JP2698756B2 - Manufacturing method of liquid crystal display element - Google Patents
Manufacturing method of liquid crystal display elementInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は大型の光シャッター、大
型のディスプレイ、投射型ディスプレイ等として用いら
れる液晶表示素子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 display device used as a large optical shutter, a large display, a projection display or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】強誘電性液晶は高速応答性、広い視野
角、双安定性、メモリー特性等の特徴を持ち、次世代の
表示素子として期待されている。中でも、クラークらの
発明した表面安定化表示モード（以下ＳＳＦＬＣと称す
る）は大面積表示素子を作る上で重要である（関連論文
アプライド・フィジックス・レター，ボリューム３
６，８９９ページ，１９８０）。強誘電性液晶のスメク
ティック相の配向制御法としては外場印加法、温度勾配
法、ラビング法、斜方蒸着法等があり、ラビング法、斜
方蒸着法については一軸配向制御能が付与される。強誘
電性液晶は一般にスメクティックＡ相からスメクティッ
クＣ相への温度変化の過程で層構造が変化するため、配
向方向は一軸制御した方向に逆らって層法線方向から傾
くことになる。従って、システム内で表示素子を回転さ
せ、偏光方向を合わせる必要があった。2. Description of the Related Art Ferroelectric liquid crystals have characteristics such as high-speed response, a wide viewing angle, bistability, and memory characteristics, and are expected as next-generation display devices. Above all, the surface stabilized display mode (hereinafter, referred to as SSFLC) invented by Clark et al. Is important in producing a large-area display element (see the related article Applied Physics Letter, Volume 3).
6, 899, 1980). The method of controlling the alignment of the smectic phase of the ferroelectric liquid crystal includes an external field application method, a temperature gradient method, a rubbing method, an oblique evaporation method, and the like, and the rubbing method and the oblique evaporation method are provided with a uniaxial alignment control ability. . In general, the ferroelectric liquid crystal changes its layer structure in the course of temperature change from the smectic A phase to the smectic C phase, so that the orientation direction is tilted from the normal direction of the layer against the uniaxially controlled direction. Therefore, it is necessary to rotate the display element in the system to adjust the polarization direction.
【０００３】また、強誘電性液晶に特有のジグザグ欠
陥、スジ欠陥等は、一軸制御した方向に対し垂直すなわ
ちスメクティック相の層に対して平行に成長する。これ
らの欠陥は、液晶セル内に液晶を充填するとき、一軸配
向処理を施した方向に対して平行に充填したときに顕著
に現われた。Further, zigzag defects, streak defects, and the like peculiar to the ferroelectric liquid crystal grow perpendicularly to the uniaxially controlled direction, that is, parallel to the smectic phase layer. These defects became remarkable when the liquid crystal was filled in the liquid crystal cell when the liquid crystal was filled in parallel to the direction in which the uniaxial alignment treatment was performed.
【０００４】一方、強誘電性液晶に代わって反強誘電性
液晶を用いた表示素子が開発され、ジャパニーズ・ジャ
ーナル・オヴ・アプライド・フィジックス２７（１９８
８年）第７２９頁（Jpn.J.Appl.Phys.,27,L729(1988)）
に発表されている。この素子は、安定な反強誘電相と電
界誘起されて発現する二つの強誘電相の以上三状態間の
スイッチングを利用した表示素子である。その反強誘電
相−強誘電相の相転移は印加される電圧の大きさに対し
て急峻なしきい値を持つ。また印加電圧に対して素子の
光学特性はヒステリシス特性を持ち、３状態の各々を保
持するメモリ機能を持っている。この反強誘電性液晶は
今後、高速応答性と多値表示を実現する液晶表示材料と
して期待されている。On the other hand, a display device using an antiferroelectric liquid crystal instead of a ferroelectric liquid crystal has been developed, and a Japanese journal of applied physics 27 (198) has been developed.
