは共に10
0mV以下である場合には、非対称構成セル特有の経時
劣化現象が特に良好に抑制される傾向が検証された。
As described in the above two experimental examples, as the surface potential of the substrate having the non-uniaxial orientation characteristic approaches the surface potential of the substrate having the uniaxial orientation characteristic on the opposite side (that is, the surface potential difference between the two is zero). The tendency of the switching threshold difference to approach zero, the tendency of the applied direction of the internal potential due to the surface potential difference to coincide with the direction of the generation of the switching threshold difference, and the detected value of the surface potential on the uniaxial side and the non-uniaxial side are If both are small, preferably both are 10
It has been verified that when the voltage is 0 mV or less, the deterioration characteristic over time peculiar to the asymmetrical structure cell is suppressed particularly well.

【0145】又、両基板に置ける表面電位が同極性であ
る場合、スイッチング閾値差がより解消されることも明
らかとなった。
It has also been clarified that the switching threshold difference is further eliminated when the surface potentials on both substrates have the same polarity.

【0146】加えて、実験例1−1及び1−2の各サン
プルでは、実験例1−2における非一軸配向特性を有す
る基板側に設ける層にc1、c2、d1を用いた系が、
実験例1−1の各サンプルに比較して経時下における単
安定化が抑制されていた。これは、実験例1−2のサン
プルが表面電位が同極性であり、両基板における表面電
位差の絶対値がより小さい(50mV未満)ことに加え
て、両基板の夫々の表面電位が絶対値で100mV以下
の小さな値に調整されていたことに起因し、経時下での
基板表面電位の液晶分子のダイポールに対する影響が小
さいことによるものと推定される。
In addition, in each of the samples of Experimental Examples 1-1 and 1-2, the system using c1, c2, and d1 in the layer provided on the substrate side having the non-uniaxial orientation property in Experimental Example 1-2,
Compared with each sample of Experimental example 1-1, monostabilization over time was suppressed. This is because the samples of Experimental Example 1-2 have the same surface potential and the absolute value of the surface potential difference between both substrates is smaller (less than 50 mV), and the surface potentials of both substrates are absolute values. It is presumed that this is due to the fact that it was adjusted to a small value of 100 mV or less, and that the influence of the substrate surface potential over time on the dipoles of liquid crystal molecules was small.

【0147】実験例2 図1に示す構成に準ずる液晶素子を、以下の如く作製し
た。
Experimental Example 2 A liquid crystal element having a structure shown in FIG. 1 was produced as follows.

【0148】本発明の実験例2にかかる液晶素子の構成
において使用した各構成部材の具体例を以下に列挙す
る。一部、実験例と同様の部材を用いている。
Specific examples of each component used in the configuration of the liquid crystal element according to Experimental Example 2 of the present invention will be listed below. Some of the members are the same as those used in the experimental example.

【0149】(1)基板として(図1、符号1及び2参
照):(一軸配向処理側、非一軸処理側共通)透明電極
としてITO(700Åまたは1500Å)膜(図1、
符号3及び5参照)の形成された片面または両面研磨の
青板ガラス基体。
(1) As a substrate (see FIG. 1, reference numerals 1 and 2): (common to uniaxial orientation processing side and non-uniaxial processing side) ITO (700Å or 1500Å) film as a transparent electrode (FIG. 1,
A single-sided or double-sided polished soda-lime glass substrate on which reference numerals 3 and 5 are formed.

【0150】(2)一軸配向特性を有する基板表面(図
1、符号4参照): A.ポリアミック酸(LP−64)のスピンコート膜を
200℃で焼成して得られた50Å膜厚のポリイミド膜
1をラビング処理した層 B.上記LP−64の主鎖構造のイミド環にさらに主鎖
構造としてアルキル部分を付加した構造のポリイミド系
材料の塗工膜2を200℃で焼成しラビングした層(膜
厚50Å) C.ナイロン6.6のギ酸分散液のスピンコート膜を1
80℃で焼成した50Åの膜をラビング処理した層。
(2) Substrate surface having uniaxial orientation characteristics (see FIG. 1, reference numeral 4): A layer obtained by rubbing a polyimide film 1 having a film thickness of 50 Å obtained by firing a spin coat film of polyamic acid (LP-64) at 200 ° C. A layer (thickness 50Å) obtained by baking and rubbing the coating film 2 of a polyimide-based material having a structure in which an alkyl portion is further added as a main chain structure to the imide ring of the main chain structure of LP-64 at 200 ° C. 1 spin coat film of nylon 6.6 formic acid dispersion
A layer obtained by rubbing a 50Å film baked at 80 ° C.

【0151】(3)非一軸配向特性を有する基板 塗布膜(図1、符号6参照): b1.アンチモンドープのSnO2超微粒子(粒径約1
00Å)を分散したシリカまたはシロキサンの(SiO
x)焼成膜(約700Å膜厚) e1.上記と同様のSnO2超微粒子を酸化チタンおよ
び酸化けい素等の複合物(MOF)に分散させた膜(膜
厚900Å) c1.ポリシロキサン(GR651L(米国Techn
eglas Inc社製))の膜中に上記Aと同様のS
nOx超微粒子を分散した焼成膜(但しSnOx超微粒子
に表面処理を施したもの)(膜厚300Å)
(3) Substrate having non-uniaxial orientation characteristics Coating film (see FIG. 1, reference numeral 6): b1. Antimony-doped SnO 2 ultrafine particles (particle size about 1
00Å) dispersed silica or siloxane (SiO
x ) Fired film (about 700Å film thickness) e1. A film (thickness 900Å) in which the same SnO 2 ultrafine particles as described above are dispersed in a composite (MOF) such as titanium oxide and silicon oxide c1. Polysiloxane (GR651L (US Techn
Eglas Inc.)) in the same film as S
Fired film in which nO x ultrafine particles are dispersed (however, surface treatment is applied to SnO x ultrafine particles) (film thickness 300Å)

【0152】上記b1,c1,e1のいずれも焼成温度
を約200℃とした。
The firing temperature of each of b1, c1 and e1 was set to about 200.degree.

【0153】(4)液晶:高温側から低温側に向かって
等方相→SmA→SmC*→結晶となる相転移系列を有
する自発分極30nC/cm2(約30℃温度中)、チ
ルト角が約24度であるカイラルスメクチック液晶。
(4) Liquid crystal: Spontaneous polarization having a phase transition sequence of isotropic phase → SmA → SmC * → crystal from the high temperature side to the low temperature side, 30 nC / cm 2 (in temperature of about 30 ° C.), tilt angle Chiral smectic liquid crystal that is about 24 degrees.

【0154】上記(3)の塗布膜b1,e1,c1はい
ずれも、特に導電性を付与するとともに極性を調整する
ために前記超微粒子を混合したものであり、b1,e
1,c1は、いずれも前述した方法で測定した膜厚方向
の体積抵抗は105Ωcmであった。
Each of the coating films b1, e1, c1 of (3) above is a mixture of the ultrafine particles for imparting conductivity and adjusting the polarity.
For both 1 and c1, the volume resistance in the film thickness direction measured by the method described above was 10 5 Ωcm.

【0155】上述したような構成部材を用いて、図1の
構成になる液晶素子を作製し、各素子について非一軸配
向特性を有する基板側を接地し、一軸配向特性を有する
基板側に信号電圧を印加し、V−T特性を測定し、ヒス
テリシス、またスイッチングの非対称を評価した。
A liquid crystal element having the configuration shown in FIG. 1 was manufactured using the above-described components, and the substrate side having non-uniaxial orientation characteristics was grounded for each element, and the signal voltage was applied to the substrate side having uniaxial orientation characteristics. Was applied, VT characteristics were measured, and hysteresis and switching asymmetry were evaluated.

【0156】各実験例の部材の構成並びに評価結果を下
記表2に併記する。
The constitution of the members of each experimental example and the evaluation results are also shown in Table 2 below.

【0157】[0157]

【表2】 [Table 2]

【0158】上述したような実施例で説明したように本
発明の液晶素子によれば、両基板における表面電位の差
が低減され、更に表面電位が同極性であることに起因
し、前状態の履歴に対してはその影響を非常を小さく
し、(例えば、光学応答ヒステリシスとして、最大1V
以下の閾値差)、双安定な状態間のスイッチングの非対
称性が低減され(例えば、第1の安定状態から第2の安
定状態にスイッチングする際の閾値と、この逆方向への
スイッチングの閾値との差が1.0V以下)結果として
欠陥ドメイン等の発生を抑制されていた。更に、長時間
の駆動や放置状態に対しても閾値の変動が低減され(例
えば変動閾値幅が1V以下)安定した特性が得られるこ
とが認められた。
According to the liquid crystal element of the present invention as described in the above-mentioned embodiments, the difference in surface potential between the two substrates is reduced, and the surface potentials have the same polarity. The influence on the history is made extremely small (for example, as the optical response hysteresis, the maximum is 1 V).
The following threshold difference) reduces the asymmetry of switching between bistable states (for example, the threshold for switching from the first stable state to the second stable state and the threshold for switching in the opposite direction). As a result, the generation of defective domains and the like was suppressed. Further, it was confirmed that the threshold variation was reduced even when the device was driven for a long period of time or left standing (for example, the variation threshold width was 1 V or less), and stable characteristics were obtained.

【0159】(実験例3)図13に本発明の実験例3に
かかる液晶素子(セル断面構造)を模式的に示す。同図
に示すセル構成では、一対の基板91、92間に液晶9
8が挟持されており、一方の基板91上には電極93、
及びセル内部の液晶98を一軸配向させるべく処理がな
された配向制御層94が、また他方の基板92上には電
極95及び非一軸処理側として2層構成のパッシベーシ
ョン膜96及び97が形成されている。以下に作製プロ
セスを記す。
(Experimental Example 3) FIG. 13 schematically shows a liquid crystal element (cell cross-sectional structure) according to Experimental Example 3 of the present invention. In the cell structure shown in the figure, the liquid crystal 9 is interposed between the pair of substrates 91 and 92.
8 is sandwiched between the electrodes 93,
And an alignment control layer 94 that has been treated to uniaxially align the liquid crystal 98 inside the cell, and an electrode 95 and two-layered passivation films 96 and 97 as non-uniaxially treated sides on the other substrate 92. There is. The manufacturing process is described below.

