JPH1090697A - Production of liquid crystal element - Google Patents

Production of liquid crystal element

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JPH1090697A
JPH1090697A JP26561896A JP26561896A JPH1090697A JP H1090697 A JPH1090697 A JP H1090697A JP 26561896 A JP26561896 A JP 26561896A JP 26561896 A JP26561896 A JP 26561896A JP H1090697 A JPH1090697 A JP H1090697A
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JP
Japan
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liquid crystal
phase
temperature
fine particles
chiral nematic
Prior art date
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Pending
Application number
JP26561896A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Fujioka
隆之 藤岡
Nobue Kataoka
延江 片岡
Keiichi Nito
敬一 仁藤
Akio Yasuda
章夫 安田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH1090697A publication Critical patent/JPH1090697A/en
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve injection property and dispensability of a liquid crystal and to uniformly obtain a voltage-transmittance curve with high linearity all over the plane by injecting a liquid crystal between a pair of substrates, cooling the liquid crystal to the temp. to show a chiral smectic C phase and then increasing the temp. to show a chiral nematic phase. SOLUTION: A liquid crystal is injected between a pair of substrates at the temp. at which the liquid crystal shows N* (chiral nematic phase) (an arrow I), cooled to the temp. at which the liquid crystal shows SmC* (chiral smectic C phase) (an arrow II) after injection, and then further heated to the temp. at which the liquid crystal shows N* (chiral nematic phase) (an arrow III). Therefore, by injecting the liquid crystal while viscosity of the liquid crystal is maintained to a certain degree, dispersibility of a component such as fine particles in the liquid crystal is increased. By heating the liquid crystal to N* after cooling to SmC*, reorientation of the liquid crystal can be effectively performed and uniform orientation can be obtd. for the whole plane. Thus, characteristics with good linearity and easy controlling of gradation can be obtd.

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、一対の基体間に液
晶が配されており、この液晶をスイッチングするための
しきい値電圧の異なる領域が微細に分布している液晶素
子(例えば液晶表示素子又は液晶ディスプレイ)の製造
方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal device (for example, a liquid crystal display) in which liquid crystal is disposed between a pair of substrates and regions having different threshold voltages for switching the liquid crystal are finely distributed. Element or a liquid crystal display).

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶をディスプレイに用いた液晶ディス
プレイ(LCD)は、低消費電力で薄型軽量であるとい
う特長を有しており、これを生かして、時計、電卓から
コンピューターディスプレイ、テレビジョン受像機(T
V)へと応用が進んでいる。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display (LCD) using a liquid crystal as a display has features of low power consumption, thinness and light weight, and taking advantage of this, from a clock and a calculator to a computer display and a television receiver. (T
Application to V) is progressing.

【0003】こうしたLCDにおいて液晶として、従来
は、ネマチック液晶を使用していた。しかしながら、ネ
マチック液晶の限界としては、応答速度が遅く、単純マ
トリックス駆動では、ツイストネマチック液晶(TN)
で100ライン、スーパーツイストネマチック液晶(S
TN)でも240ラインが限界であり、またアクティブ
マトリックス駆動では、用いる薄膜トランジスタ(TF
T)による高価格化を考え合わせると、大画面化は難し
い等の問題点がある。
Conventionally, a nematic liquid crystal has been used as a liquid crystal in such an LCD. However, as a limit of the nematic liquid crystal, the response speed is slow, and the twisted nematic liquid crystal (TN)
With 100 lines, super twisted nematic liquid crystal (S
TN) also has a limit of 240 lines, and in active matrix driving, the thin film transistor (TF) used
Considering the high price by T), there is a problem that it is difficult to enlarge the screen.

【0004】一方、強誘電性液晶(FLC:ferroelect
ric liquid crystal) を表示素子に応用しようとする研
究開発は、活発に進められてきている。FLCについて
は、1975年にメイヤーによって、はじめて強誘電性
液晶が合成され、また1980年にクラーク、ラガワー
ルによって、電界によりドメイン反転が可能な表面安定
化強誘電性液晶が発明された。FLCは、分子自身に永
久双極子モーメントを分子の長軸に対して垂直に有し、
自発分極を持ち、電界によりスイッチング可能な液晶の
ことであり、これを用いたFLCディスプレイは、主と
して次の(1)〜(3)の特徴を有する優れたものであ
る。
On the other hand, ferroelectric liquid crystal (FLC: ferroelect
R & D to apply ric liquid crystal to display devices has been actively pursued. Regarding FLC, a ferroelectric liquid crystal was first synthesized by Meyer in 1975, and a surface-stabilized ferroelectric liquid crystal capable of domain inversion by an electric field was invented in 1980 by Clark and Lagaard. FLC has a permanent dipole moment in the molecule itself, perpendicular to the long axis of the molecule,
A liquid crystal having spontaneous polarization and switchable by an electric field. An FLC display using the liquid crystal is an excellent one having mainly the following features (1) to (3).

【0005】(1)スイッチング速度がμ秒オーダであ
り、TN液晶表示に比較して1000倍も高速に応答
し、高速応答性に優れている。 (2)分子配列に基本的にねじれ構造がなく、視野角依
存性が少ない。 (3)電源をオフしても画像が保持され、画像にメモリ
性があり、ハイビジョンにも対応できる1000本以上
の走査線に対しても単純マトリックス駆動が可能であ
る。
(1) The switching speed is on the order of microseconds, the response is 1000 times faster than that of the TN liquid crystal display, and the high-speed response is excellent. (2) There is basically no twist structure in the molecular arrangement, and there is little viewing angle dependence. (3) Even if the power is turned off, the image is retained, the image has memory properties, and simple matrix driving is possible even for 1000 or more scanning lines that can support high definition.

【0006】従って、FLCディスプレイは、高精細、
低コスト化、大画面化という性能を追求できるディスプ
レイである。
Accordingly, the FLC display has a high definition,
It is a display that can pursue the performance of low cost and large screen.

【0007】このようなFLCディスプレイ(強誘電性
液晶表示素子)は、例えば図9及び図10に概略的に示
すような構造からなっている。まず、透明ガラス基板
(コーニング7059、0.7mm厚)1a、1b上に
透明電極(100Ω/□のITO:Indium tin oxide)
2a、2bが設けられている。これらの透明電極はエッ
チングによりストライプ状にパターニングされ、互いに
マトリックス状に交差したデータ電極2aと走査電極2
bに形成されている。
Such an FLC display (ferroelectric liquid crystal display element) has a structure as schematically shown in FIGS. 9 and 10, for example. First, a transparent electrode (100 Ω / □ ITO: Indium tin oxide) is formed on a transparent glass substrate (Corning 7059, 0.7 mm thick) 1a, 1b.
2a and 2b are provided. These transparent electrodes are patterned into stripes by etching, and the data electrodes 2a and the scan electrodes 2 which intersect each other in a matrix form.
b.

【0008】各透明電極2a、2b上には、液晶配向膜
としてSiOの斜方蒸着膜3a、3bが形成されてい
る。SiOの斜方蒸着膜の形成においては、真空蒸着装
置内に、SiO蒸着源から鉛直上に基板を配し、鉛直の
線と基板法線のなす角度を85度として設置する。Si
Oを基板温度170℃で真空蒸着後、300℃、1時間
の焼成を行う。
On the transparent electrodes 2a, 2b, obliquely deposited SiO films 3a, 3b are formed as liquid crystal alignment films. In forming an obliquely deposited SiO film, a substrate is disposed vertically from a SiO deposition source in a vacuum deposition apparatus, and an angle between a vertical line and a substrate normal is set to 85 degrees. Si
After vacuum deposition of O at a substrate temperature of 170 ° C., baking is performed at 300 ° C. for 1 hour.

【0009】このようにして作製した配向膜付きの一対
の基板1a、1bは、そのデータ電極2a側と走査電極
2b側の配向処理方向が対向面で反平行となり、かつデ
ータ電極2aと走査電極2bの電極配列が直交するよう
に組まれる。スペーサとして、目的ギャップ長に応じた
ガラスビーズ(真し球:直径0.8〜3.0μm(触媒
化成工業(株)製))4が用いられている。ここでは、
配向処理方向を反平行に組んだが、平行に組んでも構わ
ない。
In the pair of substrates 1a and 1b provided with the alignment film thus manufactured, the alignment directions of the data electrode 2a and the scanning electrode 2b are antiparallel on opposite surfaces, and the data electrode 2a and the scanning electrode 2b are opposite to each other. 2b are arranged so that the electrode arrangement is orthogonal. As the spacer, glass beads (straightening sphere: 0.8 to 3.0 μm in diameter (manufactured by Catalyst Chemical Industry Co., Ltd.)) 4 corresponding to the target gap length are used. here,
Although the orientation processing directions are set antiparallel, they may be set parallel.

【0010】スペーサ4は、透明基板1a、1bの大き
さにより、小さい面積の場合は周囲を接着するシール材
(UV硬化型の接着剤(フォトレック:セキスイ化学
(株)製))6中に0.3wt%程度分散させることに
より、基板間のギャップを制御する。基板面積が大きい
場合には、上記真し球を基板上に平均密度で100個/
mm2 散布したのち、ギャップをとり、液晶の注入孔を
確保してシール剤6でセル周囲を接着する。
According to the size of the transparent substrates 1a and 1b, the spacer 4 is provided in a sealing material (UV-curable adhesive (Photorec: manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.)) 6 which adheres to the periphery when the area is small. By dispersing about 0.3 wt%, the gap between the substrates is controlled. When the substrate area is large, the above-mentioned straightening spheres have an average density of 100 pieces / ball on the substrate.
After spraying mm 2 , a gap was formed, a liquid crystal injection hole was secured, and the periphery of the cell was bonded with a sealant 6.

【0011】一対の基板1a−1b間には、例えば強誘
電性液晶(チッソ社製のCS−1014)5を等方相温
度で超音波ホモジナイザを用いて均一に分散させた液晶
組成物が注入されている。この強誘電性液晶組成物は等
方相温度あるいはカイラルネマチック相温度のように流
動性を示す状態で減圧下で注入される。液晶注入後は、
徐冷され、注入孔周囲のガラス基板上の液晶が除去され
たのち、エポキシ系の接着剤で封止され、FLCディス
プレイ11が作製される。
A liquid crystal composition in which, for example, a ferroelectric liquid crystal (CS-1014 manufactured by Chisso Corporation) 5 is uniformly dispersed at an isotropic phase temperature using an ultrasonic homogenizer is injected between the pair of substrates 1a-1b. Have been. This ferroelectric liquid crystal composition is injected under reduced pressure in a state showing fluidity such as an isotropic phase temperature or a chiral nematic phase temperature. After liquid crystal injection,
After slowly cooling and removing the liquid crystal on the glass substrate around the injection hole, the liquid crystal is sealed with an epoxy-based adhesive, and the FLC display 11 is manufactured.