8 years) p. 729 (Jpn. J. Appl. Phys., 27, L729 (1988))
It has been announced. This device is a display device utilizing switching between the above three states of a stable antiferroelectric phase and two ferroelectric phases which are developed by electric field induction. The phase transition between the antiferroelectric phase and the ferroelectric phase has a sharp threshold with respect to the magnitude of the applied voltage. The optical characteristics of the element with respect to the applied voltage have a hysteresis characteristic, and have a memory function for holding each of the three states. This antiferroelectric liquid crystal is expected as a liquid crystal display material that realizes high-speed response and multi-value display in the future.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】高コントラストの表示
素子を実現するためには、膜厚数μｍオーダーでの液晶
の安定な配向制御と、最適な光学設計が必要である。従
来の配向処理を施した表示素子を用いてスクリーン等に
投射する場合、スクリーンに対し表示素子を傾けて設置
することにより偏光方向を合わせなければならないとい
う問題があった。また、従来の液晶セルの形成方法で
は、配向処理の方向と液晶の充填方向が一致したときす
じ欠陥が成長しやすいという問題があった。In order to realize a high-contrast display device, it is necessary to control the alignment of the liquid crystal in the order of a few μm in film thickness and to optimally design the optical element. In the case of projecting onto a screen or the like using a conventional display element which has been subjected to an alignment treatment, there is a problem that the polarization direction must be matched by installing the display element at an angle to the screen. Further, the conventional method of forming a liquid crystal cell has a problem that a streak defect tends to grow when the direction of the alignment treatment and the direction of filling the liquid crystal coincide.
【０００６】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、全体的に品質が均一で安定な配向ができ、かつ高い
コントラスト比を実現できる液晶表示素子の製造方法を
提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid crystal display device capable of achieving stable alignment with uniform quality as a whole and realizing a high contrast ratio in order to solve the conventional problems. .
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る液晶表示素子の製造方法は、一対の基
板のそれぞれの表面に電極を形成し、前記電極の表面に
配向膜を形成し、前記配 向膜の間に強誘電性液晶又は反
強誘電性液晶を充填する液晶表示素子の製造方法であっ
て、前記強誘電性液晶又は反強誘電性液晶の配向軸を、
前記対向する一対の基板のいずれか一方の基板の縦方向
又は横方向に対して２０度以上３０度以下の範囲で傾
け、かつ液晶充填方向に対して４５度以上９０度以下の
範囲で傾けるようにすることを特徴とする。 To achieve the above object, according to an aspect of manufacturing method of liquid crystal display device according to the present invention, a pair of base
An electrode is formed on each surface of the plate, and the surface of the electrode is
Orientation film is formed, the distribution between the alignment film ferroelectric liquid crystal or antiferroelectric
A method for manufacturing a liquid crystal display element filled with a ferroelectric liquid crystal.
The orientation axis of the ferroelectric liquid crystal or antiferroelectric liquid crystal,
The longitudinal direction of one of the pair of opposed substrates
Or tilt in the range of 20 degrees or more and 30 degrees or less to the horizontal
Between 45 degrees and 90 degrees with respect to the liquid crystal filling direction.
It is characterized in that it is inclined in a range.
【０００８】[0008]
【作用】前記本発明の液晶表示素子の製造方法によれ
ば、強誘電性液晶又は反強誘電性液晶の配向軸を、対向
する一対の基板のいずれか一方の基板の縦方向又は横方
向に対して２０度以上３０度以下の範囲で傾けるように
することにより、スメクティックＣ相における液晶を、
前記基板の一辺（縦方向又は横方向）に対して平行な方
向に均一に並べることができるので、液晶表示素子を効
率良く合理的に製造することができる。また、強誘電性
液晶又は反強誘電性液晶の配向軸を、液晶充填方向に対
して４５度以上９０度以下の範囲で傾けるようにするこ
とにより、強誘電性液晶及び反強誘電性液晶のスメクテ
ィック相に特有のジグザグ欠陥、スジ欠陥などの発生あ
るいは成長を抑制して、コントラストをはじめとする液
晶表示素子の表示品質の向上を図ることができる。これ
は、強誘電性液晶及び反強誘電性液晶のスメクティック
相に特有の欠陥であるジグザグ欠陥等は、液晶が形成さ
れる層に対して平行に成長する傾向があり、液晶セル内
への液晶の充填を配向処理方向と平行に行うときにスジ
欠陥が多数発生するという新しく見い出だされた実験的
事実に基づくものである。According to the method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, the orientation axes of the ferroelectric liquid crystal or the antiferroelectric liquid crystal are set to be opposite to each other.