【0160】まず基板91、基板92上に、一般的なD
Cスパッタ装置により、ITOのターゲットを用い、パ
ワー1W/cm2、スパッタガスとしてAr:90SC
CM、O2:10SCCMを流し、2.5分間の放電に
より、700ÅのITO膜を堆積した。その後、通常の
湿式エッチングによりITO膜を所望の形状にパターニ
ングし、各基板の電極93、95とした。
First, on the substrates 91 and 92, a general D
With a C sputtering system, an ITO target was used, power was 1 W / cm 2 , and sputtering gas was Ar: 90 SC.
A 700Å ITO film was deposited by flowing CM, O 2 : 10 SCCM and discharging for 2.5 minutes. After that, the ITO film was patterned into a desired shape by ordinary wet etching to form the electrodes 93 and 95 of each substrate.

【0161】続いて基板1側は電極93上にポリアミッ
ク酸(LP−64)を2700rpm、20秒の条件で
スピンコートし、これを200℃で60分間焼成して、
厚さ50Åのポリイミド膜を形成した。この後、回転数
1000rpm、押し込み量0.4mm、送りスピード
5mm/sec、片方向3回のラビング処理を上記ポリ
イミド膜に施して、配向制御膜94を形成した。
Subsequently, on the substrate 1 side, polyamic acid (LP-64) was spin-coated on the electrode 93 under the conditions of 2700 rpm and 20 seconds, and this was baked at 200 ° C. for 60 minutes,
A polyimide film having a thickness of 50Å was formed. Then, the polyimide film was subjected to rubbing treatment at a rotation speed of 1000 rpm, a pushing amount of 0.4 mm, a feed speed of 5 mm / sec, and three times in one direction to form an orientation control film 94.

【0162】一方基板2の電極95上には、通常のRF
スパッタ装置により、ZnO:100%のターゲットを
用い、パワー5W/cm2、基板加熱200℃、スパッ
タガスAr:90SCCM、O2:10SCCM、圧力
3mTorrで1分間放電し、ZnO膜を1000Å堆
積した。これによりパッシベーション膜下層96を形成
した。続いてSiOxの酸化溶融母材にSnOxの酸化物
超微粒子(粒径約100Å)を分散した溶液をスピンコ
ートし、200℃で90分の焼成をかけ、1500Å塗
布した。これによりパッシベーション膜上層97を形成
した。
On the other hand, on the electrode 95 of the substrate 2, a normal RF
Using a target of ZnO: 100%, a sputtering apparatus was used to discharge at a power of 5 W / cm 2 , a substrate heating temperature of 200 ° C., a sputtering gas Ar: 90 SCCM, O 2 : 10 SCCM and a pressure of 3 mTorr for 1 minute to deposit a ZnO film of 1000 Å. Thereby, the passivation film lower layer 96 was formed. Subsequently, a solution in which ultrafine SnO x oxide particles (particle size: about 100 Å) were dispersed in a SiO x oxidization-melting base material was spin-coated, and baked at 200 ° C. for 90 minutes to apply 1500 Å. Thereby, the passivation film upper layer 97 was formed.

【0163】このあと一軸処理側基板91の配向制御膜
94上に2.2μm径のSiO2微粒子含有溶液をスピ
ンコートの後加熱して分散固着し、引き続きトレパール
粒子(粒径約5μmの接着粒子)溶液をスピンコート、
加熱して分散固着する。
Then, a solution containing fine particles of SiO 2 having a diameter of 2.2 μm was spin-coated on the orientation control film 94 of the substrate 91 on the uniaxially processed side after heating to disperse and fix it, and subsequently trepal particles (adhesive particles having a particle diameter of about 5 μm). ) Spin coat the solution,
Heat to disperse and adhere.

【0164】対して基板92には、印刷機を用いてシー
ル剤を所望の位置に塗布し、これを90℃で5分間プリ
ベークした。これでできあがった基板92を前記基板9
1と貼り合せ、プレス機を用いて50gf/cm2の圧
力で圧着した。さらに同じ圧力をエアークッションにて
加えた状態で、110℃、90分間の加熱を行い、シー
ル剤を硬化させた。
On the other hand, the substrate 92 was coated with a sealant at a desired position by using a printing machine and prebaked at 90 ° C. for 5 minutes. The resulting substrate 92 is used as the substrate 9
1 was bonded and pressure-bonded with a press at a pressure of 50 gf / cm 2 . Further, with the same pressure being applied with an air cushion, heating was performed at 110 ° C. for 90 minutes to cure the sealant.

【0165】このあと上記作業でできあがった空素子
を、通常のロードロック式の真空室内に入れ、10-5
orrまで真空引きしたあと、10-2Torrの真空中
で95℃に加熱した液晶貯留槽に注入口をつけるように
浸し、実験例1〜4で用いたものと同様に液晶98を空
素子内に注入した。
After that, the empty element completed by the above work is put into a normal load-lock type vacuum chamber, and 10 -5 T
After evacuation to orr, the liquid crystal 98 was heated to 95 ° C. in a vacuum of 10 −2 Torr so as to have an injection port, and the liquid crystal 98 was filled in the empty element in the same manner as in Experiments 1 to 4. Injected.

【0166】かかる液晶素子において、各基板における
液晶界面での表面電位を測定したところ、一軸配向側
(配向制御膜94)が−220V、非一軸側(パッシベ
ーション膜96.97)では−120Vであった。
In such a liquid crystal element, the surface potential at the liquid crystal interface of each substrate was measured and found to be -220V on the uniaxial orientation side (alignment control film 94) and -120V on the non-uniaxial orientation side (passivation film 96.97). It was

【0167】以上のプロセスで形成した液晶素子につい
て、まず1画素の特性を図13に示すように非一軸側基
板(電極95)を接地(99)、一軸配向処理基板(電
極93)側に信号電圧を印加して(100)調べた。
With respect to the liquid crystal element formed by the above process, the characteristics of one pixel are shown in FIG. 13. First, the non-uniaxial side substrate (electrode 95) is grounded (99), and the uniaxial orientation processed substrate (electrode 93) side is signaled. A voltage was applied and (100) investigation was performed.

【0168】かかる素子の評価における、書き込み信号
電圧印加時の光の透過率を、電圧を変化させてみたとき
の関係(V−T特性)を図14に示す。同図に示す矢印
の行きと帰りの違いはヒステリシスと呼ばれる量で、理
想的には「0」となることが望ましいが、実用上は駆動
電圧の5%以下程度であれば良い。
FIG. 14 shows the relationship (VT characteristics) when the voltage is changed in the light transmittance when a write signal voltage is applied in the evaluation of the element. The difference between the going and returning of the arrow shown in the figure is a quantity called hysteresis, and ideally it is desirable to be "0", but in practice it may be about 5% or less of the drive voltage.

【0169】また実線U1と破線U2は黒リセット時に
液晶分子の自発分極がどちらを向いているかを示し、例
えば液晶のPsが負の場合、非一軸側を向くときがU
1、一軸配向側を向くときがU2である。このU1とU
2の夫々の状態を黒状態とした場合の互いの電圧閾値の
ずれ量が、理想的にはやはり「0」となることが望まし
く、このとき対称性が得られたという。これに対し閾値
ずれ量が非対称性とも呼ばれ、その値は実用的にはプラ
スマイナス1V程度以下であれば双安定ポテンシャルが
極端に乱されることがなく、書き込み不良や焼きつきな
どの経時変化が抑制される。
Further, the solid line U1 and the broken line U2 indicate which direction the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules is facing at the time of black reset. For example, when Ps of the liquid crystal is negative, U is when facing the non-uniaxial side.
1, U2 is when facing the uniaxial orientation side. This U1 and U
Ideally, the amount of deviation between the voltage thresholds of each of the two cases when the two states are black is ideally “0”, and symmetry is obtained at this time. On the other hand, the threshold shift amount is also called asymmetry, and if the value is practically less than plus or minus 1 V, the bistable potential is not extremely disturbed, and changes over time such as defective writing and burn-in occur. Is suppressed.

【0170】図14による本発明の実験例5の液晶素子
のV−T特性では、ヒステリシスは0.8V、非対称性
は0.5V程度に抑えられており、必要な範囲内にはお
さまっている。
In the VT characteristic of the liquid crystal element of Experimental Example 5 of the present invention shown in FIG. 14, the hysteresis is suppressed to 0.8 V and the asymmetry is suppressed to about 0.5 V, which is within the necessary range. .

【0171】更に、実験例5における素子によりマトリ
クス画素を構成した液晶パネルを作製した。かかるパネ
ルを駆動すると、残像は見えず、速い応答性が得られ
る、ちらつき、不良表示領域の成長などが見られず、極
めてよい双安定性が得られる、焼き付き、単安定性の進
行などが充分抑制され、高い信頼性が得られる、という
結果が得られた。また駆動電圧に対してもマージンが充
分にあった。同時に上下の基板の電極間に30Vの電圧
をかけても、全くショートの起こる画素は見られなかっ
た。
Further, a liquid crystal panel in which matrix pixels were formed by the elements in Experimental Example 5 was produced. When such a panel is driven, no afterimage can be seen, fast response is obtained, flicker, growth of defective display area, etc. are not seen, extremely good bistability is obtained, burn-in, progress of monostability, etc. are sufficiently performed. The result is that it is suppressed and high reliability is obtained. There was also a sufficient margin for the drive voltage. At the same time, even if a voltage of 30 V was applied between the electrodes of the upper and lower substrates, no pixel in which a short circuit occurred was seen.

【0172】(実験例4)本実施例においても、実験例
3と同様の断面構造の液晶素子を下記条件によって作製
した。
(Experimental Example 4) Also in this example, a liquid crystal element having the same sectional structure as in Experimental Example 3 was prepared under the following conditions.

【0173】まず基板91、基板92上に、実験例5と
同様の条件で各基板の電極93、95を形成した。
First, the electrodes 93 and 95 of the respective substrates were formed on the substrates 91 and 92 under the same conditions as in Experimental Example 5.