【0012】このFLCディスプレイ11の駆動方式と
しては、X−Yマトリクス方式を使用する。1H(1水
平走査時間又は1ライン選択時間)は63.5μsであ
り、電圧はバイポーラで印加するため、各選択パルスは
63.5/2μs幅となる。ROW側(電極2b)から
はしきい値であるセレクトパルスを印加し、COLUM
N側(電極2a)からはデータパルスを印加する。
As a driving method of the FLC display 11, an XY matrix method is used. 1H (one horizontal scanning time or one line selection time) is 63.5 μs, and since the voltage is applied in a bipolar manner, each selection pulse has a width of 63.5 / 2 μs. From the ROW side (electrode 2b), a select pulse which is a threshold is applied, and COLUM
A data pulse is applied from the N side (electrode 2a).

【0013】ところが、FLCディスプレイは上記の優
れた特長を有してはいるが、階調表示が難しいことが課
題として挙げられていた。即ち、従来の双安定モードを
用いた強誘電性液晶表示は2状態のみ安定であることか
ら、ビデオ等の階調表示には不適当であるとされてき
た。これは特に、配向膜との相互作用により螺旋構造を
解かれた、いわゆる表面安定化強誘電性液晶において顕
著であり、2状態のみしか安定状態が存在せず、白黒の
2値表示のみである。
However, although the FLC display has the above-mentioned excellent features, it has been pointed out that it is difficult to display gradations. That is, the conventional ferroelectric liquid crystal display using the bistable mode is stable only in two states, and thus has been considered to be unsuitable for gradation display of video or the like. This is particularly remarkable in a so-called surface-stabilized ferroelectric liquid crystal in which the helical structure has been broken by the interaction with the alignment film. Only two states have a stable state, and only black and white binary display is performed. .

【0014】即ち、従来の強誘電性液晶素子(例えば表
面安定化強誘電性液晶素子)は、外部印加電界E(Ps
は自発分極)に対して分子Mの配向方向が図11に示す
ように状態1と状態2の二つの状態間をスイッチングす
る。この分子配向の変化は、液晶素子を直交する偏光板
間に設置することによって透過率の変化として現れ、図
12のように印加電界に対して透過率がしきい値電圧V
thで0%から100%に急峻に変化する。この透過率が
変化する電圧幅は一般的に1V以下である。さらに、V
thがセルギャップの微小な変動によって変化する。従っ
て、従来のFLC液晶素子では、透過率−印加電圧のカ
ーブに安定な電圧幅を持たせることが困難であり、電圧
制御による階調表示は困難若しくは不可能である。
That is, a conventional ferroelectric liquid crystal element (for example, a surface-stabilized ferroelectric liquid crystal element) has an externally applied electric field E (Ps
(Spontaneous polarization), the orientation direction of the molecule M switches between two states, State 1 and State 2, as shown in FIG. This change in molecular orientation appears as a change in transmittance when the liquid crystal element is placed between orthogonal polarizing plates. As shown in FIG.
It changes sharply from 0% to 100% at th . The voltage width at which the transmittance changes is generally 1 V or less. Furthermore, V
th changes due to a small change in the cell gap. Therefore, in a conventional FLC liquid crystal element, it is difficult to provide a stable voltage range in a curve of transmittance-applied voltage, and it is difficult or impossible to perform gradation display by voltage control.

【0015】このため、サブピクセルを設けて画素面積
を調節することにより階調を行う方法(面積階調法)
や、強誘電性液晶の高速スイッチング性を利用して1フ
ィールドの間にスイッチングを繰り返すことにより階調
を行う方法(タイムシーケンシャル又はタイムインテグ
レーション階調法)などの方法が提案されている。しか
し、これらの方法では、未だ階調表示が不十分であると
いう問題がある。
Therefore, a method of performing gradation by providing sub-pixels and adjusting the pixel area (area gradation method)
Further, a method such as a method of performing gray scale by repeating switching during one field by utilizing a high-speed switching property of ferroelectric liquid crystal (time sequential or time integration gray scale method) has been proposed. However, these methods have a problem that gradation display is still insufficient.

【0016】面積階調法の場合、1つの画素(ピクセ
ル)を分割することにより、一画素分の面積をコントロ
ールし、中間調を表示するものである。しかしながら、
この方法でTV等に必要とされる64階調や256階調
を表示しようとすると、1つのピクセルをそれぞれ、6
分割、8分割に画素分割することが必要となる。
In the area gradation method, by dividing one pixel (pixel), the area of one pixel is controlled and halftone is displayed. However,
In order to display 64 gray scales or 256 gray scales required for a TV or the like by this method, one pixel is set to 6 pixels.
It is necessary to divide the pixel into eight and eight.

【0017】従って、実際に、この6分割、8分割の画
素分割を行おうとすると、配線がそれだけ増加すること
になり、実装や駆動回路が複雑(6分割ならば6倍、8
分割ならば8倍に外部接続本数が増す)化する。このた
め、1つのピクセルに必要な面積が制限され、高精細表
示には不向きであり、分割数が増すと画像に周期性が生
じ、画質が低下する。
Therefore, when the pixel division of the six divisions and the eight divisions is actually performed, the number of wirings increases accordingly, and the mounting and the driving circuit are complicated (six times, eight times if the six divisions).
If it is divided, the number of external connections increases eight times). For this reason, the area required for one pixel is limited, which is not suitable for high-definition display. When the number of divisions increases, periodicity occurs in the image, and the image quality deteriorates.

【0018】タイムシーケンシャル階調法の場合は、強
誘電性液晶の高速応答性を生かして、1フィールドの間
にn回白黒でスイッチングすることにより、2n レベル
の階調表示ができることになる。しかしながら、パッシ
ブマトリックス(単純マトリックス)で駆動する場合
に、1ラインに割り当てられる時間は制限されており、
例えば、NTSC信号でのビデオ表示を行う場合には、
インターレースを行っているので、走査線の本数が25
6本であるならば、1つのラインに割り当てられる1H
は、63μ秒となる。電気分解を避けるために、バイポ
ーラパルスを用いると、パルス幅は30μ秒である。
In the case of the time-sequential gradation method, by utilizing the high-speed response of the ferroelectric liquid crystal, by switching black and white n times during one field, 2 n -level gradation display can be performed. However, when driving with a passive matrix (simple matrix), the time allocated to one line is limited,
For example, when performing video display with an NTSC signal,
Since interlacing is performed, the number of scanning lines is 25
If it is 6, 1H assigned to one line
Is 63 μs. If bipolar pulses are used to avoid electrolysis, the pulse width is 30 μs.

【0019】従って、タイムシーケンシャルを行うため
には、この30μ秒の間にn回スイッチングを行わなけ
ればならない。しかし、温度が下がると、粘性の増加が
起こり、応答速度は低減するという傾向を持つので、広
い温度範囲で例えば6回以上のスイッチングを実現する
ためには、5μ秒以下の応答速度を広い温度範囲に亘っ
て実現しなければならないことになる。これは、非常に
困難であることは明らかである。
Therefore, in order to perform the time sequential operation, the switching must be performed n times during this 30 μsec. However, when the temperature decreases, the viscosity increases, and the response speed tends to decrease. Therefore, in order to realize, for example, six or more switching operations in a wide temperature range, the response speed of 5 μsec or less is set to a wide temperature range. It must be realized over a range. This is obviously very difficult.

【0020】そこで、画素毎にアナログ階調表示を行う
方法として、一つの画素内で対向電極間の距離を変化さ
せたり、対向電極間に形成した誘電性層の厚みを変化さ
せることにより局所的に電界強度勾配をつける方法や、
対向電極の材質を変えることにより電圧勾配をつけるこ
とが提案されている。
Therefore, as a method of performing analog gray scale display for each pixel, a local distance is changed by changing a distance between opposing electrodes in one pixel or changing a thickness of a dielectric layer formed between opposing electrodes. How to create an electric field strength gradient in
It has been proposed to provide a voltage gradient by changing the material of the counter electrode.

【0021】しかしながら、実用レベルのアナログ階調
表示特性を有する液晶表示素子を製造することは、工程
的にも繁雑となり、また、製造条件のコントロールも非
常に困難となり、更に製造コストが高いという問題があ
った。
However, the production of a liquid crystal display device having a practical level of analog gradation display characteristics is complicated in terms of steps, the control of the production conditions becomes very difficult, and the production cost is high. was there.

【0022】上述した問題点に対して、一対の基板の対
向面上に電極層が形成されている液晶表示素子におい
て、一つの画素内の液晶に印加される実効電界強度に分
布を持たせて、一つの画素内で液晶の双安定状態の間の
スイッチングのためのしきい値電圧幅を広げることによ
りアナログ階調表示を達成できることが見出され、本出
願人によって特願平5−262951号として既に提示
している(これを以下、先願発明と称する)。
In order to solve the above-mentioned problem, in a liquid crystal display element in which an electrode layer is formed on the opposing surfaces of a pair of substrates, the effective electric field applied to the liquid crystal in one pixel has a distribution. It has been found that analog gray scale display can be achieved by widening the threshold voltage width for switching between liquid crystal bistable states in one pixel, and Japanese Patent Application No. 5-262951 by the present applicant. (This is hereinafter referred to as the prior invention).

【0023】この先願発明によれば、上記の「しきい値
電圧幅を広げる」ために、強誘電性液晶中に酸化チタン
等の超微粒子を添加、分散させる方法がとられている。
この超微細粒子の添加によって、一つの画素内におい
て、しきい値電圧(Vth)の異なる微細な領域(マイク
ロドメイン)が発現し、印加電圧の大きさに応じてマイ
クロドメインの透過率が変化するため、透過率が急峻に
変化するのではなく、比較的緩やかな変化を示し、アナ
ログ階調表示が可能となるのである。そして、一つのド
メイン内では、液晶分子が双安定であると、メモリ機能
を有し、しきい値電圧の異なるμmオーダのドメインか
ら一画素が形成されることから、連続階調表示が可能と
なる。
According to the invention of the prior application, a method of adding and dispersing ultra-fine particles such as titanium oxide in a ferroelectric liquid crystal is used to increase the threshold voltage range.
By the addition of the ultrafine particles, fine regions (micro domains) having different threshold voltages (V th ) are developed in one pixel, and the transmittance of the micro domains changes according to the magnitude of the applied voltage. Therefore, the transmittance does not change steeply, but shows a relatively gradual change, and analog gray scale display becomes possible. In one domain, if the liquid crystal molecules are bistable, they have a memory function, and one pixel is formed from a domain on the order of μm having a different threshold voltage, so that continuous gradation display is possible. Become.