Vertical or horizontal of one of the pair of substrates
In the range of 20 ° to 30 ° with respect to the direction
By doing, the liquid crystal in the smectic C phase,
One parallel to one side (vertical or horizontal) of the substrate
Liquid crystal display elements,
It can be manufactured efficiently and reasonably. Also ferroelectric
The orientation axis of the liquid crystal or antiferroelectric liquid crystal is
And tilt it between 45 degrees and 90 degrees.
And the smecticity of ferroelectric and antiferroelectric liquid crystals
Zigzag defects, streak defects, etc.
Or liquid that suppresses growth, including contrast
The display quality of the crystal display element can be improved. This is because the zigzag defect, which is a defect peculiar to the smectic phase of ferroelectric liquid crystal and antiferroelectric liquid crystal, is formed by liquid crystal.
Based on a newly discovered experimental fact that a large number of streak defects occur when the liquid crystal is filled in the liquid crystal cell parallel to the alignment processing direction. Things.
【０００９】[0009]
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。図１（ａ）は本発明の表示素子の一実施例の平
面図であり、図１（ｂ）はそのＡ−Ｂ断面図である。表
示素子１０は、表面に透明電極３を形成した後画素電極
５を形成したガラス基板１と，表面に透明電極４を形成
したガラス基板２のそれぞれに配向膜６、７が塗布形成
され、強誘電性液晶８が挟まれたものである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a plan view of one embodiment of the display element of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AB. In the display element 10, alignment films 6 and 7 are applied and formed on the glass substrate 1 on which the pixel electrode 5 is formed after forming the transparent electrode 3 on the surface and the glass substrate 2 on which the transparent electrode 4 is formed on the surface. The dielectric liquid crystal 8 is interposed.
【００１０】配向膜としては、例えば一般式（化１）で
表わされるものを用いる。As the alignment film, for example, a film represented by the general formula (Formula 1) is used.
【００１１】[0011]
【化１】 Embedded image
【００１２】低分子液晶材料としては、例えば一般式
（化２）で表わされるものがよい。As the low-molecular liquid crystal material, for example, a material represented by the general formula (Formula 2) is preferable.
【００１３】[0013]
【化２】 Embedded image
【００１４】（実施例１） 図１に示した表示素子１０を以下の方法で作製した。６
５mm×５５mmの光学研磨したガラス基板１、２上にスパ
ッタ法を用いて透明電極インジウム・ティン・オキサイ
ド（ＩＴＯ）を１０００オングストロームの厚さで成膜
した。一方のガラス基板１には、さらに画素電極５とし
てＡｌを１０００オングストロームの厚さで真空蒸着法
を用いて成膜し、２８μｍピッチ２６μｍ画素で２００
０×２０００のマトリックス画素をパターン形成した。
各々の基板上に下記式（化１）に示した有機配向膜６、
７を５００オングストロームの厚さにスピナーで塗布し
た。下記式（化３）の有機配向膜の重量平均分子量（Ｍ
ｗ）は４．３×１０5 であった。Example 1 The display element 10 shown in FIG. 1 was manufactured by the following method. 6
A transparent electrode of indium tin oxide (ITO) was formed to a thickness of 1000 angstroms on a 5 mm × 55 mm optically polished glass substrate 1 or 2 by sputtering. On one glass substrate 1, Al is further formed as a pixel electrode 5 with a thickness of 1000 angstroms by using a vacuum evaporation method, and a 200 μm pitch of 28 μm and a pixel of 26 μm are formed.
0x2000 matrix pixels were patterned.
On each substrate, an organic alignment film 6 represented by the following formula (Formula 1)
7 was applied with a spinner to a thickness of 500 angstroms. The weight average molecular weight (M) of the organic alignment film of the following formula (Formula 3)
w) was 4.3 × 10 5 .