【0174】続いて基板91側は電極93上にポリアミ
ック酸(LP−64)を2700rpm、20秒の条件
でスピンコートし、これを200℃で60分間焼成し
て、厚さ50Åのポリイミド膜を形成した。この後、回
転数1000rpm、押し込み量0.4mm、送りスピ
ード5mm/sec、片方向3回のラビング処理をポリ
イミド膜に施して、配向制御膜94を形成した。
Subsequently, on the substrate 91 side, polyamic acid (LP-64) was spin-coated on the electrode 93 at 2700 rpm for 20 seconds, and this was baked at 200 ° C. for 60 minutes to form a polyimide film having a thickness of 50 Å. Formed. After that, a rubbing treatment was performed on the polyimide film at a rotation speed of 1000 rpm, a pushing amount of 0.4 mm, a feed speed of 5 mm / sec, and three times in one direction to form an alignment control film 94.

【0175】一方基板92の電極95上には、通常のロ
ードロック式の平行平板型RFプラズマCVD装置を用
い、13.56MHzの周波数で、基板加熱200℃、
パワー300mW/cm2、導入ガスとしてシラン(S
iH4):40SCCM、イソブタン(iC410):3
00SCCM、水素希釈0.1%ホスフィン(PH3
2:0.1%):10SCCM、圧力0.2Torr
で30分間放電を行い、n型多結晶SiC:Hを200
0Å堆積した。これによりパッシベーション膜下層96
を形成した。
On the other hand, on the electrode 95 of the substrate 92, a normal load-lock type parallel plate type RF plasma CVD apparatus was used and the substrate was heated at 200 ° C. at a frequency of 13.56 MHz.
Power 300 mW / cm 2 , silane (S
iH 4 ): 40 SCCM, isobutane (iC 4 H 10 ): 3
00SCCM, hydrogen diluted 0.1% phosphine (PH 3 /
H 2 : 0.1%): 10 SCCM, pressure 0.2 Torr
Discharge for 30 minutes at 200 n-type polycrystalline SiC: H
0Å accumulated. Thereby, the passivation film lower layer 96
Was formed.

【0176】続いてこの上に、SiOxの酸化溶融母材
にSnOxの酸化物超微粒子(粒径約100Å)を分散
した溶液をスピンコートし、200℃で90分の焼成を
かけ、1500Å塗布した。これによりパッシベーショ
ン膜上層97を形成した。
Subsequently, a solution prepared by dispersing SnO x oxide ultrafine particles (particle diameter of about 100 Å) in a SiO x oxidization-melting base material was spin-coated on this, followed by baking at 200 ° C. for 90 minutes, and 1500 Å Applied. Thereby, the passivation film upper layer 97 was formed.

【0177】続いて、実験例3と同様の方法で基板91
及び92の貼り合わせた後、液晶の注入を行い液晶素子
を作成した。
Subsequently, the substrate 91 was processed in the same manner as in Experimental Example 3.
After bonding Nos. 92 and 92, liquid crystal was injected to prepare a liquid crystal element.

【0178】かかる液晶素子において、各基板における
液晶界面での表面電位を測定したところ、一軸処理側
(配向制御膜94)では−220V、非一軸側(パッシ
ベーション膜96.97)では−130Vであった。
In such a liquid crystal element, the surface potential at the liquid crystal interface of each substrate was measured and found to be -220 V on the uniaxially processed side (alignment control film 94) and -130 V on the non-uniaxially processed side (passivation film 96.97). It was

【0179】本実験例による液晶素子のV−T特性を評
価したところ、実験例3と同様にヒステリシスは0.6
V、非対称性は0.5V程度に抑えられており、必要な
範囲内におさまっている。また、当該実験例の素子によ
りマトリクスパネルを作製し、その駆動について評価し
たところ、実験例3と同様、残像のない速い応答、ちら
つき、不良表示領域の成長のない極めてよい双安定性、
焼き付き、単安定性の進行の抑制された高い信頼性をも
つ、という結果が得られた。また駆動電圧に対してもマ
ージンは充分得られた。同時に上下基板電極間耐圧も3
0V以上得られた。
When the VT characteristic of the liquid crystal element according to this experimental example was evaluated, the hysteresis was 0.6 as in the experimental example 3.
The V and asymmetry are suppressed to about 0.5 V, which is within the required range. In addition, when a matrix panel was manufactured using the element of the experimental example and its driving was evaluated, as in the experimental example 3, a fast response without afterimage, flickering, and extremely good bistability with no defective display region growth,
The result shows that it has a high reliability in which seizure and monostable progression are suppressed. Also, a sufficient margin was obtained for the driving voltage. At the same time, the breakdown voltage between the upper and lower substrate electrodes is 3
0V or more was obtained.

【0180】(実験例5)本実験例においても、実験例
4と同様の断面構造の液晶素子を下記条件、方法によっ
て作製した。
(Experimental Example 5) In this experimental example, a liquid crystal element having the same sectional structure as in Experimental Example 4 was prepared under the following conditions and methods.

【0181】まず基板91、基板92上に、実験例4と
同様の条件で各基板の電極93、95を形成した。
First, the electrodes 93 and 95 of the respective substrates were formed on the substrates 91 and 92 under the same conditions as in Experimental Example 4.

【0182】続いて基板91側は電極93上にポリアミ
ック酸(LP−64:0.7wt%)を2700rp
m、20秒の条件でスピンコートし、これを200℃で
60分間焼成して、厚さ50Åのポリイミド膜を形成し
た。この後、回転数1000rpm、押し込み量0.4
mm、送りスピード5mm/sec、片方向3回のラビ
ング処理を上記ポリイミド膜に施して、配向制御膜94
を形成した。
Subsequently, on the substrate 91 side, 2700 rp of polyamic acid (LP-64: 0.7 wt%) was formed on the electrode 93.
Spin coating was performed under conditions of m and 20 seconds, and this was baked at 200 ° C. for 60 minutes to form a polyimide film having a thickness of 50 Å. After this, the rotation speed is 1000 rpm and the pushing amount is 0.4.
mm, feeding speed 5 mm / sec, rubbing treatment three times in one direction is performed on the polyimide film to obtain an orientation control film 94.
Was formed.

【0183】一方基板92の電極95上には、アンチモ
ンドープのSnO2超微粒子(粒径約100Å)を分散
したシリカ溶液を、1500rpm、20秒の条件でス
ピンコートし、200℃で60分間焼成することによっ
て厚さ1500Åの膜を形成した。これによりパッシベ
ーション膜下層96を形成した。
On the other hand, on the electrode 95 of the substrate 92, a silica solution in which antimony-doped SnO 2 ultrafine particles (particle size of about 100Å) was dispersed was spin-coated at 1500 rpm for 20 seconds, and baked at 200 ° C. for 60 minutes. By doing so, a film having a thickness of 1500 Å was formed. Thereby, the passivation film lower layer 96 was formed.

【0184】続いて、表面処理層としてシロキサンの溶
液を、1500rpm、20秒の条件でスピンコート
し、200℃で60分間焼成することによって厚さ50
Åのポリシロキサン膜を形成した。これによりパッシベ
ーション膜上層97を形成した。
Subsequently, a siloxane solution as a surface treatment layer was spin-coated at 1500 rpm for 20 seconds, and baked at 200 ° C. for 60 minutes to give a thickness of 50.
A Å polysiloxane film was formed. Thereby, the passivation film upper layer 97 was formed.

【0185】続いて、実験例5と同様の方法及び条件
で、基板91及び92を貼り合わせた後、液晶の注入を
行い、液晶素子を作成した。
Then, after the substrates 91 and 92 were bonded together under the same method and conditions as in Experimental Example 5, liquid crystal was injected to prepare a liquid crystal element.

【0186】かかる液晶素子において、表面電位を測定
したところ、一軸配向側では−220V、非一軸側では
−100Vであった。
When the surface potential of the liquid crystal element was measured, it was -220V on the uniaxial orientation side and -100V on the non-uniaxial side.

【0187】以上のプロセスで形成した本実験例の液晶
素子について、実験例5と同様にV−T特性を評価した
ところ、ヒステリシスは0.4V、非対称性は0.5V
であり、必要な範囲内にはおさまっている。
The VT characteristics of the liquid crystal device of the present experimental example formed by the above process were evaluated in the same manner as in Experimental Example 5. The hysteresis was 0.4 V and the asymmetry was 0.5 V.
And is within the required range.

【0188】また、当該実験例の素子によりマトリクス
画素を構成した液晶パネルを作製し、その駆動について
評価したところ、残像は見えず、速い応答性が得られ
る、ちらつき、不良表示領域の成長などが見られず、極
めてよい双安定性が得られる、焼き付き、単安定性の進
行などが充分抑制され、高い信頼性が得られる、という
結果が得られた。また駆動電圧に対してもマージンが充
分にあった。同時に上下基板電極間の耐圧も30V以上
あった。
Further, a liquid crystal panel having matrix pixels formed by the elements of the experimental example was manufactured, and its driving was evaluated. As a result, afterimage was not visible, fast response was obtained, flicker, growth of defective display area, etc. It was not observed, and the result was that extremely good bistability was obtained, seizure, progress of monostability, etc. were sufficiently suppressed, and high reliability was obtained. There was also a sufficient margin for the drive voltage. At the same time, the breakdown voltage between the upper and lower substrate electrodes was 30 V or more.

【0189】(実験例6)本発明による液晶素子の試料
(サンプル、図1に示す素子構成)を作製すべく、次の
構成部材を用意した。
(Experimental Example 6) The following constituent members were prepared in order to manufacture a sample of the liquid crystal element (sample, element constitution shown in FIG. 1) according to the present invention.

【0190】透明電極としてのITO(700Åまたは
1500Å)膜の形成された片面または両面研磨の青板
ガラス(ソーダガラス)基体を用意した。
A single-sided or double-sided soda-lime glass (soda glass) substrate on which an ITO (700Å or 1500Å) film as a transparent electrode was formed was prepared.

【0191】上述した基体に配向膜として次に示すA、
Bを単体または混合物でスピンコートし、200℃で焼
成して50Å膜厚としたポリイミド膜を形成し、ラビン
グ処理した。
A shown below as an alignment film on the above-mentioned substrate,
B was spin-coated with a single substance or a mixture, and baked at 200 ° C. to form a polyimide film having a film thickness of 50 Å, and subjected to rubbing treatment.

【0192】こうして一軸配向特性を示す基板を作製し
た。
Thus, a substrate having uniaxial orientation characteristics was manufactured.

【0193】S1:ポリアミック酸 東レ社製 LP6
4(商品名) S2:ポリアミック酸 LP64の主鎖にアルキル鎖を
導入したもの。
S1: Polyamic acid Toray LP6
4 (trade name) S2: Polyamic acid LP64 with an alkyl chain introduced into the main chain.