【0024】こうした微粒子含有の強誘電性液晶素子を
製造するに際しては、透明電極及び配向膜をこの順に設
けた一対の基板を所定の間隙を置いて対向配置して構成
した液晶セル(空セル)内へ、微粒子含有の強誘電性液
晶を、この液晶が等方相(Iso)を示す温度で注入す
る方法がある。
In manufacturing such a ferroelectric liquid crystal element containing fine particles, a liquid crystal cell (empty cell) is constituted by arranging a pair of substrates provided with a transparent electrode and an alignment film in this order, with a predetermined gap therebetween. There is a method in which a ferroelectric liquid crystal containing fine particles is injected at a temperature at which the liquid crystal exhibits an isotropic phase (Iso).

【0025】この注入方法によれば、図13に示すよう
に、微粒子含有強誘電性液晶をこの液晶が等方相(Is
o)を示す温度で液晶セル内に注入し(矢印V)、目的
状態であるカイラルスメクチックC相に冷却する(矢印
VI)。
According to this injection method, as shown in FIG. 13, the ferroelectric liquid crystal containing fine particles is converted into an isotropic phase (Is
o) Inject into the liquid crystal cell at the temperature shown (arrow V) and cool to the chiral smectic C phase which is the target state (arrow)
VI).

【0026】しかしながら、この注入方法のように、微
粒子含有強誘電性液晶を等方相(Iso)を示す温度で
液晶セル内に注入すると、等方相(Iso)を示す温度
では液晶の粘性が低く、多くの場合には、液晶と微粒子
との比重が互いに異なるために、微粒子の沈澱や凝集等
が起こり易く、注入時に微粒子の分散性が悪化すること
がある。
However, when the ferroelectric liquid crystal containing fine particles is injected into the liquid crystal cell at a temperature showing the isotropic phase (Iso) as in this injection method, the viscosity of the liquid crystal becomes low at the temperature showing the isotropic phase (Iso). In many cases, since the specific gravities of the liquid crystal and the fine particles are different from each other, precipitation and aggregation of the fine particles are likely to occur, and the dispersibility of the fine particles may be deteriorated at the time of injection.

【0027】また、図13に示すように、微粒子含有強
誘電性液晶をこの液晶がカイラルネマチック相を示す温
度で液晶セル内に注入し(矢印VII)、再配向のために等
方相(Iso)を示す温度に昇温した(矢印VIII)後、
目的状態であるカイラルスメクチックC相に冷却する
(矢印IX)方法もある。
As shown in FIG. 13, a ferroelectric liquid crystal containing fine particles is injected into a liquid crystal cell at a temperature at which the liquid crystal exhibits a chiral nematic phase (arrow VII), and an isotropic phase (Iso) is obtained for reorientation. ) (Arrow VIII),
There is also a method of cooling to the chiral smectic C phase which is the target state (arrow IX).

【0028】この注入方法では、液晶をカイラルネマチ
ック相で注入する際に液晶分子の流動配向(流動方向に
沿った配向になること)が生じ易く、配向膜による配向
方向と一致しないことがあるから、注入後に再配向のた
めに等方相(Iso)を示す温度に昇温しているが、こ
の昇温によって、電圧−透過率曲線のグレーレベル(階
調表示レベル)において、ツイスト(ねじれ)構造を持
つドメインが発生する場合がある。このために、電圧−
透過率曲線における線形性が損なわれ、かつ、色純度の
低下が生じることがある。しかも、注入後に、等方相を
示す温度へ昇温しているため、上記した理由から、微粒
子の分散性が劣化し易い。
In this injection method, when the liquid crystal is injected in a chiral nematic phase, the liquid crystal molecules tend to flow (become aligned along the flow direction) and may not coincide with the alignment direction of the alignment film. After the injection, the temperature is raised to a temperature indicating an isotropic phase (Iso) for reorientation. This temperature increase causes a twist (twist) in the gray level (gradation display level) of the voltage-transmittance curve. A domain with a structure may occur. For this, the voltage-
The linearity of the transmittance curve may be lost, and the color purity may be reduced. In addition, since the temperature is raised to a temperature showing an isotropic phase after the injection, the dispersibility of the fine particles is likely to be deteriorated for the above-described reason.

【0029】また、上記した2種の注入方法のいずれに
おいても、等方相に昇温されるために微粒子の分散性が
劣化すると同時に、等方相からカイラルネマチック相を
経てカイラルスメクチック相へと相転移する過程を通る
ために、配向が不十分な部分があるとこれがそのまま欠
陥として残ってドメイン自体のしきい値電圧が不安定と
なり、ばらつきが生じ易くなる。これらの原因によっ
て、電圧−透過率曲線の線形性が損なわれるのである。
In either of the two injection methods described above, the dispersibility of the fine particles is deteriorated because the temperature is raised to the isotropic phase, and at the same time, the isotropic phase is converted into the chiral smectic phase through the chiral nematic phase. If there is a portion with insufficient orientation due to the phase transition process, this remains as a defect as it is, and the threshold voltage of the domain itself becomes unstable, which tends to cause variation. These causes the linearity of the voltage-transmittance curve to be impaired.

【0030】[0030]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、一対
の基体間に液晶が配されており、前記液晶をスイッチン
グするためのしきい値電圧の異なる領域が微細に分布し
ている液晶素子において、液晶の注入性及び分散性を向
上させ、全面で均一な線形性の高い電圧−透過率曲線を
得ることのできる液晶素子の製造方法を提供することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a liquid crystal device in which liquid crystal is disposed between a pair of substrates and regions having different threshold voltages for switching the liquid crystal are finely distributed. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a liquid crystal element capable of improving the injectability and dispersibility of liquid crystal and obtaining a highly uniform voltage-transmittance curve over the entire surface.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、一対の
基体間に液晶が配されており、この液晶をスイッチング
するためのしきい値電圧の異なる領域が微細に分布して
いる液晶素子を製造するに際し、カイラルネマチック相
を示す温度で前記一対の基体間に前記液晶を注入した
後、カイラルスメクチックC相を示す温度まで冷却し、
更にカイラルネマチック相を示す温度まで昇温する、液
晶素子の製造方法(以下、本発明の製造方法と称す
る。)に係るものである。
That is, according to the present invention, there is provided a liquid crystal device in which liquid crystal is disposed between a pair of substrates, and regions having different threshold voltages for switching the liquid crystal are finely distributed. In producing, after injecting the liquid crystal between the pair of substrates at a temperature indicating a chiral nematic phase, cooled to a temperature indicating a chiral smectic C phase,
The present invention further relates to a method for producing a liquid crystal element (hereinafter, referred to as a production method of the present invention) in which the temperature is raised to a temperature at which a chiral nematic phase is exhibited.

【0032】本発明の製造方法によれば、図1に例示す
るように、液晶をこの液晶がN* (カイラルネマチック
相)を示す温度で一対の基体間に注入し(矢印I)、注
入終了後にSmC* (カイラルスメクチックC相)を示
す温度まで冷却し(矢印II)、更にN* (カイラルネマ
チック相)を示す温度まで昇温する(矢印III)ので、液
晶の粘性がある程度保持された状態での液晶の注入によ
って、液晶中の微粒子等の成分の分散性を向上させるこ
とができ、またSmC* への冷却後にN* へ昇温してい
るため、液晶の再配向を効果的に行え、等方相を経ない
こともあって、均一な配向性を全面において実現でき、
階調表示レベルでのツイスト構造の発生を抑制して、線
形性が良く、階調制御が容易な特性を得ることができ
る。
According to the manufacturing method of the present invention, as shown in FIG. 1, a liquid crystal is injected between a pair of substrates at a temperature at which the liquid crystal shows N * (chiral nematic phase) (arrow I), and the injection is completed. Thereafter, the liquid crystal is cooled to a temperature showing SmC * (chiral smectic C phase) (arrow II) and further heated to a temperature showing N * (chiral nematic phase) (arrow III), so that the viscosity of the liquid crystal is maintained to some extent. The dispersibility of components such as fine particles in the liquid crystal can be improved by injecting the liquid crystal in the liquid crystal, and since the temperature is raised to N * after cooling to SmC * , the liquid crystal can be effectively realigned. , Because it does not pass through the isotropic phase, uniform orientation can be realized over the entire surface,
It is possible to suppress the occurrence of the twist structure at the gradation display level, and obtain characteristics with good linearity and easy gradation control.

【0033】本発明の製造方法においては、液晶の注入
終了後、カイラルスメクチックC相を示す温度まで冷却
する際の冷却速度は、0.1〜10℃/minとするこ
とが好ましい。そして、カイラルスメクチックC相から
カイラルネマチック相へ昇温する際の昇温速度は、0.
5〜100℃/minとすることが望ましい。更に、温
度が安定してから、再びカイラルスメクチックC相(強
誘電相)まで0.1〜10℃/minの速度で冷却する
ことが好ましい。
In the production method of the present invention, the cooling rate at the time of cooling to a temperature showing a chiral smectic C phase after the completion of the liquid crystal injection is preferably 0.1 to 10 ° C./min. The rate of temperature rise from the chiral smectic C phase to the chiral nematic phase is 0.
It is desirable to be 5 to 100 ° C./min. Further, after the temperature is stabilized, it is preferable to cool down again to a chiral smectic C phase (ferroelectric phase) at a rate of 0.1 to 10 ° C./min.

【0034】図1は、本発明に使用可能な強誘電性液晶
(カイラルスメクチックC液晶)の相転移系列を温度の
高い順から、Iso(等方相)−N* (カイラルネマチ
ック相)−SmA(スメクチックA相)−SmC* (カ
イラルスメクチックC相)−Cry(結晶相)の順で表
すものである。
FIG. 1 shows the phase transition series of a ferroelectric liquid crystal (chiral smectic C liquid crystal) usable in the present invention in the order of temperature: Iso (isotropic phase) -N * (chiral nematic phase) -SmA. (Smectic A phase) -SmC * (Chiral smectic C phase) -Cry (crystal phase).