【００１５】[0015]
【化３】 Embedded image
【００１６】前記式（化３）の有機配向膜６、７の成膜
方法は、この他に真空蒸着重合法、電解重合法、触媒重
合法等がある。スピナー塗布後、塗布膜の有機配向膜
６、７の表面をレーヨン布を用いてラビングした。この
ときのラビング方向は、基板の一辺に対して傾きを持た
せ、かつガラス基板１、２を組み合わせるとき平行にな
るように行った。基板上に１μｍ径のガラスビーズを分
散し、一対のガラス基板１、２をシール剤で密着して液
晶セルを形成する。真空容器に液晶セルを置き、真空下
で液晶セルの加熱温度を強誘電性液晶８の融点以上に設
定した後、毛管現象によって強誘電性液晶８を液晶セル
内に充填する。試作に用いた強誘電性液晶８は（化４）
に示した。Other methods for forming the organic alignment films 6 and 7 of the formula (Formula 3) include a vacuum deposition polymerization method, an electrolytic polymerization method, and a catalyst polymerization method. After spinner coating, the surfaces of the organic alignment films 6 and 7 of the coating film were rubbed using rayon cloth. The rubbing direction at this time was set so as to be inclined with respect to one side of the substrate and parallel when the glass substrates 1 and 2 were combined. Glass beads having a diameter of 1 μm are dispersed on a substrate, and a pair of glass substrates 1 and 2 are adhered to each other with a sealant to form a liquid crystal cell. The liquid crystal cell is placed in a vacuum container, and the heating temperature of the liquid crystal cell is set to be equal to or higher than the melting point of the ferroelectric liquid crystal 8 under vacuum, and then the ferroelectric liquid crystal 8 is filled into the liquid crystal cell by a capillary phenomenon. The ferroelectric liquid crystal 8 used for the prototype is
It was shown to.
【００１７】[0017]
【化４】 Embedded image
【００１８】液晶充填方向を、図２に示すように、シー
ル開口端を結ぶ直線に垂直な方向と定義する。ガラス基
板上にのせた液晶は基板の加熱にともないシール樹脂で
囲まれた部分へ破線ａ、ｂ、ｃの順に充填されていく。The liquid crystal filling direction is defined as a direction perpendicular to a straight line connecting the seal opening ends, as shown in FIG. The liquid crystal placed on the glass substrate fills the portion surrounded by the sealing resin in the order of broken lines a, b, and c as the substrate is heated.
【００１９】図３に示すような表示素子１０を用いた表
示システムをつくり画像評価を行った。システムは光源
３０、偏光子３１、ビームスプリッター３２、検光子３
３、駆動系３４から構成される。A display system using the display element 10 as shown in FIG. 3 was made and image evaluation was performed. The system comprises a light source 30, a polarizer 31, a beam splitter 32, an analyzer 3
3. It is composed of a drive system 34.
【００２０】図２に示した液晶充填方向とラビング方向
のなす角度をθとしたときの欠陥の数を図３の表示シス
テムを用いて観察し、図４のグラフに示した。０度近傍
すなわち液晶の充填方向とラビングによる液晶の配向方
向が平行に近いとき欠陥が多発するが、４５度〜９０度
では欠陥の発生がほとんどもしくは全くなく、均質で良
好な画像が得られた。The number of defects when the angle between the liquid crystal filling direction and the rubbing direction shown in FIG. 2 was θ was observed using the display system of FIG. 3, and is shown in the graph of FIG. Defects frequently occur near 0 degrees, that is, when the filling direction of the liquid crystal and the orientation direction of the liquid crystal by rubbing are nearly parallel, but from 45 to 90 degrees, little or no defects are generated, and a uniform and good image is obtained. .
【００２１】（実施例２） 図５は、光書き込み型空間光変調素子１１の一実施例の
断面図である。空間光変調素子１１を以下の方法で作製
した。１５cm×１５cmの光学研磨したガラス基板１、２
上にスパッタ法を用いてＩＴＯ、１０００オングストロ
ームを成膜した。一方のガラス基板１上には、ｐ／ｉ／
ｎダイオード構造のアモルファスシリコン層９を化学気
相成長法（ＣＶＤ法）を用いて１．５μｍ積層した。さ
らに光導電層９上に、読みだし用の反射画素電極５をマ
トリックス状に配置する。そして、それぞれの基板上に
実施例１と同様の有機配向膜６、７を塗布形成し、実施
例１と同様の強誘電性液晶８を注入した。このときのラ
ビング方向は、用いた液晶の室温での傾き角２５度を適
用した。(Embodiment 2) FIG. 5 is a sectional view of an embodiment of the optical writing type spatial light modulator 11. The spatial light modulator 11 was manufactured by the following method. 15 cm × 15 cm optically polished glass substrates 1 and 2
An ITO film of 1000 Å was formed thereon by sputtering. On one glass substrate 1, p / i /
An amorphous silicon layer 9 having an n-diode structure was stacked by 1.5 μm using a chemical vapor deposition method (CVD method). Further, the reflective pixel electrodes 5 for reading are arranged on the photoconductive layer 9 in a matrix. Then, the same organic alignment films 6 and 7 as in Example 1 were applied and formed on the respective substrates, and the same ferroelectric liquid crystal 8 as in Example 1 was injected. As the rubbing direction at this time, a tilt angle of 25 degrees at room temperature of the used liquid crystal was applied.