【0194】次に非一軸配向特性をもつ基板を作成し
た。
Next, a substrate having non-uniaxial orientation characteristics was prepared.

【0195】被膜(符号6参照)は次に示すS3、S4
の単体または混合物を、スピンコートし、200℃で焼
成して1500Å膜厚の膜として形成した(ラビングや
更なる表面処理は行わなかった)。
The coating film (see reference numeral 6) has the following S3 and S4.
Or a mixture thereof was spin-coated and baked at 200 ° C. to form a film having a thickness of 1500 Å (no rubbing or further surface treatment was performed).

【0196】S3:アンチモンをドープしたSnO2
超微粒子をポリシロキサン母材GR651L(米国Te
chneglas Inc.社製商品名)中に分散した
もの。
S3: Antimony-doped SnO 2 ultrafine particles were used as a polysiloxane matrix GR651L (Te
chneglas Inc. Distributed in the product name).

【0197】S4:アンチモンをドープしたSnO2
超微粒子をシリカ母材中に分散したもの。
S4: Antimony-doped SnO 2 ultrafine particles dispersed in a silica matrix.

【0198】高温側から低温側に向かって等方相→Sm
A→Sm* C→結晶層となる相転移系列を有する自発分
極30nC/cm2 (約30℃温度中)、チルト角が約
24度である強誘電性のカイラルスメクチックC液晶を
用意した。
Isotropic phase from high temperature side to low temperature side → Sm
A ferroelectric chiral smectic C liquid crystal having a spontaneous polarization of 30 nC / cm 2 (at a temperature of about 30 ° C.) and a tilt angle of about 24 degrees having a phase transition sequence of A → Sm * C → crystal layer was prepared.

【0199】上記被膜形成材料のうちS3、S4は特に
導電性を付与するとともに極性を調整するために前記超
微粒子を混合したものであり、S3、S4の混合材料は
いずれも膜厚方向で測定した体積抵抗は約105 Ω・c
mであった。
Of the above film forming materials, S3 and S4 are mixed with the ultrafine particles in order to impart conductivity and adjust the polarity, and the mixed materials of S3 and S4 are both measured in the film thickness direction. The volume resistance is about 10 5 Ω · c
It was m.

【0200】上述した構成部材を組み合わせて試料N
o.1〜5を作製した。基準試料(No.1)は配向膜
を100%ポリアミック酸Bで形成しラビングした上基
板と、アンチモンをドープしたSnO2 の超微粒子をシ
リカ母材中に分散した材料S4を100%用いて下基板
上に被膜し、ラビングは行わなかった。これら上下基板
間に上述した液晶を注入し、スメクチックC相を発現さ
せた液晶素子を得た。
Sample N was obtained by combining the above-mentioned components.
o. 1-5 were produced. The reference sample (No. 1) was prepared by using an upper substrate on which an alignment film was formed by 100% polyamic acid B and rubbed, and a material S4 in which ultrafine particles of SnO 2 doped with antimony were dispersed in a silica base material, which was 100%. It was coated on the substrate and not rubbed. The above-mentioned liquid crystal was injected between these upper and lower substrates to obtain a liquid crystal element expressing a smectic C phase.

【0201】試料(No.2)は、上基板は上記No.
1と同じであり、下基板は、上記アンチモンドープのS
nO2 超微粒子をポリシロキサン母材GR651Lに分
散させた材料S3と上記材料S4とを50:50の比で
混合したもので体積抵抗が105 Ωcmオーダーの被膜
をもつラビング処理しない基板である。それ以外の構成
は基準試料と同じである。
In the sample (No. 2), the upper substrate was No. 2 above.
1 and the lower substrate is the above antimony-doped S
It is a non-rubbed substrate having a coating having a volume resistance of the order of 10 5 Ωcm, which is a mixture of the material S3 in which nO 2 ultrafine particles are dispersed in GR651L of polysiloxane base material and the above material S4 in a ratio of 50:50. The other configurations are the same as those of the reference sample.

【0202】試料No.3は、材料S1と材料S2を5
0:50の比で混合して得た膜をラビングした上基板
と、材料S3と材料S4とを65:35の比で混合して
得た膜をラビングしない下基板と、を組み合わせたもの
である。同様に、試料No.4は上基板は試料No.3
と同じで、下基板は試料No.2と同じものである。
Sample No. 3 is the material S1 and the material S2 5
A combination of an upper substrate obtained by rubbing a film obtained by mixing at a ratio of 0:50 and a lower substrate obtained by mixing the material S3 and the material S4 at a ratio of 65:35 without rubbing. is there. Similarly, sample No. Sample No. 4 is the upper substrate. Three
Same as above, the lower substrate is sample No. It is the same as 2.

【0203】試料No.5は、上基板は材料S1を10
0%用いて得た膜をラビングしたもので、下基板は材料
S3と材料S4とを10:90の比で混合して得た膜で
ラビングしない膜を有するものである。
Sample No. 5, the upper substrate is made of the material S1 10
The film obtained by using 0% was rubbed, and the lower substrate had a film obtained by mixing the material S3 and the material S4 in a ratio of 10:90 and which was not rubbed.

【0204】液晶素子の液晶分子を第1の安定状態U1
から第2の安定状態にスイッチングする時のしきい値V
1 と、U2からU1へスイッチングする時のしいき値を
2と、した時のしきい値の差|V1 −V2 |を所定の
環境条件の下で多数回くり返し連続して行いそのしきい
値差を測定した。
The liquid crystal molecules of the liquid crystal element are set to the first stable state U1.
Threshold value V when switching from the second stable state to
1, the city limits value when switching from U2 to U1 and V 2, and the difference between the threshold when the | V 1 -V 2 | performed multiple times repeatedly in succession under a predetermined environmental condition that The threshold difference was measured.

【0205】基準試料No.1のしきい値差を1.0と
し、該基準試料No.1のしきい値の変動を1.0とし
て、同様に他の試料No.2〜5を規格化した。そし
て、しきい値の差が0.9以上を□、0.6〜0.9を
△、0.4〜0.6を○、0.4以下を◎とした。
Reference sample No. The threshold difference of 1 is 1.0, and the reference sample No. Similarly, for other sample No. 2-5 were standardized. Then, the threshold difference is 0.9 or more, □ is 0.6 to 0.9, ◯ is 0.4 to 0.6, and ◎ is 0.4 or less.

【0206】その結果を表3に示す。The results are shown in Table 3.

【0207】[0207]

【表3】 [Table 3]

【0208】(実験例7)上記実験例1の試料No.5
の作製法を変更して、非一軸配向性の被膜を成膜する際
に材料S3と材料S4の混合比を変えて、該被膜の表面
電位が+100mV〜−180mVの範囲にある複数の
被膜付基板を作製した。それ以外の構成は試料No.5
と同様である。
(Experimental example 7) The sample No. 5
By changing the mixing ratio of the material S3 and the material S4 when forming the non-uniaxially oriented coating film, the surface potential of the coating film is increased to +100 mV to -180 mV. A substrate was produced. Other than that, the sample No. 5
Is the same as

【0209】この結果、非一軸配向性の被膜の表面電位
が他方の一軸配向性基板の表面電位(−220mV)と
の差が小さく、好ましくは絶対値で50mV以下であ
り、且つ/又は同じ極性の場合、より良い結果が得られ
た。
As a result, the surface potential of the non-uniaxially oriented coating film has a small difference from the surface potential (-220 mV) of the other uniaxially oriented substrate, preferably 50 mV or less in absolute value, and / or the same polarity. In the case of, better results were obtained.

【0210】(実験例8)上記実験例6の試料No.2
の作製法のうち、非一軸配向性の被膜の材料S3と材料
S4の混合比を変えて、その表面電位が+100mV〜
−180mVの範囲にある複数の被膜付基板をもつ液晶
素子を作製した。
(Experimental Example 8) Sample No. of the above-mentioned Experimental Example 6 Two
In the manufacturing method of (1), the surface potential is +100 mV by changing the mixing ratio of the material S3 and the material S4 of the non-uniaxially oriented coating film.
A liquid crystal device having a plurality of coated substrates in the range of -180 mV was prepared.

【0211】それ以外の構成は試料No.2と同じであ
る。この結果、非一軸配向性被膜の表面電位が、他方の
一軸配向性の基板の表面電位(+50mV)との差が小
さく、好ましくは絶対値で50mVであり、且つ/又は
同極性の場合スイッチング特性においてよい結果が得ら
れた。
For other configurations, the sample No. Same as 2. As a result, the surface potential of the non-uniaxially oriented coating has a small difference from the surface potential (+50 mV) of the other uniaxially oriented substrate, and preferably has an absolute value of 50 mV and / or has the same switching characteristics. Good results were obtained in.

【0212】実験例6〜8によれば、非一軸配向特性を
もつ基板を作製する際に材料を混合するという簡単な工
程で作製した被膜を用いることにより、表面電位特性を
微細に制御して連続的に駆動を続けても良好なスイッチ
ング特性を示す液晶素子を提供できることが判る。
According to Experimental Examples 6 to 8, the surface potential characteristics were finely controlled by using the coating film prepared by the simple process of mixing the materials when manufacturing the substrate having the non-uniaxial orientation characteristics. It can be seen that it is possible to provide a liquid crystal element that exhibits good switching characteristics even when continuously driven.

【0213】(実施例9) (実験例9−1)図1に示す構造の液晶セルを以下の如
く作製した。(サンプル1〜5の作製) ガラス基板(2枚使用)の厚さは1.1mmであり、透
明電極として厚さ約150nmのITO膜を形成した。
Example 9 (Experimental Example 9-1) A liquid crystal cell having the structure shown in FIG. 1 was produced as follows. (Production of Samples 1 to 5) The thickness of the glass substrate (two sheets used) was 1.1 mm, and an ITO film having a thickness of about 150 nm was formed as a transparent electrode.

【0214】一軸配向処理が施される側には、下記構造
のナイロン6.6:ポリピリジンチオフェン(PYP
y)が100:0、90:10、75:25、50:5
0、0:100の重量比で混合構成された膜を5nmの
厚さで形成した。この一軸配向処理が施した基板の表面
電位を測定した結果それぞれ、+270mV、−50m
V、−190mV、−210mV、−350mVとなっ
た。
On the side subjected to the uniaxial orientation treatment, nylon 6.6: polypyridinethiophene (PYP) having the following structure was used.
y) is 100: 0, 90:10, 75:25, 50: 5
A film having a thickness of 5 nm was formed by mixing and forming a film having a weight ratio of 0: 0: 100. The surface potential of the substrate subjected to the uniaxial orientation treatment was measured and found to be +270 mV and -50 m, respectively.
V, -190 mV, -210 mV, and -350 mV.