【0035】また、図2は、図1の相転移系列を模式的
に表したものであり、T1 は等方相とカイラルネマチッ
ク相との相転移温度、T2 はカイラルネマチック相とス
メクチックA相との相転移温度、T3 はスメクチックA
相とカイラルスメクチックC相との相転移温度、T4
カイラルスメクチックC相と結晶相との相転移温度を示
す。
FIG. 2 schematically shows the phase transition series of FIG. 1. T 1 is the phase transition temperature between the isotropic phase and the chiral nematic phase, and T 2 is the chiral nematic phase and the smectic A. Phase transition temperature with phase, T 3 is smectic A
Phase and a phase transition temperature of the chiral smectic C phase, T 4 denotes a phase transition temperature of the chiral smectic C phase and a crystalline phase.

【0036】ここで、例えば、相転移温度T1 では等方
相とカイラルネマチック相とが混在した状態であり、温
度が高くなると等方相の割合が多くなり、さらに高くな
ると等方相のみの状態になることを示し、温度が低くな
るとカイラルネマチック相の割合が多くなり、さらに低
くなり、T1 の温度範囲でカイラルネマチック相のみの
状態になることを示している。
Here, for example, at the phase transition temperature T 1 , the isotropic phase and the chiral nematic phase are in a mixed state. When the temperature is increased, the ratio of the isotropic phase is increased. indicates that a state, the temperature becomes the increases the ratio of the chiral nematic phase low, even lower, indicating that a state of a chiral nematic phase only in a temperature range of T 1.

【0037】即ち、図1及び図2において、t1 はカイ
ラルネマチック相のみを示す温度範囲、t2 はスメクチ
ックA相のみを示す温度範囲であり、t3 はカイラルス
メクチックC相のみを示す温度範囲である。
That is, in FIGS. 1 and 2, t 1 is a temperature range showing only the chiral nematic phase, t 2 is a temperature range showing only the smectic A phase, and t 3 is a temperature range showing only the chiral smectic C phase. It is.

【0038】本発明の製造方法においては、図1及び図
2に示すように、実質的にカイラルネマチック相のみを
示す温度範囲(t1 )で液晶を注入し(矢印I)、カイ
ラルスメクチックC相を示す温度範囲(t3 )まで冷却
した(矢印II)後に、実質的にカイラルネマチック相の
みを示す温度範囲(t1 )まで昇温する(矢印III)こと
が好ましい。この後は、カイラルスメクチックC相を示
す温度範囲(t3 )まで冷却する(矢印IV)。
In the manufacturing method of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, a liquid crystal is injected (arrow I) in a temperature range (t 1 ) showing substantially only a chiral nematic phase, and a chiral smectic C phase is injected. After cooling to a temperature range (t 3 ) showing (C) (arrow II), it is preferable to raise the temperature to a temperature range (t 1 ) showing substantially only a chiral nematic phase (arrow III). Thereafter, the mixture is cooled to a temperature range (t 3 ) showing a chiral smectic C phase (arrow IV).

【0039】このように、実質的にカイラルネマチック
C相のみを示す温度範囲(t1 )での液晶の注入、同温
度範囲への昇温を行うことによって、液晶の配向が均一
になる。即ち、仮にカイラルネマチック相とスメクチッ
クA相又は等方相とが混在していると、後者の相が欠陥
部分として配向に乱れを生じさせるため、得られる強誘
電相のしきい値が変動し、安定しなくなり易い。
As described above, by injecting the liquid crystal within the temperature range (t 1 ) showing substantially only the chiral nematic C phase and raising the temperature to the same temperature range, the orientation of the liquid crystal becomes uniform. That is, if a chiral nematic phase and a smectic A phase or an isotropic phase are mixed, the latter phase causes a disorder in the orientation as a defect portion, so that the threshold of the obtained ferroelectric phase fluctuates, It is easy to become unstable.

【0040】ここで、本発明に使用可能な強誘電性液晶
はカイラルスメクチックC(SmC* )液晶で代表され
る自発分極を示す一群のスメクチック液晶材料であるの
で、その分子構造によっては、スメクチックA相が存在
しない強誘電性液晶もある。このため、図1及び図2に
おいてスメクチックA相のない場合でも、本発明の製造
方法は適用できる。
Here, the ferroelectric liquid crystal usable in the present invention is a group of smectic liquid crystal materials exhibiting spontaneous polarization typified by chiral smectic C (SmC * ) liquid crystal. Some ferroelectric liquid crystals have no phase. For this reason, the manufacturing method of the present invention can be applied even when there is no smectic A phase in FIGS.

【0041】また、本発明における強誘電性液晶は、実
際には、カイラルスメクチックC(SmC* )液晶と非
カイラルスメクチックC(SmC)液晶とを混合したも
のであるが、これらの液晶はそれぞれ一種のみから成る
ものであってもよいし、複数種を混合したものであって
もよい。
The ferroelectric liquid crystal in the present invention is actually a mixture of a chiral smectic C (SmC * ) liquid crystal and a non-chiral smectic C (SmC) liquid crystal. Or a mixture of a plurality of types.

【0042】ここで、カイラルスメクチックC(SmC
* )液晶(強誘電性液晶)としては、ピリミジン系の、 CS−1017: Iso 68, N * 64, SmA 55, SmC * -20, Cry CS−1015: Iso 78, N * 68, SmA 57, SmC * -17, Cry CS−1014: Iso 81, N * 69, SmA 54, SmC * -21, Cry CS−3000: Iso 80, N * 71, SmA 60, SmC * -37, Cry 等が挙げられる。但し、これらの強誘電性液晶(いずれ
もチッソ社製)の相転移系列において、数値は液晶の相
転移温度を示す。
Here, chiral smectic C (SmC
* ) As liquid crystal (ferroelectric liquid crystal), pyrimidine-based CS-1017: Iso 68, N * 64, SmA 55, SmC * -20, Cry CS-1015: Iso 78, N * 68, SmA 57, SmC * -17, Cry CS-1014: Iso 81, N * 69, SmA 54, SmC * -21, Cry CS-3000: Iso 80, N * 71, SmA 60, SmC * -37, Cry, etc. . However, in the phase transition series of these ferroelectric liquid crystals (all manufactured by Chisso Corporation), the numerical values indicate the phase transition temperature of the liquid crystal.

【0043】なお、上記したもの以外にも、公知のカイ
ラルスメクチックC(SmC* )液晶を使用できる。例
えば、ビフェニル系、フェニルベンゾエート系等(但
し、これらの強誘電性液晶は温度の変化によりカイラル
ネマチック相、スメクチック相等を示すことがある。)
のカイラルスメクチックC液晶(強誘電性液晶)であ
る。
In addition to the above, known chiral smectic C (SmC * ) liquid crystals can be used. For example, biphenyl type, phenyl benzoate type, etc. (However, these ferroelectric liquid crystals may show a chiral nematic phase, a smectic phase, etc., depending on a change in temperature.)
Is a chiral smectic C liquid crystal (ferroelectric liquid crystal).

【0044】また、使用可能な非カイラル液晶として
は、非カイラルネマチック(N)液晶としては、メルク
社製のZLI−2008−000(融点−6℃、ネマチ
ック相の温度範囲−20〜64℃)が挙げられる。この
液晶以外にも、公知の非カイラルスメクチック液晶を使
用できる。例えば、ビフェニル系、ターフェニル系、3
環シクロヘキシル系、シクロヘキシルフェニル系、ビフ
ェニルシクロヘキサン系、シクロヘキシルエタン系、エ
ステル系、ピリミジン系、ピリダジン系、エタン系、ジ
オキサン系等である。
Usable non-chiral liquid crystals include non-chiral nematic (N) liquid crystals such as ZLI-2008-000 manufactured by Merck (melting point -6 ° C., nematic phase temperature range -20 to 64 ° C.). Is mentioned. In addition to this liquid crystal, a known non-chiral smectic liquid crystal can be used. For example, biphenyl, terphenyl, 3
Ring cyclohexyl, cyclohexylphenyl, biphenylcyclohexane, cyclohexylethane, ester, pyrimidine, pyridazine, ethane, dioxane and the like.

【0045】本発明は、図9及び図10に示したディス
プレイと同様に、透明電極及び配向膜をこの順に設けた
一対の基板が所定の間隙を置いて対向配置され、前記間
隙内に強誘電性液晶が注入されている液晶素子に適用可
能である。
According to the present invention, similarly to the display shown in FIGS. 9 and 10, a pair of substrates provided with a transparent electrode and an alignment film in this order are opposed to each other with a predetermined gap therebetween, and a ferroelectric is provided in the gap. The present invention can be applied to a liquid crystal element into which a liquid crystal is injected.

【0046】本発明の製造方法において、上述の「しき
い値電圧の異なる領域が微細に分布していること」と
は、反転ドメイン(例えば白の中に黒のドメイン又はそ
の反対)による透過率が25%であるときに2μmφ以
上の大きさのドメイン(マイクロドメイン)が1mm2
の視野の中に300個以上(好ましくは600個以上)
存在し、かつ、そのドメイン内でのしきい値電圧幅が透
過率10〜90%の範囲で1V以上、好ましくは2V以
上であることを意味する。
In the manufacturing method of the present invention, the above-mentioned “the regions having different threshold voltages are finely distributed” means that the transmittance is due to the inversion domain (for example, black domain in white or vice versa). Is 25%, a domain (microdomain) having a size of 2 μmφ or more is 1 mm 2
300 or more (preferably 600 or more) in the field of view
It means that it exists and has a threshold voltage width in its domain of 1 V or more, preferably 2 V or more in a range of transmittance of 10 to 90%.

【0047】従って、図4に例示するように、本発明で
得られる液晶素子では、印加電圧によって透過率が図1
2のように急峻に変化するのではなく、比較的緩やかな
変化を示すものである。これは、上記したように、特
に、一つの画素内において、しきい値電圧(Vth)の異
なる微細な領域(マイクロドメイン)の発現により、印
加電圧の大きさに応じてマイクロドメインの透過率が変
化するためである。そして、一つのドメイン内では、液
晶分子が双安定であるとメモリ機能を有し、しきい値電
圧の異なるμmオーダのドメインから一画素が形成され
ることから、連続階調表示が可能となる。
Therefore, as illustrated in FIG. 4, in the liquid crystal element obtained by the present invention, the transmittance is changed by the applied voltage as shown in FIG.
It shows a relatively gradual change instead of a steep change as shown in FIG. This is because, as described above, in particular, in one pixel, micro-domains having different threshold voltages (V th ) are developed, and the transmittance of the micro-domains is changed according to the magnitude of the applied voltage. Is changed. Then, in one domain, when the liquid crystal molecules are bistable, they have a memory function, and one pixel is formed from μm-order domains having different threshold voltages, so that continuous gradation display is possible. .