【００２２】画素電極５はフォトリソグラフ技術を用い
て、３８μｍ角のアルミニウム反射電極を４０μｍピッ
チで３０００×３０００画素パターニング形成した。開
口率９０．２５％の表示画面が得られる。The pixel electrode 5 was formed by patterning 3000 × 3000 pixels of a 38 μm square aluminum reflective electrode at a pitch of 40 μm by using a photolithographic technique. A display screen having an aperture ratio of 90.25% is obtained.
【００２３】この光書き込み型空間光変調素子１１を用
いた投射テレビジョンシステムを図６に示す。読みだし
用の光源６０、レンズ６１、偏光ビームスプリッター６
２、光書き込み型空間光変調素子１１、セルフォクレン
ズアレイ６３、画像書き込み用のＣＲＴ６４、投射レン
ズ６５、スクリーン６６から構成される。ＣＲＴに表示
された動画像はスクリーン上に拡大され、５００ｌｘと
非常に明るく鮮明な画像が得られ、コントラスト比も２
００：１以上であった。また、スクリーンに映し出され
た光書き込み型空間光変調素子１１の一辺は、鉛直線に
対して平行であり、非常に見やすい画像であった。FIG. 6 shows a projection television system using the optical writing type spatial light modulator 11. Reading light source 60, lens 61, polarization beam splitter 6
2. It is composed of an optical writing type spatial light modulator 11, a self-focus lens array 63, a CRT 64 for writing an image, a projection lens 65, and a screen 66. The moving image displayed on the CRT is magnified on the screen, a very bright and clear image of 500 lx is obtained, and the contrast ratio is 2
00: 1 or more. Further, one side of the light-writing type spatial light modulator 11 projected on the screen was parallel to the vertical line, and the image was very easy to see.
【００２４】光導電層９に用いられる材料は暗時では誘
電体として動作し、光照射時には光導電性により誘電体
の特性を失うものである。例えば、ＣｄＳ，ＣｄＴｅ，
ＣｄＳｅ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＧａＡｓ，ＧａＮ，Ｇａ
Ｐ，ＧａＡｌＡｓ，ＩｎＰ等の化合物半導体、Ｓｅ，Ｓ
ｅＴｅ，ＡｓＳｅ等の非晶質の半導体、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓ
ｉ1-x Ｃx ，Ｓｉ1-x Ｇｅx ，Ｇｅ1-x Ｃx (0<x<1) の
多結晶または非晶質の半導体、また、（１）フタロシア
ニン顔料（Ｐｃと略す）例えば無金属Ｐｃ，ＸＰｃ（Ｘ
＝Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，ＴｉＯ，Ｍｇ，Ｓｉ（ＯＨ）2 な
ど），ＡｌＣｌＰｃＣｌ，ＴｉＯＣｌＰｃＣｌ，ＩｎＣ
ｌＰｃＣｌ，ＩｎＣｌＰｃ，ＩｎＢｒＰｃＢｒなど、
（２）モノアゾ色素，ビスアゾ色素などのアゾ系色素、
（３）ペニレン酸無水化物およびペニレン酸イミドなど
のペニレン系顔料、（４）インジゴイド染料、（５）キ
ナクリドン顔料、（６）アントラキノン類、ピレンキノ
ン類などの多環キノン類、（７）シアニン色素、（８）
キサンテン染料、（９）ＰＶＫ／ＴＮＦなどの電荷移動
錯体、（１０）ビリリウム塩染料とポリカーボネイト樹
脂から形成される共晶錯体、（１１）アズレニウム塩化
合物など有機半導体がある。The material used for the photoconductive layer 9 operates as a dielectric in the dark, and loses the characteristics of the dielectric due to photoconductivity when irradiated with light. For example, CdS, CdTe,
CdSe, ZnS, ZnSe, GaAs, GaN, Ga
Compound semiconductors such as P, GaAlAs, InP, Se, S
amorphous semiconductor such as eTe, AsSe, Si, Ge, S
i 1-x C x , Si 1-x Ge x , Ge 1-x C x (0 <x <1) polycrystalline or amorphous semiconductor, and (1) phthalocyanine pigment (abbreviated as Pc) Metal-free Pc, XPc (X
= Cu, Ni, Co, TiO, Mg, Si (OH) 2 etc.), AlClPcCl, TiOClPcCl, InC
lPcCl, InClPc, InBrPcBr, etc.