【0215】ナイロン6.6の構造式(繰り返し単位)
は、
Structural formula of nylon 6.6 (repeating unit)
Is

【0216】[0216]

【外1】 ポリピリジンチオフェンの構造式(繰り返し単位)は、[Outside 1] The structural formula (repeating unit) of polypyridinethiophene is

【0217】[0219]

【外2】 である。[Outside 2] Is.

【0218】一軸性配向処理はローラーによるラビング
で行った。その条件は、ナイロン布を直径80mmのロ
ーラーに巻きつけ、このローラーの回転数が1000r
pm、布の基板への押し込み量が0.4mm、基板の送
り速度と回数は5mm/sで3回であった。
The uniaxial orientation treatment was performed by rubbing with a roller. The condition is that a nylon cloth is wrapped around a roller with a diameter of 80 mm, and the rotation speed of this roller is 1000 r.
pm, the pressing amount of the cloth into the substrate was 0.4 mm, and the substrate feed rate and the number of times were 5 mm / s and 3 times.

【0219】非一軸配向特性を有する基板には、シラン
カップリング剤(チッソ(株)製“ODS−E”)の
0.5wt%エタノール溶液を2000rpm×20秒
のスピン条件で塗布し、180℃で1時間乾燥した。O
DS−E上の表面電位は−110mVであった。
A 0.5 wt% ethanol solution of a silane coupling agent ("ODS-E" manufactured by Chisso Co., Ltd.) was applied to a substrate having non-uniaxial orientation characteristics under a spin condition of 2000 rpm x 20 seconds, and 180 ° C. And dried for 1 hour. O
The surface potential on DS-E was -110 mV.

【0220】上記のように処理された一軸処理基板と非
一軸配向特性を有する基板を2.0μmのビーススペー
サを介して貼合わせ、5つのセルを作成した。これらの
セルに、高温側から低温側に向かって、液体相→SmA
→SmC*→結晶相となる相転移系列を有する自発分極
30C/cm2(約30℃温度中)、チルト角が約24
度である強誘電性液晶を減圧下で液体相に加熱し毛細管
現象で注入し、常圧下に戻した後2℃/minで降温し
サンプルを作製した。これらのサンプルをサンプルN
o.11、12、13、14、15とした。
The uniaxially treated substrate treated as described above and the substrate having non-uniaxial orientation characteristics were bonded together via a 2.0 μm bead spacer to form five cells. In these cells, from the high temperature side to the low temperature side, the liquid phase → SmA
→ SmC * → Spontaneous polarization having a phase transition sequence that becomes a crystalline phase 30 C / cm 2 (in temperature of about 30 ° C.), tilt angle of about 24
The sample was prepared by heating the ferroelectric liquid crystal to a liquid phase under reduced pressure and injecting it by capillary action, returning to normal pressure, and then lowering the temperature at 2 ° C./min. These samples are sample N
o. It was set to 11, 12, 13, 14, and 15.

【0221】(実験例9−2)図1に示す構造の他の液
晶セルを以下の如く作製した。(サンプル16〜18の
作製) ガラス基板(2枚使用)の厚さは1.1mmであり、透
明電極として厚さ約150nmのITO膜を形成した。
(Experimental Example 9-2) Another liquid crystal cell having the structure shown in FIG. 1 was prepared as follows. (Production of Samples 16 to 18) The thickness of the glass substrate (two sheets used) was 1.1 mm, and an ITO film having a thickness of about 150 nm was formed as a transparent electrode.

【0222】そして一軸性配向処理が施される側には、
下記構造の東レ社製のLP64(PI−A)とLP64
の主鎖構造のイミド環にさらに主鎖としてアルキル部分
を付与した構造のポリイミド(PI−B)が75:2
5、50:50、10:90の重量比で混合構成された
膜を5nmの厚さで形成した。この薄膜を一軸処理し
た。ラビング条件は、ナイロン布を直径80mmのロー
ラーに巻きつけ、このローラーの回転数が1000rp
m、布の基板への押し込み量が0.3mm、基板の送り
速度と回数は10mm/sで4回であった。この一軸性
配向処理を施した基板の表面電位を測定した結果、それ
ぞれ−160mV、−120mV、−30mVとなっ
た。非一軸配向特性を有する基板側には、シランカップ
リング剤(ODS−E)の0.5wt%エタノール溶液
を2000rpm×20秒のスピン条件で塗布し、18
0℃で1時間乾燥した。ODS−E上の表面電位は−1
10mVであった。
Then, on the side to which the uniaxial orientation treatment is applied,
LP64 (PI-A) and LP64 manufactured by Toray Co., Ltd. having the following structure
75: 2 is a polyimide (PI-B) having a structure in which an alkyl moiety is further added to the imide ring of the main chain structure of
A film composed of 5:50:50 and 10:90 by weight was formed to a thickness of 5 nm. The thin film was uniaxially processed. The rubbing condition is that a nylon cloth is wrapped around a roller with a diameter of 80 mm, and the rotation speed of this roller is 1000 rp.
m, the pressing amount of the cloth into the substrate was 0.3 mm, and the substrate feeding speed and the number of times were 10 mm / s and 4 times. The surface potential of the substrate subjected to the uniaxial alignment treatment was measured, and the results were -160 mV, -120 mV, and -30 mV, respectively. A 0.5 wt% ethanol solution of a silane coupling agent (ODS-E) was applied to the substrate side having the non-uniaxial orientation property under a spin condition of 2000 rpm × 20 seconds, and
It was dried at 0 ° C. for 1 hour. The surface potential on ODS-E is -1
It was 10 mV.

【0223】上記のように処理された液晶分子に対して
一軸配向特性を有する基板と非一軸配向特性を有する基
板を2.8μmのビーススペーサを介して張合わせ、3
つのセルを作成した。これらのセルに、上記液晶組成物
を減圧下で液体相に加熱し毛細管現状で注入し、常圧下
に戻した後2℃/minで降温しサンプルを3つ作製し
た。これらの3つのサンプルをNo.16、17、18
とした。
A substrate having a uniaxial orientation property and a substrate having a non-uniaxial orientation property with respect to the liquid crystal molecules treated as described above are bonded together via a 2.8 μm bead spacer.
I created two cells. In each of these cells, the liquid crystal composition was heated to a liquid phase under reduced pressure, injected in the current state of a capillary, returned to normal pressure, and then cooled at 2 ° C./min to prepare three samples. These three samples are No. 16, 17, 18
And

【0224】(実験例9−3)液晶セルを以下の如く作
製した。(サンプル19の作製) ガラス基板(2枚使用)の厚さは1.1mmであり、透
明電極として厚さ約150nmのITO膜を形成した。
(Experimental Example 9-3) A liquid crystal cell was prepared as follows. (Production of Sample 19) The thickness of the glass substrate (two sheets used) was 1.1 mm, and an ITO film having a thickness of about 150 nm was formed as a transparent electrode.

【0225】一軸性配向処理が施される側には、ナイロ
ン6.6を5nmの厚さで形成した。この薄膜を一軸処
理した。ラビング条件は、ナイロン布を直径80mmの
ローラーに巻きつけ、このローラーの回転数が1000
rpm、布の基板への押し込み量が0.4mm、基板の
送り速度と回数は5mm/sで3回であった。この一軸
配向処理を施した基板の表面電位を測定した結果+27
0mVであった。
Nylon 6.6 having a thickness of 5 nm was formed on the side subjected to the uniaxial orientation treatment. The thin film was uniaxially processed. The rubbing condition is that a nylon cloth is wrapped around a roller with a diameter of 80 mm, and the rotation speed of this roller is 1000.
rpm, the pressing amount of the cloth into the substrate was 0.4 mm, and the substrate feeding speed and the number of times were 5 mm / s and 3 times. The result of measuring the surface potential of the substrate subjected to this uniaxial orientation treatment +27
It was 0 mV.

【0226】非一軸配向特性を有する基板側には、ポリ
シロキサンを5nm塗布した。ポリシロキサン塗布膜表
面の表面電位は+50mVであった。上記のように処理
された一軸配向処理基板と非一軸処理基板を2.0μm
のビーズスペーサを介して張合わせを作成した。これら
のセルに、上記液晶組成物を減圧下で液体相に加熱し毛
細管現状で注入し、常圧下に戻した後2℃/minで降
温しサンプルを作製した。このサンプルをNo.19と
した。
Polysiloxane was coated to a thickness of 5 nm on the side of the substrate having non-uniaxial orientation characteristics. The surface potential of the polysiloxane coating film surface was +50 mV. 2.0 μm of uniaxially oriented substrate and non-uniaxially treated substrate treated as described above
An attachment was created via the bead spacers. Samples were prepared by heating the above liquid crystal composition into a liquid phase under reduced pressure, injecting the liquid into these cells under the current capillary conditions, returning to normal pressure, and then lowering the temperature at 2 ° C./min. This sample is It was set to 19.

【0227】上記サンプル11〜19について、評価は
以下のようにして行った。まず、サンプルNo.11の
セルに両極性の電圧を印加して、2つの安定状態のう
ち、第1の状態から第2の状態に液晶分子がスイッチン
グする時のしきい値電圧と、それと逆に第2の状態から
第1の状態にスイッチングする時のしきい値電圧とを測
定しその差を求めた。同じサンプルNo.1を測定温度
環境を変えて同様にしきい値電圧の差を求め、それらの
平均値を求めた。
The samples 11 to 19 were evaluated as follows. First, sample No. By applying a bipolar voltage to cell No. 11, the threshold voltage when the liquid crystal molecule switches from the first state to the second state among the two stable states, and conversely to the second state From the threshold voltage at the time of switching to the first state, and the difference between them was obtained. Same sample No. Similarly, the difference of the threshold voltage was obtained by changing the measurement temperature environment of No. 1 and the average value thereof was obtained.

【0228】同様に他のサンプルNos.12〜19に
ついても同様の測定を行った。
Similarly, for other sample Nos. The same measurement was performed for 12 to 19.