【0048】図4では、透過率が変化するしきい値電圧
のうち、透過率10%のときをVth1 、透過率90%の
ときをVth2 とした場合、しきい値電圧の変化幅(△V
th=Vth2 −Vth1)が1V以上である。
[0048] In Figure 4, of the threshold voltage at which the transmittance is changed, the transmittance of 10% when the V th1, if the time of transmission of 90% was V th2, the threshold voltage variation ( △ V
th = V th2 −V th1 ) is 1 V or more.

【0049】マイクロドメインについては、図5(A)
に示すように、透過率25%のときに、2μmφ以上の
大きさのドメインMDが300個以上/mm2 の割合で
存在するものである。こうしたマイクロドメインによる
微細な光透過部分によって、全体として中間調の画面
(透過率)を実現できるが、このようなマイクロドメイ
ンによる構造は、いわば星空の如き様相を呈するので、
以下に「スターライトテクスチャ」と称することとす
る。
As for the micro domain, FIG.
As shown in the figure, when the transmittance is 25%, domains MD having a size of 2 μmφ or more are present at a rate of 300 or more / mm 2 . Such a fine light-transmitting portion of the microdomain can realize a halftone screen (transmittance) as a whole, but since the structure of such a microdomain has a so-called starry sky,
Hereinafter, it is referred to as “starlight texture”.

【0050】このスターライトテクスチャによれば、印
加電圧の大小に応じてマイクロドメインによる光透過部
分MDが図5(A)に一点鎖線で示す如くに拡大したり
(透過率上昇)、或いは縮小させる(透過率減少)こと
ができ、印加電圧によって任意に透過率を変化させるこ
とができる。これに反し、図9及び図10の素子では、
図5(B)に示すように、しきい値電圧幅が極めて小さ
いために、印加電圧による光透過部分Dが急激に増加し
たり、或いは消失してしまうだけであり、階調表示が極
めて困難である。
According to the starlight texture, the light transmitting portion MD of the micro domain is expanded (increased in transmittance) or reduced as shown by a dashed line in FIG. 5A according to the magnitude of the applied voltage. (Decrease in transmittance), and the transmittance can be arbitrarily changed by the applied voltage. In contrast, in the elements of FIGS. 9 and 10,
As shown in FIG. 5B, since the threshold voltage width is extremely small, the light transmission portion D due to the applied voltage increases or disappears only abruptly, and it is extremely difficult to perform gradation display. It is.

【0051】本発明の液晶素子の製造方法において、上
記のマイクロドメインを形成する手段として、液晶セル
において液晶5中に微粒子(又は、超微粒子)を分散さ
せることができる。
In the method of manufacturing a liquid crystal element of the present invention, as means for forming the above-mentioned microdomain, fine particles (or ultrafine particles) can be dispersed in the liquid crystal 5 in a liquid crystal cell.

【0052】ここで、超微粒子によるしきい値電圧の変
化を図6について原理的に説明する。超微粒子10の粒
径をd2 、誘電率をε2 、超微粒子10を除く液晶5の
厚みをd1 、誘電率をε1 としたとき、超微粒子にかか
る電界Eeff は、次式(1)で表される。 Eeff =(ε2 /(ε12 +ε21 ))×Vgap ・・・・・(1)
Here, the change of the threshold voltage due to the ultrafine particles will be described in principle with reference to FIG. When the particle diameter of the ultrafine particles 10 is d 2 , the dielectric constant is ε 2 , the thickness of the liquid crystal 5 excluding the ultrafine particles 10 is d 1 , and the dielectric constant is ε 1 , the electric field Eeff applied to the ultrafine particles is expressed by the following equation (1). ). Eeff = (ε 2 / (ε 1 d 2 + ε 2 d 1 )) × Vgap (1)

【0053】従って、誘電率の値が液晶よりも小さい超
微粒子を添加すると(ε2 <ε1 )、液晶層の全厚dga
p(=d1+d2)よりも小さな微粒子(d2 )を入れること
により、 Eeff <Egap となり、液晶には、微粒子を入れない場合(Egap)に比
較して小さな電界Eeffが作用する。その反対に、誘電
率の値が液晶より大きな微粒子を添加することにより
(ε2 >ε1 )、 Eeff >Egap となり、液晶には、微粒子を入れない場合(Egap)に比
較して大きな電界Eeffが作用する。
Therefore, when ultrafine particles having a dielectric constant smaller than that of the liquid crystal are added (ε 21 ), the total thickness dga of the liquid crystal layer is increased.
By introducing fine particles (d 2 ) smaller than p (= d 1 + d 2 ), Eeff <Egap, and a smaller electric field Eeff acts on the liquid crystal as compared with the case where no fine particles are inserted (Egap). Conversely, by adding fine particles having a dielectric constant larger than that of the liquid crystal (ε 2 > ε 1 ), Eeff> Egap, and the electric field Eeff is larger than in the case where no fine particles are added to the liquid crystal (Egap). Works.

【0054】以上をまとめると、次の通りとなる。 ε1 >ε2 のとき → Eeff <(Vgap/d1 +d2
=Vgap/dgap =Egap ε1 =ε2 のとき → Eeff =Egap ε1 <ε2 のとき → Eeff >Egap
The above is summarized as follows. When ε 1 > ε 2 → Eeff <(Vgap / d 1 + d 2 )
= Vgap / dgap = Egap ε 1 = ε 2 when → Eeff = Egap ε 1 <when ε 2 → Eeff> Egap

【0055】いずれにしても、超微粒子の添加によっ
て、液晶自体に加わる実効電界Eeffは変化することに
なり、超微粒子が存在する領域とそうでない領域とで液
晶に加わる実効電界が異なることになる。この結果、同
じ電界Egap を作用させても、それら領域間では反転ド
メインが生じる領域と生じない領域が存在し、図5
(A)で示した如きスターライトテクスチャ構造を発現
できるのである。
In any case, the addition of the ultrafine particles changes the effective electric field Eeff applied to the liquid crystal itself, and the effective electric field applied to the liquid crystal differs between the region where the ultrafine particles exist and the region where the ultrafine particles do not exist. . As a result, even when the same electric field Egap is applied, there is a region where an inversion domain is generated and a region where no inversion domain is generated between these regions.
The starlight texture structure as shown in (A) can be expressed.

【0056】このことから、スターライトテクスチャ構
造は連続階調を実現するのに好適なものとなり、超微粒
子の添加下で印加電圧(大きさ、パルス幅等)を制御す
る(即ち、2種類以上の電圧を印加すること)によって
多様な透過率(即ち、2種類以上の階調レベル)を得る
ことができる。これに反し、単に微粒子を存在させるだ
けでは、図5(B)の如きものしか得られず、特に微小
な(2μm程度の)ギャップ中に0.3〜2μmの微粒
子を存在させても目的とする表示性能が得られないこと
が明らかであり、また、微小なギャップでなくても微粒
子部分による色ムラが生じてしまう。本発明において
は、このような現象を生じることなく、目的とする性能
が得られる。
From this, the starlight texture structure is suitable for realizing continuous gradation, and the applied voltage (magnitude, pulse width, etc.) is controlled with the addition of ultrafine particles (ie, two or more types). , A variety of transmittances (that is, two or more types of gradation levels) can be obtained. Contrary to this, only the presence of fine particles gives only the one shown in FIG. 5 (B). In particular, even if fine particles of 0.3 to 2 μm are present in a minute gap (about 2 μm), It is apparent that the display performance cannot be obtained, and even if the gap is not very small, color unevenness occurs due to the fine particle portion. In the present invention, desired performance can be obtained without such a phenomenon.

【0057】上述の発明の液晶素子において、液晶に添
加する微粒子としては、図9及び図10に示した対向す
る透明電極層2a、2bの間に存在する液晶5に印加さ
れる実効電界強度に分布を持たせることができるような
微粒子であればよく、例えば誘電率の異なる複数の材質
の微粒子を混合して使用することができる。このように
誘電率の異なる微粒子を存在させることにより、各画素
内に誘電率の分布が形成される。
In the liquid crystal device of the invention described above, the fine particles to be added to the liquid crystal include the effective electric field intensity applied to the liquid crystal 5 existing between the opposed transparent electrode layers 2a and 2b shown in FIGS. Any fine particles can be used as long as they can have a distribution. For example, fine particles of a plurality of materials having different dielectric constants can be mixed and used. The presence of the fine particles having different dielectric constants as described above forms a distribution of the dielectric constant in each pixel.

【0058】この結果、上記したように、画素の透明電
極層2a、2b間に均一に外部電界を印加した場合で
も、その画素内の液晶に印加される実効電界強度には分
布ができ、液晶(特に強誘電性液晶)の双安定状態間を
スイッチングするためのしきい値電圧の分布幅を広げる
ことができ、一画素内でアナログ階調表示が可能とな
る。
As a result, as described above, even when an external electric field is uniformly applied between the transparent electrode layers 2a and 2b of the pixel, the effective electric field applied to the liquid crystal in the pixel has a distribution, and The distribution width of the threshold voltage for switching between bistable states (especially ferroelectric liquid crystal) can be widened, and analog gray scale display can be performed within one pixel.

【0059】また、使用する微粒子として、誘電率が同
じものを使用する場合には、大きさに分布をもたせれば
よい。このように、誘電率は異ならないが大きさが異な
る微粒子を存在させることにより液晶層の厚みに分布が
できる。その結果、一画素の透明電極層2a、2b間に
均一に外部電界を印加した場合でも、その画素内の液晶
に印加される実効電界強度には分布ができ、一画素内で
アナログ階調表示が可能となる。微粒子の大きさの分布
について、その分布の広がりはある程度大きい方が、優
れたアナログ階調表示ができるので好ましい。
When fine particles having the same dielectric constant are used as the fine particles to be used, the size may be distributed. As described above, the presence of fine particles having different dielectric constants but different sizes allows distribution of the thickness of the liquid crystal layer. As a result, even when an external electric field is applied uniformly between the transparent electrode layers 2a and 2b of one pixel, the effective electric field intensity applied to the liquid crystal in that pixel is distributed, and analog gradation display is performed in one pixel. Becomes possible. Regarding the distribution of the size of the fine particles, it is preferable that the spread of the distribution be large to some extent because excellent analog gradation display can be performed.