【0229】こうして得られた値を比較する為にサンプ
ルNo.1の値を1.0として規格化した。このような
値を改善度とするのであれば、その値は低い方がよい。
そこで、この値と他のサンプルの値とを比較して、規格
化した値が0.9以上のものを□0.6〜0.8のもの
を△、0.3〜0.5のものを〇0.2以下のを◎とし
た。
In order to compare the values thus obtained, the sample No. The value of 1 was standardized as 1.0. If such a value is used as the degree of improvement, the value should be low.
Therefore, by comparing this value with the values of other samples, those with a standardized value of 0.9 or more are □ = 0.6 to 0.8 are Δ, and 0.3 to 0.5 are Was rated as 0.2 or less.

【0230】この実験によればサンプルNos.12、
13、14、16、17、18は約5割以上の改善が成
されたことになる。特に、両基板において表面電位差の
絶対値が小さく設定されているサンプル16や17で
は、スイッチング閾値対称性について極めて良好な特性
が付与されている。
According to this experiment, the sample Nos. 12,
13, 14, 16, 17, and 18 have been improved by about 50% or more. In particular, in Samples 16 and 17 in which the absolute value of the surface potential difference is set to be small on both substrates, extremely good characteristics are imparted to the switching threshold symmetry.

【0231】[0231]

【表4】 [Table 4]

【0232】以上説明した実験例9−1〜9−3によれ
ば、有機高分子材料を混合すると言う簡単な工程で得た
配向膜を非対称配向処理された液晶素子の一軸配向膜と
して用いることにより、あらゆる環境条件下で良好なス
イッチング特性を示し、駆動マシーンの大きな液晶素子
が得られることが判る。
According to Experimental Examples 9-1 to 9-3 described above, the alignment film obtained by the simple process of mixing the organic polymer material is used as the uniaxial alignment film of the liquid crystal element subjected to the asymmetric alignment treatment. Thus, it can be seen that a liquid crystal element that exhibits good switching characteristics under all environmental conditions and has a large driving machine can be obtained.

【0233】[0233]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
良好な液晶配向状態を示し、スイッチング特性の非対称
性が低減され、液晶、特に強誘電性液晶や反強誘電性液
晶の2状態の安定性が確保され、更にスイッチング閾値
の経時変化を良好に抑制された液晶素子が提供される。
As described in detail above, according to the present invention,
It exhibits a good liquid crystal alignment state, reduces the asymmetry of switching characteristics, secures the stability of the two states of liquid crystal, especially ferroelectric liquid crystal and anti-ferroelectric liquid crystal, and further suppresses the change over time of the switching threshold. The liquid crystal device is provided.

【0234】又、本発明によれば、有機高分子材料を混
合すると言う簡単な工程で得た配向膜を非対称配向処理
された液晶素子の一軸配向膜として用いることにより、
あらゆる環境条件下で良好なスイッチング特性を示し、
駆動マシーンの大きな液晶素子が提供される。
Further, according to the present invention, the alignment film obtained by a simple process of mixing the organic polymer material is used as the uniaxial alignment film of the liquid crystal element subjected to the asymmetric alignment treatment,
Shows good switching characteristics under all environmental conditions,
A liquid crystal device having a large driving machine is provided.

【0235】更に、本発明によれば、非一軸配向特性を
もつ基板を作製する際に材料を混合するという簡単な工
程で作製した被膜を用いることにより、連続的に駆動を
続けても良好なスイッチング特性を示す液晶素子を提供
できる。
Furthermore, according to the present invention, by using the coating film prepared by the simple process of mixing the materials when preparing the substrate having the non-uniaxial orientation property, it is possible to continuously drive the film. A liquid crystal element exhibiting switching characteristics can be provided.

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

【図1】本発明の一例の液晶素子の構造を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a liquid crystal element as an example of the present invention.

【図2】本発明で採用する表面電位測定系の一例の概略
を示す説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of an example of a surface potential measuring system adopted in the present invention.

【図3】本発明の液晶素子における内部電位の概念を説
明する模式図。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the concept of internal potential in the liquid crystal element of the present invention.

【図4】(a)〜(d)は本発明の液晶素子における内
部電位の状態の例を説明する模式図。
FIGS. 4A to 4D are schematic diagrams illustrating an example of a state of internal potential in the liquid crystal element of the present invention.

【図5】本発明の液晶素子の一例における液晶分子の配
向状態を模式的に示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view schematically showing an alignment state of liquid crystal molecules in an example of the liquid crystal element of the present invention.

【図6】(a)及び(b)は、本発明の液晶素子におけ
る作用効果を示す説明図。
6 (a) and 6 (b) are explanatory views showing the operational effects of the liquid crystal element of the present invention.

【図7】本発明の液晶素子を等価回路的に示す図。FIG. 7 is a diagram showing an equivalent circuit of the liquid crystal element of the present invention.

【図8】従来の液晶素子を等価回路的に示す図。FIG. 8 is a diagram showing an equivalent circuit of a conventional liquid crystal element.

【図9】本発明の一例の液晶素子における塗布膜又はパ
ッシべーション膜の膜厚方向の体積抵抗測定系を示す説
明図。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a volume resistance measuring system in a film thickness direction of a coating film or a passivation film in a liquid crystal element of an example of the present invention.

【図10】本発明の一例の液晶素子における塗布膜のシ
ート方向の体積抵抗測定系を示す説明図。
FIG. 10 is an explanatory view showing a volume resistance measuring system in a sheet direction of a coating film in a liquid crystal element of an example of the present invention.

【図11】本発明の実験例1で作製した各液晶素子にお
ける、非一軸性処理層における表面電位の測定値とスイ
ッチング閾値との関係を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a measured value of a surface potential in a non-uniaxially treated layer and a switching threshold in each liquid crystal element manufactured in Experimental Example 1 of the present invention.

【図12】本発明の実験例2で作製した各液晶素子にお
ける、非一軸性処理層における表面電位の測定値とスイ
ッチング閾値との関係を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a measured value of a surface potential in a non-uniaxially treated layer and a switching threshold in each liquid crystal element manufactured in Experimental Example 2 of the present invention.

【図13】本発明の実験例における液晶素子の構造及び
その表面電位測定系を示す断面図。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the structure of a liquid crystal element and its surface potential measuring system in an experimental example of the present invention.

【図14】本発明の実験例の液晶素子について評価し
た、ヒステリシス及びスイッチングの非対称性を示す線
図。
FIG. 14 is a diagram showing hysteresis and switching asymmetry evaluated for a liquid crystal element of an experimental example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,91 基板 2,92 基板 3,93 電極 4,94 配向制御層 5,95 電極 6,96 非一軸配向特性を付与する層 7,97 処理部 8 液晶 21 表面電位測定用試料 22 電極 23 基板 24 表面電位測定プローブ 25 センサー電極 26 振動子 27 表面電位測定制御装置 28 液晶 29 加熱蒸発用容器 30 試料加熱台 31 温度制御装置 32 真空排気系 33 ガス導入系 34 二軸距離変移装置 35 真空チャンバー 41 電極基板 42 電極基板 43 一軸配向特性を有する層 44 非一軸性特性を有する層 45 表面電位 46 表面電位 47 内部電位差 71 測定対象となる膜 72 電極 73 電極 74 測定対象となる膜 75 電極 76 電極 1,91 Substrate 2,92 Substrate 3,93 Electrode 4,94 Alignment control layer 5,95 Electrode 6,96 Layer for imparting non-uniaxial alignment property 7,97 Treatment part 8 Liquid crystal 21 Surface potential measurement sample 22 Electrode 23 Substrate 24 Surface potential measurement probe 25 Sensor electrode 26 Vibrator 27 Surface potential measurement control device 28 Liquid crystal 29 Heat evaporation container 30 Sample heating table 31 Temperature control device 32 Vacuum exhaust system 33 Gas introduction system 34 Biaxial distance transfer device 35 Vacuum chamber 41 Electrode substrate 42 Electrode substrate 43 Layer having uniaxial orientation property 44 Layer having non-uniaxial property 45 Surface potential 46 Surface potential 47 Internal potential difference 71 Membrane to be measured 72 Electrode 73 Electrode 74 Membrane to be measured 75 Electrode 76 Electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平7−8188 (32)優先日 平7(1995)1月23日 (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平7−8955 (32)優先日 平7(1995)1月24日 (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 五福 伊八郎 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 金子 修三 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 7-8188 (32) Priority date Hei 7 (1995) January 23 (33) Country of priority claim Japan (JP) (31) Priority Claim number Japanese patent application No. 7-8955 (32) Priority date Hei 7 (1995) January 24 (33) Priority claiming country Japan (JP) (72) Inventor Ihachiro Gofuku 3-30 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo No. 2 within Canon Inc. (72) Inventor Shuzo Kaneko 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Within Canon Inc.

Claims (58)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向する一対の基板間に液晶を挟持し、
一方の基板が液晶分子に対して一軸配向特性を有し、他
方の基板が非一軸配向特性を有する液晶素子であって、 前記一軸配向特性を有する側の基板の表面で検出される
表面電位と、前記非一軸配向特性を有する側の基板の表
面で検出される表面電位との差の絶対値が50mVより
小さい液晶素子。
1. A liquid crystal is sandwiched between a pair of opposing substrates,
One of the substrates has a uniaxial alignment property for liquid crystal molecules, and the other substrate is a liquid crystal element having a non-uniaxial alignment property, and a surface potential detected on the surface of the substrate having the uniaxial alignment property. A liquid crystal element having an absolute value of a difference from a surface potential detected on the surface of the substrate on the side having the non-uniaxial orientation property that is smaller than 50 mV.
【請求項2】 前記一軸配向特性を有する側の基板の表
面で検出される表面電位と、前記非一軸配向特性を有す
る側の基板の表面で検出される表面電位との差の絶対値
が30mVより小さいことを特徴とする請求項1記載の
液晶素子。
2. The absolute value of the difference between the surface potential detected on the surface of the substrate having the uniaxial orientation property and the surface potential detected on the surface of the substrate having the non-uniaxial orientation property is 30 mV. The liquid crystal element according to claim 1, which is smaller than the above.
【請求項3】 前記一軸配向特性を有する側の基板の表
面で検出される表面電位と、前記非一軸配向特性を有す
る側の基板の表面で検出される表面電位が、実質的に等
しいことを特徴とする請求項1記載の液晶素子。
3. The surface potential detected on the surface of the substrate having the uniaxial orientation property and the surface potential detected on the surface of the substrate having the non-uniaxial orientation property are substantially equal to each other. The liquid crystal device according to claim 1, which is characterized in that.
【請求項4】 前記液晶分子に対して非一軸配向特性を
有する基板は、該基板表面の表面電位を調整するための
膜を有する請求項1記載の液晶素子。
4. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the substrate having a non-uniaxial orientation property with respect to the liquid crystal molecules has a film for adjusting the surface potential of the substrate surface.
【請求項5】 前記液晶分子に対し非一軸配向特性を有
する基板側に、体積抵抗が104 Ωcm〜108 Ωcm
の範囲にある膜が形成されていることを特徴とする請求
項1記載の液晶素子。
5. The substrate having a non-uniaxial alignment characteristic with respect to the liquid crystal molecules, the volume resistivity is 10 4 Ωcm~10 8 Ωcm
2. The liquid crystal element according to claim 1, wherein a film in the range of 1 is formed.
【請求項6】 前記液晶分子に対し非一軸配向特性を有
する基板側に、母材中に超微粒子を分散させてなる塗布
膜が形成されていることを特徴とする請求項4記載の液
晶素子。
6. The liquid crystal device according to claim 4, wherein a coating film having ultrafine particles dispersed in a base material is formed on the side of the substrate having a non-uniaxial orientation property with respect to the liquid crystal molecules. .
【請求項7】 前記超微粒子が粒径30Å〜150Åで
ある請求項6記載の液晶素子。
7. The liquid crystal device according to claim 6, wherein the ultrafine particles have a particle size of 30Å to 150Å.
【請求項8】 前記超微粒子が、導電性制御不純物が添
加された酸化物である請求項6記載の液晶素子。
8. The liquid crystal device according to claim 6, wherein the ultrafine particles are an oxide to which a conductivity control impurity is added.
【請求項9】 前記超微粒子が、アンチモンがドープさ
れたSnOx であることを特徴とする請求項6記載の液
晶素子。
9. The liquid crystal device according to claim 6, wherein the ultrafine particles are SnO x doped with antimony.
【請求項10】 前記液晶分子に対して一軸配向特性を
有する基板側には、高分子膜を一軸配向処理してなる配
向制御膜が設けられることを特徴とする請求項1記載の
液晶素子。
10. The liquid crystal device according to claim 1, wherein an alignment control film formed by subjecting a polymer film to a uniaxial alignment process is provided on the substrate side having uniaxial alignment characteristics with respect to the liquid crystal molecules.
【請求項11】 前記非一軸配向特性を有する基板の表
面で検出される表面電位極性が、前記一軸配向特性を有
する基板の表面で検出される表面電位極性と同極性であ
る請求項1記載の液晶素子。
11. The surface potential polarity detected on the surface of the substrate having the non-uniaxial orientation property is the same polarity as the surface potential polarity detected on the surface of the substrate having the uniaxial orientation property. Liquid crystal element.
【請求項12】 前記非一軸配向特性を有する基板側の
液晶界面における表面エネルギーが30dyne/cm
以下である請求項1記載の液晶素子。
12. The surface energy at the liquid crystal interface on the substrate side having the non-uniaxial orientation property is 30 dyne / cm.
The liquid crystal element according to claim 1, wherein:
【請求項13】 前記非一軸配向特性を有する基板側の
液晶界面における表面エネルギーが、前記一軸配向特性
を有する基板側の液晶界面における表面エネルギーより
大きいことを特徴とする請求項1記載の液晶素子。
13. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the surface energy at the liquid crystal interface on the substrate side having the non-uniaxial alignment property is larger than the surface energy at the liquid crystal interface on the substrate side having the uniaxial alignment property. .
【請求項14】 前記非一軸配向特性を有する基板側の
液晶界面における表面エネルギーが40dyne/cm
以上である請求項1記載の液晶素子。
14. The surface energy at the liquid crystal interface on the substrate side having the non-uniaxial orientation property is 40 dyne / cm.
The liquid crystal element according to claim 1, which is as described above.
【請求項15】 前記非一軸配向特性を有する基板側に
設けられる膜が、複数の膜からなる積層膜であることを
特徴とする請求項4記載の液晶素子。
15. The liquid crystal element according to claim 4, wherein the film provided on the substrate side having the non-uniaxial orientation property is a laminated film composed of a plurality of films.
【請求項16】 前記積層膜を構成する単層膜が互いに
異なる表面電位を有し、該積層膜の表面電位が、該単層
膜の各表面電位の中間値であることを特徴とする請求項
15記載の液晶素子。
16. The single layer film forming the laminated film has different surface potentials from each other, and the surface potential of the laminated film is an intermediate value of the surface potentials of the single layer film. Item 15. A liquid crystal device according to item 15.
【請求項17】 前記積層膜のうち最も基板側に位置す
る層が、導電性制御不純物が添加された多結晶金属酸化
物、又は導電性制御不純物が添加された多結晶半導体か
らなる膜であることを特徴とする請求項15記載の液晶
素子。
17. The layer located closest to the substrate in the laminated film is a film made of a polycrystalline metal oxide doped with a conductivity control impurity or a polycrystalline semiconductor doped with a conductivity control impurity. The liquid crystal device according to claim 15, wherein the liquid crystal device is a liquid crystal device.
【請求項18】 前記多結晶金属酸化物又は多結晶半導
体からなる膜において、膜厚方向における体積抵抗が1
4 Ωcm〜108 Ωcmの範囲にあり、膜面方向にお
ける体積抵抗が106 Ωcm〜109 Ωcmの範囲にあ
ることを特徴とする請求項17記載の液晶素子。
18. The film made of the polycrystalline metal oxide or polycrystalline semiconductor has a volume resistance of 1 in the film thickness direction.
The liquid crystal device according to claim 17, wherein the liquid crystal device has a volume resistance in the range of 0 4 Ωcm to 10 8 Ωcm and a volume resistance in the film surface direction of 10 6 Ωcm to 10 9 Ωcm.
【請求項19】 前記積層膜のうち最も基板側の層が、
導電性制御不純物が添加された超微粒子を母材中に分散
させてなる膜であることを特徴とする請求項15記載の
液晶素子。
19. The layer closest to the substrate in the laminated film,
The liquid crystal element according to claim 15, wherein the liquid crystal element is a film formed by dispersing ultrafine particles added with a conductivity control impurity in a base material.
【請求項20】 前記超微粒子を母材中に分散させてな
る膜の体積抵抗が、104 Ωcm〜108 Ωcmの範囲
にあることを特徴とする請求項19記載の液晶素子。
20. The liquid crystal device according to claim 19, wherein the volume resistance of the film obtained by dispersing the ultrafine particles in the matrix is in the range of 10 4 Ωcm to 10 8 Ωcm.
【請求項21】 前記非一軸配向特性を有する基板側に
設けられる膜が、複数の異なる材料の混合物からなるこ
とを特徴とする請求項4記載の液晶素子。
21. The liquid crystal device according to claim 4, wherein the film provided on the substrate side having the non-uniaxial orientation property is made of a mixture of a plurality of different materials.
【請求項22】 前記被膜が、体積抵抗が104 Ωcm
〜108 Ωcmの範囲にある膜であることを特徴とする
請求項21記載の液晶素子。
22. The coating has a volume resistance of 10 4 Ωcm.
22. The liquid crystal device according to claim 21, wherein the liquid crystal device is a film in the range of 10 < 8 > [Omega] cm.
【請求項23】 前記被膜が、母材中に粒径30Åない
しは300Åの超微粒子を分散させてなる塗布膜である
ことを特徴とする請求項21記載の液晶素子。
23. The liquid crystal device according to claim 21, wherein the coating film is a coating film in which ultrafine particles having a particle diameter of 30Å or 300Å are dispersed in a base material.
【請求項24】 前記超微粒子が粒径30Å〜150Å
である請求項23記載の液晶素子。
24. The ultrafine particles have a particle size of 30Å to 150Å
24. The liquid crystal element according to claim 23.
【請求項25】 前記母材が、シリカ又はシロキサンポ
リマーである請求項23記載の液晶素子。
25. The liquid crystal device according to claim 23, wherein the base material is silica or a siloxane polymer.
【請求項26】 該被膜の厚さが300Å乃至5000
Åであることを特徴とする請求項21に記載の液晶素
子。
26. The coating has a thickness of 300Å to 5000.
22. The liquid crystal device according to claim 21, wherein the liquid crystal device is Å.
【請求項27】 前記一方の基板には、一軸配向処理が
なされた配向膜が設けられており、該配向膜が複数の有
機高分子材料を混合した材料からなることを特徴とする
請求項21に記載の液晶素子。
27. The one substrate is provided with an alignment film subjected to a uniaxial alignment treatment, and the alignment film is made of a material obtained by mixing a plurality of organic polymer materials. The liquid crystal device according to item 1.
【請求項28】 前記一軸配向特性を有する基板側に該
一軸配向特性をもたせる為の配向膜が設けられており、
該配向膜が、それぞれ単独に用いても一軸配向特性を示
す配向膜となり得る複数の有機高分子材料を混合した材
料からなることを特徴とする請求項1記載の液晶素子。
28. An alignment film for providing the uniaxial orientation characteristic is provided on the substrate side having the uniaxial orientation characteristic,
2. The liquid crystal element according to claim 1, wherein the alignment film is made of a mixture of a plurality of organic polymer materials that can be used as alignment films exhibiting uniaxial alignment characteristics when used alone.