【0060】本発明の液晶素子では、液晶に添加する微
粒子はpH=2.0以上の表面を有することが望ましい
が、これは、pH=2.0未満では酸性が強すぎ、プロ
トンにより液晶が劣化し易いからである。
In the liquid crystal device of the present invention, it is desirable that the fine particles added to the liquid crystal have a surface having a pH of 2.0 or more. This is because it is easily deteriorated.

【0061】また、この微粒子の量は、特に限定はな
く、所望のアナログ階調性等を考慮して適宜に決定する
ことができるが、50重量%以下、0.1重量%以上の
割合で液晶に添加されているのが望ましい。添加量があ
まり多いと、凝集してスターライトテクスチャ構造が発
現し難く、また液晶の注入が困難となり易い。
The amount of the fine particles is not particularly limited and can be appropriately determined in consideration of the desired analog gradation, etc., but is not more than 50% by weight and not less than 0.1% by weight. Desirably, it is added to the liquid crystal. If the added amount is too large, it is difficult to develop a starlite texture structure due to aggregation, and it is difficult to inject liquid crystal.

【0062】使用可能な微粒子はカーボンブラック及び
/又は酸化チタンからなっていてよく、またカーボンブ
ラックがファーネス法により作製されたカーボンブラッ
クであり、酸化チタンがアモルファス酸化チタンである
のがよい。ファーネス法により作製された熱分解カーボ
ンブラックは、微粒子の粒度分布が比較的広く、またア
モルファス酸化チタンは、表面性が良く、耐久性にも優
れている。
The usable fine particles may be composed of carbon black and / or titanium oxide. The carbon black is preferably carbon black produced by a furnace method, and the titanium oxide is preferably amorphous titanium oxide. Pyrolytic carbon black produced by the furnace method has a relatively wide particle size distribution of fine particles, and amorphous titanium oxide has good surface properties and excellent durability.

【0063】使用可能な微粒子は、凝集していない一次
微粒子の状態で、液晶セルギャップの半分以下の大きさ
(0.4μm以下、特に0.1μm以下)が好ましい。
また、その粒度分布によって階調表示特性をコントロー
ルできるが、粒度分布の標準偏差が9.0nm以上であ
ることが透過率の変化(トランスミタンス)を緩やかに
できる点で望ましい。微粒子の比重が液晶の0.1〜1
0倍であることが、液晶中に分散させた際の沈降防止の
点で望ましく、また、微粒子が良分散性を示すようにシ
ランカップリング剤等で表面処理されているのがよい。
The usable fine particles, in the form of non-aggregated primary fine particles, preferably have a size of not more than half (0.4 μm or less, particularly 0.1 μm or less) of the liquid crystal cell gap.
Although the gradation display characteristics can be controlled by the particle size distribution, it is desirable that the standard deviation of the particle size distribution be 9.0 nm or more in that the change in transmittance (transmittance) can be moderated. The specific gravity of the fine particles is 0.1 to 1 of the liquid crystal.
A ratio of 0 is desirable from the viewpoint of preventing sedimentation when dispersed in the liquid crystal, and it is preferable that the fine particles are surface-treated with a silane coupling agent or the like so as to exhibit good dispersibility.

【0064】上述のように、微粒子のサイズは極めて小
さいので、この微粒子を超微粒子と称してもよい。
As described above, since the size of the fine particles is extremely small, the fine particles may be referred to as ultrafine particles.

【0065】本発明において、微粒子は対向する電極間
の液晶中に存在させることが望ましいが、これに加え
て、液晶配向膜中又は液晶配向膜上に存在させてもよ
い。微粒子を対向する電極間に存在させること以外の構
成は、図9及び図10の液晶表示素子(特に強誘電性液
晶表示素子)と同様にすることができる。
In the present invention, the fine particles are desirably present in the liquid crystal between the opposing electrodes. In addition, they may be present in the liquid crystal alignment film or on the liquid crystal alignment film. The configuration other than the presence of the fine particles between the opposing electrodes can be the same as that of the liquid crystal display device (particularly, the ferroelectric liquid crystal display device) shown in FIGS.

【0066】例えば、基板としては透明ガラス板を、電
極層としてはITO(Indium tin oxide)等を、液晶配
向膜としてはラビング処理されたポリイミド膜やSiO
斜方蒸着膜を使用することができる。また、駆動方式も
既述したものと同様であってよい。但し、上記したマイ
クロドメインのスターライトテクスチャでのグレーレベ
ルは、データパルスの電圧を変化させて得るため、常に
1フレーム全体にデータパルスは印加されている状態と
する。
For example, a transparent glass plate is used as a substrate, ITO (indium tin oxide) or the like is used as an electrode layer, and a rubbed polyimide film or SiO 2 is used as a liquid crystal alignment film.
An obliquely deposited film can be used. The driving method may be the same as that described above. However, since the gray level of the micro domain starlight texture is obtained by changing the voltage of the data pulse, the data pulse is always applied to one entire frame.

【0067】上記した微粒子は、スターライトテクスチ
ャにおけるマイクロドメインを発現して階調表示を行う
上で重要な役割をなしているが、本発明の製造方法によ
って、強誘電性液晶の注入時に凝集を起こすことなく、
均一に分散可能であるため、微粒子添加の効果を十二分
に得ることができることになる。
The above-mentioned fine particles play an important role in expressing microdomains in the starlight texture and performing gradation display. However, according to the manufacturing method of the present invention, the fine particles cause aggregation during the injection of the ferroelectric liquid crystal. Without waking up
Since the particles can be uniformly dispersed, the effect of adding fine particles can be sufficiently obtained.

【0068】上記の強誘電性液晶の注入は、図3に例示
したような液晶注入装置で行うことができる。
The injection of the ferroelectric liquid crystal can be performed by a liquid crystal injection device as illustrated in FIG.

【0069】最初に、ベルジャー24の内部に、一対の
基板1a、1bで構成された空セル20と酸化チタン等
の超微粒子を添加混合した強誘電性液晶組成物5を収容
した液晶溜め21を配置して、空セル20の内部を排気
孔22から真空脱気すると共に液晶溜め21も真空脱気
する。
First, a liquid crystal reservoir 21 containing a ferroelectric liquid crystal composition 5 in which an empty cell 20 composed of a pair of substrates 1a and 1b and ultrafine particles such as titanium oxide are added and mixed is placed inside a bell jar 24. With the arrangement, the inside of the empty cell 20 is vacuum degassed from the exhaust hole 22 and the liquid crystal reservoir 21 is also vacuum degassed.

【0070】次に、空セル20を液晶溜め21に配され
ている液晶5に浸漬して、排気操作を停止し、空セルの
毛細管現象を利用して、その注入口23から液晶5を静
かに注入する。そして、液晶5が空セルの一部に充填さ
れたとき、ベルジャー24の内部に、乾燥した不活性ガ
スを導入して常圧に戻しながら液晶の注入を続行する。
Next, the empty cell 20 is immersed in the liquid crystal 5 arranged in the liquid crystal reservoir 21, the evacuation operation is stopped, and the liquid crystal 5 is quietly discharged from the injection port 23 by utilizing the capillary action of the empty cell. Inject into When the liquid crystal 5 is filled in a part of the empty cell, the injection of the liquid crystal is continued while introducing a dry inert gas into the bell jar 24 and returning the pressure to normal pressure.

【0071】この場合、液晶5の注入前及び/又は注入
時の雰囲気を熱伝導性の高い気体(例えばヘリウム)と
することが好ましい。熱伝導性の高い気体を雰囲気とし
て使用することによって、図3に例示したような液晶注
入装置を周囲のヒータ25で加熱するとき、装置内の温
度が早く均一になるため、注入時間が短縮されると共
に、空セル20の温度の均一性も良くなるために、均一
な配向をもつ液晶素子を製造することができる。
In this case, it is preferable that the atmosphere before and / or during the injection of the liquid crystal 5 be a gas having a high thermal conductivity (eg, helium). By using a gas having a high thermal conductivity as the atmosphere, when the liquid crystal injection device as illustrated in FIG. 3 is heated by the surrounding heater 25, the temperature in the device becomes uniform quickly, so that the injection time is shortened. In addition, since the uniformity of the temperature of the empty cells 20 is improved, a liquid crystal element having a uniform alignment can be manufactured.

【0072】そして、上述したように、実質的にカイラ
ルネマチック相のみを示す温度範囲で液晶を注入し、冷
却後、再配向のために実質的にカイラルネマチック相の
みを示す温度範囲まで昇温することが好ましいので、そ
の際の雰囲気として上記の熱伝導性の高い気体を使用す
ることによって、上記温度範囲が狭い場合等でも、迅速
かつ均一に目的温度に設定することができ、効果的であ
る。
As described above, the liquid crystal is injected in a temperature range showing substantially only the chiral nematic phase, and after cooling, the temperature is raised to a temperature range showing substantially only the chiral nematic phase for reorientation. Since it is preferable to use the gas having high thermal conductivity as the atmosphere at that time, even when the temperature range is narrow, the target temperature can be set quickly and uniformly, which is effective. .

【0073】上記の熱伝導性の高い気体としては、ヘリ
ウムを使用することが好ましい。
Helium is preferably used as the gas having high thermal conductivity.

【0074】[0074]

【実施例】以下、本発明を実施例について更に詳細に説
明する。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

【0075】本実施例による強誘電性液晶(FLC)デ
ィスプレイにおいて、FLCとして、チッソ社製のCS
−1014を用いた。このCS−1014はピリミジン
系のカイラルスメクチックC液晶の一つである。スター
ライトテクスチャ構造を形成するための超微粒子として
は、平均粒径17nm(0.017μm)のアモルファ
ス酸化チタン(出光興産社製のIT−OA)を1重量%
FLCに添加し、アイソトロピック温度領域である12
0℃に温めて、超音波ホモジナイザで十分に分散した。
その後、徐冷した。
In the ferroelectric liquid crystal (FLC) display according to the present embodiment, a CS manufactured by Chisso Corporation was used as FLC.
-1014 was used. This CS-1014 is one of pyrimidine-based chiral smectic C liquid crystals. As the ultrafine particles for forming the starlight texture structure, 1% by weight of amorphous titanium oxide (IT-OA manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.) having an average particle diameter of 17 nm (0.017 μm).
Added to FLC, 12 isotropic temperature range
The mixture was warmed to 0 ° C. and sufficiently dispersed with an ultrasonic homogenizer.
Then, it was gradually cooled.

【0076】他方、厚さ3mm、25×60mmサイズ
の一対のガラス基板のそれぞれにITO電極(100Ω
/□)をコートし、ストライプ状にパターニングしてデ
ータ電極とセレクト電極を形成した。この上に、SiO
を抵抗加熱法によって入射角85°で真空蒸着した。こ
の蒸着膜厚は、60nmにコントロールした。この基板
を反平行にし、周辺には紫外線硬化樹脂(フォトレッ
ク:セキスイ化学(株)製)に1.6μmのシリカスペ
ーサ(真し球)を混合したものをスクリーン印刷して、
セルギャップを1.6μmにした。
On the other hand, an ITO electrode (100Ω) was placed on each of a pair of glass substrates having a thickness of 3 mm and a size of 25 × 60 mm.
/ □) and patterned in stripes to form data electrodes and select electrodes. On top of this, SiO
Was vacuum-deposited at an incident angle of 85 ° by a resistance heating method. The film thickness was controlled at 60 nm. The substrate was made antiparallel, and around the periphery, a mixture of 1.6 μm silica spacers (straight spheres) mixed with an ultraviolet curable resin (Photorec: manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) was screen-printed.
The cell gap was set to 1.6 μm.

【0077】上記の超微粒子を含有したFLCのセルへ
の注入を行うには、図3に示したように上記のFLCを
空セルの注入口に接触させ、図1に示したように、液晶
セル(空セル)を75℃まで加熱し、FLCをカイラル
ネマチック相を示す温度(75℃)まで上昇させ、ある
程度の粘性を保ったまま、一対の基板間のギャップ内に
注入した。
In order to inject the above-mentioned FLC containing ultrafine particles into the cell, the above-mentioned FLC is brought into contact with the injection port of the empty cell as shown in FIG. 3, and as shown in FIG. The cell (empty cell) was heated to 75 ° C., the FLC was raised to a temperature (75 ° C.) showing a chiral nematic phase, and the FLC was injected into the gap between the pair of substrates while maintaining a certain degree of viscosity.

【0078】注入終了後、カイラルスメクチックC相を
示す温度(45℃)まで冷却速度3℃/minで冷却
し、更に、再配向のためにカイラルネマチック相を示す
温度まで昇温させ、その後、分子配向のために、カイラ
ルスメクチックC相を示す温度(25℃)まで徐冷し
た。
After completion of the injection, the mixture is cooled at a cooling rate of 3 ° C./min to a temperature (45 ° C.) showing a chiral smectic C phase, and further raised to a temperature showing a chiral nematic phase for reorientation. For orientation, the sample was gradually cooled to a temperature (25 ° C.) showing a chiral smectic C phase.

【0079】但し、上記のカイラルネマチック相を示す
温度とは、カイラルネマチック相のみを示す温度範囲t
1 中の温度である。また、液晶セル(空セル)に超微粒
子を含有したFLCを注入する前と注入した後とに、導
入する雰囲気としてヘリウムを使用した。
Here, the above-mentioned temperature at which the chiral nematic phase is exhibited is defined as a temperature range t at which only the chiral nematic phase is exhibited.
The temperature in 1 . Helium was used as an atmosphere to be introduced before and after injecting FLC containing ultrafine particles into a liquid crystal cell (empty cell).

【0080】こうして作製されたFLCディスプレイパ
ネルについて、後述する比較例1、2及び3と共に、印
加電圧(V/μm)による透過率(相対値)の変化を図
7及び図8に示した。
The change in transmittance (relative value) of the thus produced FLC display panel according to the applied voltage (V / μm) is shown in FIGS. 7 and 8 together with Comparative Examples 1, 2 and 3 described later.

【0081】図7において、 実線:カイラルネマチック相を示す温度(75℃)で空
セルに超微粒子含有FLCを注入した後、カイラルスメ
クチック相を示す温度(45℃)まで冷却し、更にカイ
ラルネマチック相を示す温度まで昇温してから、カイラ
ルスメクチックC相へ冷却して作製したFLCパネルの
電圧−透過率曲線(実施例1)。
In FIG. 7, solid line: FLC containing ultrafine particles was injected into an empty cell at a temperature (75 ° C.) showing a chiral nematic phase, cooled to a temperature (45 ° C.) showing a chiral smectic phase, and further cooled to a chiral nematic phase. 5 shows a voltage-transmittance curve of an FLC panel produced by raising the temperature to the temperature shown in FIG. 1 and then cooling to a chiral smectic C phase (Example 1).

【0082】破線:Iso(等方相)を示す温度(90
℃)で空セルに超微粒子含有FLCを注入し、カイラル
スメクチックC相を示す温度(25℃)まで冷却した他
は、実施例1と同様の組成成分で作製したFLCパネル
の電圧−透過率曲線(比較例1)。
Dashed line: temperature (90) indicating Iso (isotropic phase)
C)), a voltage-transmittance curve of an FLC panel produced with the same composition as in Example 1 except that the ultra-fine particle-containing FLC was injected into an empty cell and cooled to a temperature (25 ° C) showing a chiral smectic C phase. (Comparative Example 1).

【0083】一点鎖線:超微粒子を含有しない他は実施
例1と同様に作製したFLCパネルの電圧−透過率曲線
(比較例2)。
One-dot chain line: Voltage-transmittance curve of an FLC panel produced in the same manner as in Example 1 except that no ultrafine particles are contained (Comparative Example 2).

【0084】また、図8において、 実線:実施例1のFLCパネルの電圧−透過率曲線。In FIG. 8, solid line: voltage-transmittance curve of the FLC panel of Example 1.

【0085】破線:カイラルネマチック相を示す温度
(75℃)で空セルに超微粒子含有FLCを注入した
後、等方相を示す温度(90℃)に昇温した他は、実施
例1と同様の組成成分で作製したFLCパネルの電圧−
透過率曲線(比較例3)。
Dashed line: Same as in Example 1 except that the ultrafine particle-containing FLC was injected into the empty cell at a temperature (75 ° C.) showing a chiral nematic phase, and then heated to a temperature (90 ° C.) showing an isotropic phase. Voltage of FLC panel made with the following composition:
Transmittance curve (Comparative Example 3).

【0086】なお、カイラルネマチック相を示す温度
(75℃)で空セルに超微粒子含有FLCを注入した
後、カイラルスメクチックC相を示す温度(45℃)ま
で冷却し、Iso(等方相)を示す温度(90℃)まで
昇温した他は、実施例1と同様の組成成分でFLCパネ
ルを作製した(比較例4)。
After injecting the ultrafine particle-containing FLC into an empty cell at a temperature (75 ° C.) showing a chiral nematic phase, it is cooled to a temperature (45 ° C.) showing a chiral smectic C phase, and iso (Isotropic phase) is cooled. An FLC panel was produced with the same composition as in Example 1 except that the temperature was raised to the indicated temperature (90 ° C.) (Comparative Example 4).

【0087】一点鎖線:比較例2のFLCパネルの電圧
−透過率曲線。
One-dot chain line: Voltage-transmittance curve of the FLC panel of Comparative Example 2.

【0088】図7及び図8から分かるように、従来の方
法(比較例1、3)のFLCパネルでは、液晶注入時の
微粒子の分散性が悪く、またIso→N* を経る転移に
よって配向欠陥が生じ易く、電圧−透過率曲線のグレー
レベル(階調表示部分)において、ツイスト(ねじれ)
構造を持つドメインが発生し、電圧−透過率曲線におけ
る線形性が損なわれている。これは、比較例4でも同様
の傾向がある。また、超微粒子を含有しないFLCパネ
ル(比較例2)は、印加電界に対して透過率がしきい値
電圧Vthで0%から100%に急峻に変化するので、階
調表示には不向きである。
As can be seen from FIGS. 7 and 8, in the FLC panel of the conventional method (Comparative Examples 1 and 3), the dispersibility of the fine particles at the time of injecting the liquid crystal is poor, and the alignment defect is caused by the transition through Iso → N *. Tend to occur, and the gray level (gray scale display portion) of the voltage-transmittance curve is twisted.
A domain having a structure is generated, and linearity in a voltage-transmittance curve is impaired. This has the same tendency in Comparative Example 4. Also, the FLC panel containing no ultrafine particles (Comparative Example 2) is not suitable for gradation display because the transmittance changes sharply from 0% to 100% at the threshold voltage Vth with respect to the applied electric field. is there.

【0089】これに対して、実施例1のFLCパネルで
は、微粒子の分散が十分に行われ、また、N* へのアニ
ールによる再配向とIso→N* を経ることなく転移す
るために、配向も良好となるので、線形性の高い電圧−
透過率曲線が得られ、階調表示に好適である。
On the other hand, in the FLC panel of Example 1, the fine particles were sufficiently dispersed, and the alignment was performed because of the reorientation by annealing to N * and the transition without going through Iso → N *. Is also good, the voltage with high linearity −
A transmittance curve is obtained, which is suitable for gradation display.

【0090】また、液晶セル(空セル)に超微粒子を含
有したFLCを注入する前と注入した後とに、その雰囲
気として熱伝導性の高いヘリウムを使用しているので、
雰囲気として窒素や空気を用いる場合に比べて、全体的
に均一な品質のFLCパネルが短時間に得られる。勿
論、窒素や空気を用いることは差し支えない。
Further, helium having high thermal conductivity is used as an atmosphere before and after injecting FLC containing ultrafine particles into a liquid crystal cell (empty cell).
Compared with the case where nitrogen or air is used as the atmosphere, an FLC panel with uniform quality as a whole can be obtained in a short time. Of course, nitrogen or air can be used.

【0091】以上、本発明の実施例を説明したが、上述
の実施例は本発明の技術的思想に基づいて更に変形が可
能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments can be further modified based on the technical idea of the present invention.

【0092】例えば、上述の液晶の種類や組み合わせ、
微粒子の材質や物性等、本発明の目的を左右する条件に
ついては、その目的を実現できる範囲で種々に変更して
よい。
For example, the types and combinations of the above-mentioned liquid crystals,
Conditions that affect the object of the present invention, such as the material and physical properties of the fine particles, may be variously changed as long as the object can be realized.

【0093】また、上述の透明電極としては、上記のI
TO以外にも、酸化スズ、酸化インジウム等、公知の透
明電極を使用でき、透明基板、スペーサ、シール材等の
液晶素子の構成材料も従来公知の材料を使用できる。
The above-mentioned transparent electrode includes the above-mentioned I
In addition to TO, known transparent electrodes such as tin oxide and indium oxide can be used, and conventionally known materials for the liquid crystal element such as a transparent substrate, a spacer, and a sealing material can also be used.