【請求項29】 前記液晶が、カイラルスメクチック相
を呈する液晶であることを特徴とする請求項1記載の液
晶素子。
29. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal is a liquid crystal exhibiting a chiral smectic phase.
【請求項30】 前記液晶がコレステリック相を呈さな
いことを特徴とする請求項29記載の液晶素子。
30. The liquid crystal device according to claim 29, wherein the liquid crystal does not exhibit a cholesteric phase.
【請求項31】 前記液晶が中心核にフルオロカーボン
末端部分及びハイドロカーボン末端部分が結合してなる
構造からなるスメクチック相あるいは潜在的スメクチッ
ク相を示すフッ素含有化合物を少なくとも一種含む液晶
組成物である請求項 記載の液晶素子。
31. A liquid crystal composition comprising at least one fluorine-containing compound having a smectic phase or a latent smectic phase having a structure in which a fluorocarbon end portion and a hydrocarbon end portion are bonded to a central nucleus. The liquid crystal element described.
【請求項32】 前記液晶が強誘電性液晶である請求項
1記載の液晶素子。
32. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal is a ferroelectric liquid crystal.
【請求項33】 前記液晶が反強誘電性液晶である請求
項1記載の液晶素子。
33. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal is an antiferroelectric liquid crystal.
【請求項34】 スイッチング閾値差が±1.0V以下
である請求項1記載の液晶素子。
34. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the switching threshold difference is ± 1.0 V or less.
【請求項35】 前記両基板の層における表面電位の絶
対値がいずれも100mV以下である請求項1記載の液
晶素子。
35. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the absolute values of the surface potentials of the layers of both substrates are 100 mV or less.
【請求項36】 対向する一対の基板間に液晶を挟持
し、一方の基板が液晶分子に対して一軸配向特性を有
し、他方の基板が液晶分子に対し、非一軸配向特性を有
する液晶素子であって、 前記非一軸配向特性を有する側の基板の表面で検出され
る表面電位極性が、前記一軸配向特性を有する側の基板
の表面で検出される表面電位極性と同極性である液晶素
子。
36. A liquid crystal device in which a liquid crystal is sandwiched between a pair of opposed substrates, one substrate having uniaxial alignment characteristics with respect to liquid crystal molecules, and the other substrate having non-uniaxial alignment characteristics with respect to liquid crystal molecules. Wherein the surface potential polarity detected on the surface of the substrate having the non-uniaxial orientation characteristic is the same polarity as the surface potential polarity detected on the surface of the substrate having the uniaxial orientation characteristic. .
【請求項37】 前記非一軸配向特性を有する基板側
に、該基板側の表面電位極性を調整するための膜を設け
ることを特徴とする請求項36記載の液晶素子。
37. The liquid crystal device according to claim 36, wherein a film for adjusting the surface potential polarity on the substrate side is provided on the substrate side having the non-uniaxial orientation property.
【請求項38】 前記非一軸配向特性を有する基板側に
設けられる膜が、体積抵抗が104 Ωcm〜108 Ωc
mの範囲にある膜であることを特徴とする請求項36記
載の液晶素子。
38. The film provided on the substrate side having the non-uniaxial orientation property has a volume resistance of 10 4 Ωcm to 10 8 Ωc.
37. The liquid crystal element according to claim 36, which is a film in the range of m.
【請求項39】 前記非一軸配向特性を有する基板側に
設けられる膜が、母材中に超微粒子を分散させてなる塗
布膜であることを特徴とする請求項36記載の液晶素
子。
39. The liquid crystal device according to claim 36, wherein the film provided on the substrate side having the non-uniaxial orientation property is a coating film in which ultrafine particles are dispersed in a base material.
【請求項40】 前記非一軸配向特性を有する基板側に
設けられる膜が、複数の膜からなる積層膜であることを
特徴とする請求項37記載の液晶素子。
40. The liquid crystal device according to claim 37, wherein the film provided on the substrate side having the non-uniaxial orientation property is a laminated film composed of a plurality of films.
【請求項41】 前記積層膜を構成する単層膜が互いに
異なる表面電位を有し、該積層膜の表面電位が、該単層
膜の各表面電位の中間値であることを特徴とする請求項
40記載の液晶素子。
41. The single layer film constituting the laminated film has different surface potentials from each other, and the surface potential of the laminated film is an intermediate value of the surface potentials of the single layer film. Item 40. A liquid crystal device according to item 40.
【請求項42】 前記積層膜のうち最も基板側に位置す
る相が、導電性制御不純物が添加された多結晶金属酸化
物、又は導電性制御不純物が添加された多結晶半導体か
らなる膜であることを特徴とする請求項40記載の液晶
素子。
42. The phase closest to the substrate in the laminated film is a film made of a polycrystalline metal oxide doped with a conductivity control impurity or a polycrystalline semiconductor doped with a conductivity control impurity. 41. The liquid crystal device according to claim 40, wherein
【請求項43】 前記液晶が、カイラルスメクチック相
を呈する液晶であることを特徴とする請求項36のいず
れかに記載の液晶素子。
43. The liquid crystal device according to claim 36, wherein the liquid crystal is a liquid crystal exhibiting a chiral smectic phase.
【請求項44】 前記液晶が、降温下で、等方相、スメ
クチック相、カイラルスメクチックC相の順で相転移す
ることを特徴とする請求項43記載の液晶素子。
44. The liquid crystal device according to claim 43, wherein the liquid crystal undergoes a phase transition in the order of an isotropic phase, a smectic phase, and a chiral smectic C phase at a lowered temperature.
【請求項45】 前記一軸配向特性を有する基板側に
は、高分子膜を一軸配向処理してなる配向制御膜が設け
られることを特徴とする請求項36に記載の液晶素子。
45. The liquid crystal device according to claim 36, wherein an alignment control film formed by uniaxially aligning a polymer film is provided on the substrate side having the uniaxial alignment property.
【請求項46】 前記一軸配向特性を有する側の表面で
検出される表面電位と、前記一軸配向特性を有する側の
基板表面で検出される表面電位との差の絶対値が100
mV以下であることを特徴とする請求項36記載の液晶
素子。
46. The absolute value of the difference between the surface potential detected on the surface having the uniaxial orientation characteristic and the surface potential detected on the substrate surface having the uniaxial orientation characteristic is 100.
37. The liquid crystal element according to claim 36, which has a voltage of mV or less.
【請求項47】 前記両基板における表面電位の絶対値
が夫々100mV以下である請求項36記載の液晶素
子。
47. The liquid crystal element according to claim 36, wherein the absolute values of the surface potentials of the both substrates are 100 mV or less, respectively.
【請求項48】 スイッチング閾値差の絶対値が1.0
V以下である請求項36記載の液晶素子。
48. The absolute value of the switching threshold difference is 1.0.
37. The liquid crystal element according to claim 36, which is V or less.
【請求項49】 対向する一対の基板間に液晶を挟持
し、一方の基板が液晶分子に対して一軸配向特性を有
し、他方の基板が液晶分子に対して非一軸配向特性を有
する液晶素子であって、 少なくとも非一軸配向特性を有する基板側に、体積抵抗
が104 Ωcm〜108 Ωcmの範囲にある膜が設けら
れている液晶素子。
49. A liquid crystal device in which liquid crystal is sandwiched between a pair of opposed substrates, one substrate having uniaxial alignment characteristics with respect to liquid crystal molecules and the other substrate having non-uniaxial alignment characteristics with respect to liquid crystal molecules. A liquid crystal element in which a film having a volume resistance in the range of 10 4 Ωcm to 10 8 Ωcm is provided on at least the substrate side having non-uniaxial orientation characteristics.
【請求項50】 前記体積抵抗が104 Ωcm〜108
Ωcmの範囲にある膜が設けられた非一軸配向特性を有
する基板側の液晶界面における液滴接触角により測定し
た表面エネルギーが、前記一軸配向特性を有する基板側
の液晶界面における液滴接触角により測定した表面エネ
ルギー以上である請求項49記載の液晶素子。
50. The volume resistance is 10 4 Ωcm to 10 8
The surface energy measured by the droplet contact angle at the liquid crystal interface on the substrate side having the non-uniaxial orientation property provided with the film in the range of Ωcm is determined by the droplet contact angle at the liquid crystal interface on the substrate side having the uniaxial orientation property. The liquid crystal element according to claim 49, which has a measured surface energy or more.
【請求項51】 前記非一軸配向特性を有する基板に設
けられた体積抵抗が104 Ωcm〜108 Ωcmの範囲
にある膜が、塗布膜である請求項49記載の液晶素子。
51. The liquid crystal device according to claim 49, wherein the film having a volume resistance in the range of 10 4 Ωcm to 10 8 Ωcm provided on the substrate having the non-uniaxial orientation property is a coating film.
【請求項52】 前記塗布膜が200Å以上の凹凸を有
することを特徴とする請求項51記載の液晶素子。
52. The liquid crystal element according to claim 51, wherein the coating film has irregularities of 200 Å or more.
【請求項53】 前記塗布膜が母材中に粒径30〜30
0Åの導電性微粒子を分散させたものであることを特徴
とする請求項51記載の液晶素子。
53. The coating film has a particle size of 30 to 30 in the base material.
52. The liquid crystal device according to claim 51, wherein 0Å conductive fine particles are dispersed.
【請求項54】 前記導電性微粒子を分散させる母材
が、シロキサンポリマーであることを特徴とする請求項
53記載の液晶素子。
54. The liquid crystal device according to claim 53, wherein the base material in which the conductive fine particles are dispersed is a siloxane polymer.
【請求項55】 少なくとも非一軸配向特性を有する基
板側において、体積抵抗が104 Ωcm〜108 Ωcm
の範囲にある膜の直下の層として、膜厚方向測定時の体
積抵抗が104 Ωcm〜108 Ωcmの範囲にある無機
膜を設けることを特徴とする請求項49に記載の液晶素
子。
55. The volume resistance is at least 10 4 Ωcm to 10 8 Ωcm on the side of the substrate having at least non-uniaxial orientation characteristics.
50. The liquid crystal element according to claim 49, wherein an inorganic film having a volume resistance in the film thickness direction measurement of 10 4 Ωcm to 10 8 Ωcm is provided as a layer immediately below the film having the range of 5).
【請求項56】 前記一軸配向特性を有する基板におい
て、基板上に体積抵抗が104 Ωcm〜108 Ωcmの
範囲にある配向制御層が設けられている請求項49に記
載の液晶素子。
56. The liquid crystal element according to claim 49, wherein in the substrate having the uniaxial orientation property, an orientation control layer having a volume resistance in the range of 10 4 Ωcm to 10 8 Ωcm is provided on the substrate.
【請求項57】 前記液晶がカイラルスメクチック相を
呈する請求項49記載の液晶素子。
57. The liquid crystal device according to claim 49, wherein the liquid crystal exhibits a chiral smectic phase.
【請求項58】 前記液晶が降温下で等方相、スメクチ
ックA相、カイラルスメクチック相の順で相転移する請
求項49記載の液晶素子。
58. The liquid crystal device according to claim 49, wherein the liquid crystal undergoes a phase transition in the order of an isotropic phase, a smectic A phase, and a chiral smectic phase when the temperature is lowered.
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