【0094】また、上述の配向膜の材質や配向方法を種
々変化させることもできる。この配向膜とITO電極、
磁場配向と電場配向、配向膜と電場配向等、様々な組み
合わせで配向処理することが可能である。
Further, the material of the alignment film and the alignment method can be variously changed. This alignment film and the ITO electrode,
It is possible to perform alignment processing in various combinations such as magnetic field alignment and electric field alignment, and alignment film and electric field alignment.

【0095】さらに、駆動方式についても、単純マトリ
クス方式以外にも、アクティブマトリクス方式等、様々
な駆動方式においても使用することができる。
Further, as for the driving method, in addition to the simple matrix method, various driving methods such as an active matrix method can be used.

【0096】また、上述の実施例の素子には偏光板、偏
光子等を設けてもよい。この素子は、上述のディスプレ
イ以外にも、光シャッタ、光スイッチ、光ブラインド等
にも使用でき、さらに、電気光学素子等と組み合わせれ
ば、液晶プリズム、液晶レンズ、光路切替えスイッチ、
光変調器、位相回折格子、A/D変換器、光ロジック回
路等にも使用できる。
Further, a polarizing plate, a polarizer and the like may be provided in the device of the above embodiment. In addition to the above display, this element can be used for an optical shutter, an optical switch, an optical blind, and the like. Further, when combined with an electro-optical element or the like, a liquid crystal prism, a liquid crystal lens, an optical path switch,
It can also be used for optical modulators, phase diffraction gratings, A / D converters, optical logic circuits and the like.

【0097】[0097]

【発明の作用効果】本発明は、上述した如く、一対の基
体間に液晶が配されており、この液晶をスイッチングす
るためのしきい値電圧の異なる領域が微細に分布してい
る液晶素子を製造するに際し、カイラルネマチック相を
示す温度で前記一対の基体間に前記液晶を注入した後、
カイラルスメクチックC相を示す温度まで冷却し、更に
カイラルネマチック相を示す温度まで昇温しているの
で、液晶の粘性がある程度保持された状態での液晶の注
入によって、液晶中の微粒子等の成分の分散性を向上さ
せることができ、また、カイラルスメクチックC相への
冷却後にカイラルネマチック相へ昇温しているため、液
晶の再配向を効果的に行え、等方相を経ないこともあっ
て、均一な配向性を全面において実現でき、階調表示レ
ベルでのツイスト構造の発生を抑制して、線形性が良
く、階調制御が容易な特性を得ることができる。
As described above, the present invention provides a liquid crystal device in which a liquid crystal is disposed between a pair of substrates, and regions having different threshold voltages for switching the liquid crystal are finely distributed. Upon manufacturing, after injecting the liquid crystal between the pair of substrates at a temperature indicating a chiral nematic phase,
Since the liquid crystal is cooled to a temperature showing a chiral smectic C phase and further raised to a temperature showing a chiral nematic phase, by injecting the liquid crystal in a state where the viscosity of the liquid crystal is maintained to some extent, components such as fine particles in the liquid crystal are reduced. Dispersibility can be improved, and since the temperature is raised to the chiral nematic phase after cooling to the chiral smectic C phase, the liquid crystal can be effectively re-oriented, and the liquid crystal may not pass through the isotropic phase. In addition, uniform orientation can be realized over the entire surface, and the occurrence of a twist structure at a gradation display level can be suppressed, and characteristics with good linearity and easy gradation control can be obtained.

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

【図1】本発明の液晶素子の製造方法を液晶の相転移系
列と共に例示するフロー図である。
FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a liquid crystal element of the present invention together with a phase transition series of a liquid crystal.

【図2】同、液晶の相転移状態を表す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a phase transition state of a liquid crystal.

【図3】同、液晶の注入装置の概略断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view of the same liquid crystal injection device.

【図4】同、強誘電性液晶素子のしきい値電圧特性を示
す電圧−透過率特性図である。
FIG. 4 is a voltage-transmittance characteristic diagram showing a threshold voltage characteristic of the ferroelectric liquid crystal element.

【図5】同、液晶素子のスイッチング時の透過率の変化
を説明するための概略図(A)、階調性のない場合の同
様の概略図(B)である。
FIGS. 5A and 5B are a schematic diagram for explaining a change in transmittance at the time of switching of a liquid crystal element, and a similar schematic diagram when there is no gradation.

【図6】同、液晶素子の液晶中での実効電界を説明する
ための概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining an effective electric field in the liquid crystal of the liquid crystal element.

【図7】本発明の実施例及び比較例の電圧−透過率特性
図である。
FIG. 7 is a diagram showing voltage-transmittance characteristics of an example of the present invention and a comparative example.

【図8】本発明の実施例及び比較例の電圧−透過率特性
図である。
FIG. 8 is a voltage-transmittance characteristic diagram of the example and the comparative example of the present invention.

【図9】従来から使用されている液晶素子をセレクト電
極側からみた概略平面図である。
FIG. 9 is a schematic plan view of a conventionally used liquid crystal element viewed from a select electrode side.

【図10】図9のX−X線に沿う断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line XX of FIG. 9;

【図11】強誘電性液晶のモデル図である。FIG. 11 is a model diagram of a ferroelectric liquid crystal.

【図12】従来から使用されている液晶素子のしきい値
電圧特性を示す電圧−透過率特性図である。
FIG. 12 is a voltage-transmittance characteristic diagram showing a threshold voltage characteristic of a conventionally used liquid crystal element.

【図13】従来の液晶素子の製造方法を液晶の相転移系
列と共に示すフロー図である。
FIG. 13 is a flowchart showing a conventional method for manufacturing a liquid crystal element together with a phase transition series of a liquid crystal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a、1b…基板、2a、2b…透明電極層、3a、3
b…SiO斜方蒸着層、5…液晶(FLC)、10…微
粒子、11…FLC素子、24…ベルジャー、22…排
気(脱気)口、21…液晶溜め、25…ヒータ、20…
空セル、23…注入口、Iso…等方相、N* …カイラ
ルネマチック相、SmA…スメクチックA相、SmC*
…カイラルスメクチックC相、Cry…結晶相、MD…
マイクロドメイン
1a, 1b: substrate, 2a, 2b: transparent electrode layer, 3a, 3
b: SiO oblique deposition layer, 5: liquid crystal (FLC), 10: fine particles, 11: FLC element, 24: bell jar, 22: exhaust (degassing) port, 21: liquid crystal reservoir, 25: heater, 20 ...
Empty cell, 23 ... Injection port, Iso ... Isophase, N * ... Chiral nematic phase, SmA ... Smectic A phase, SmC *
... Chiral smectic C phase, Cry ... Crystal phase, MD ...
Micro domain

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 章夫 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (72) Inventor Akio Yasuda 6-7-35 Kita Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の基体間に液晶が配されており、こ
の液晶をスイッチングするためのしきい値電圧の異なる
領域が微細に分布している液晶素子を製造するに際し、
カイラルネマチック相を示す温度で前記一対の基体間に
前記液晶を注入した後、カイラルスメクチックC相を示
す温度まで冷却し、更にカイラルネマチック相を示す温
度まで昇温する、液晶素子の製造方法。
When manufacturing a liquid crystal element in which liquid crystal is arranged between a pair of substrates and regions having different threshold voltages for switching the liquid crystal are finely distributed,
A method for producing a liquid crystal device, comprising: injecting the liquid crystal between the pair of substrates at a temperature indicating a chiral nematic phase, cooling the liquid crystal to a temperature indicating a chiral smectic C phase, and further raising the temperature to a temperature indicating a chiral nematic phase.
【請求項2】 実質的にカイラルネマチック相のみを示
す温度範囲で液晶を注入し、カイラルスメクチックC相
を示す温度範囲に冷却した後に、実質的にカイラルネマ
チック相のみを示す温度範囲まで昇温する、請求項1に
記載した製造方法。
2. Injecting a liquid crystal in a temperature range showing substantially only a chiral nematic phase, cooling to a temperature range showing a chiral smectic C phase, and then raising the temperature to a temperature range showing substantially only a chiral nematic phase. The manufacturing method according to claim 1.
【請求項3】 しきい値電圧の異なる微細領域を形成す
るために、微粒子を液晶に添加する、請求項1に記載し
た製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein fine particles are added to the liquid crystal in order to form fine regions having different threshold voltages.
【請求項4】 微粒子がpH=2以上の表面を有する、
請求項3に記載した製造方法。
4. The fine particles have a surface having a pH of 2 or more,
The method according to claim 3.
【請求項5】 微粒子を50重量%以下の割合で液晶に
添加する、請求項3に記載した製造方法。
5. The method according to claim 3, wherein the fine particles are added to the liquid crystal at a ratio of 50% by weight or less.
【請求項6】 微粒子がカ−ボンブラック及び/又は酸
化チタンからなる、請求項3に記載した製造方法。
6. The method according to claim 3, wherein the fine particles are made of carbon black and / or titanium oxide.
【請求項7】 透明電極及び配向膜をこの順に設けた一
対の基板を所定の間隙を置いて対向配置し、前記間隙内
に強誘電性液晶を注入して液晶素子を製造するに際し、
反転ドメインによる透過率が25%以上であるときに、
2μmφ以上の大きさのドメインが1mm2 の視野の中
に300個以上存在し、かつ、そのドメイン内でのしき
い値電圧幅が透過率10〜90%の範囲で1ボルト以上
であり、これによって階調表示を行えるように前記液晶
素子を構成する、請求項1に記載した製造方法。
7. A pair of substrates provided with a transparent electrode and an alignment film in this order are opposed to each other with a predetermined gap therebetween, and a ferroelectric liquid crystal is injected into the gap to manufacture a liquid crystal element.
When the transmittance by the inversion domain is 25% or more,
300 or more domains having a size of 2 μmφ or more exist in a visual field of 1 mm 2 , and a threshold voltage width in the domain is 1 volt or more in a range of a transmittance of 10 to 90%. The method according to claim 1, wherein the liquid crystal element is configured so as to be able to perform gradation display.
【請求項8】 液晶の注入前及び/又は注入時の雰囲気
を熱伝導性の高い気体とする、請求項1に記載した製造
方法。
8. The method according to claim 1, wherein the atmosphere before and / or during the injection of the liquid crystal is a gas having high thermal conductivity.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010090771A (en) * 2000-04-07 2001-10-19 미다라이 후지오 Chiral smectic liqukid crystal device
JPWO2006095437A1 (en) * 2005-03-11 2008-08-14 富士通株式会社 Method for driving liquid crystal display device and liquid crystal display device

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