(2) azo dyes such as monoazo dyes and bisazo dyes,
(3) penylene pigments such as penylene anhydride and penimide, (4) indigoid dyes, (5) quinacridone pigments, (6) polycyclic quinones such as anthraquinones and pyrenequinones, (7) cyanine dyes, (8)
Organic semiconductors such as a xanthene dye, (9) a charge transfer complex such as PVK / TNF, (10) a eutectic complex formed from a beryllium salt dye and a polycarbonate resin, and (11) an azurenium salt compound.
【００２５】また、非晶質のＳｉ（以下、ａ−Ｓｉ）、
非晶質のＧｅ（以下、ａ−Ｇｅ）、非晶質のＳｉ1-x Ｃ
x （以下、ａ−Ｓｉ1-x Ｃx ）、非晶質のＳｉ1-x Ｇｅ
x （以下、ａ−Ｓｉ1-x Ｇｅx ）、非晶質のＧｅ1-x Ｃ
x （以下、ａ−Ｇｅ1-x Ｃx）を光導電層９に使用する
場合、水素またはハロゲン元素を含めてもよく、誘電率
を小さくするか抵抗率を大きくするために酸素または窒
素を含めてもよい。抵抗率の制御にはｐ型不純物である
Ｂ、Ａｌ、Ｇａなどの元素を、またはｎ型不純物である
Ｐ、Ａｓ、Ｓｂなどの元素を添加してもよい。このよう
に不純物を添加した非晶質材料を積層してｐ／ｎ，ｐ／
ｉ，ｉ／ｎ，ｐ／ｉ／ｎなどの接合を形成し、光導電層
９内に空乏層を形成するようにして誘電率および暗抵抗
または動作電圧極性を制御してもよい。Further, amorphous Si (hereinafter a-Si),
Amorphous Ge (hereinafter a-Ge), amorphous Si 1-x C
x (hereinafter a-Si 1-x C x ), amorphous Si 1-x Ge
x (hereinafter a-Si 1-x Ge x ), amorphous Ge 1-x C
When x (hereinafter a-Ge 1-x C x ) is used for the photoconductive layer 9, hydrogen or a halogen element may be included, and oxygen or nitrogen is added to reduce the dielectric constant or increase the resistivity. May be included. For controlling the resistivity, an element such as B, Al, or Ga which is a p-type impurity or an element such as P, As, or Sb which is an n-type impurity may be added. The amorphous material to which the impurities are added as described above is stacked to form p / n, p /
The dielectric constant, dark resistance or operating voltage polarity may be controlled by forming a junction such as i, i / n, p / i / n and forming a depletion layer in the photoconductive layer 9.
【００２６】このような非晶質材料だけでなく、上記の
材料を２種類以上積層してヘテロ接合を形成して光導電
層９内に空乏層を形成してもよい。 （実施例３） 光書き込み型空間光変調素子１１の液晶の充填方向を図
２に示したように基板の一辺に対して平行にとり、この
方向に対するラビング方向の角度をθとしたときの、図
６に示した投射テレビジョンシステムへのパネルの取付
角度ｘを（表１）に示す。パネルの取付角度ｘはスクリ
ーン６６に映し出された光書き込み型空間光変調素子１
１の一辺と鉛直線とのなす角を測定した。基板の一辺に
対して液晶の傾き角である２５度だけ傾けてラビングし
た時、システムに平行に取り付けられる。さらに、θが
０度の時以外は欠陥は全く観察されなかった。In addition to such an amorphous material, a depletion layer may be formed in the photoconductive layer 9 by forming a heterojunction by laminating two or more of the above materials. (Example 3) FIG. 2 shows a case where the liquid crystal filling direction of the optical writing type spatial light modulator 11 is parallel to one side of the substrate as shown in FIG. 2 and the angle of the rubbing direction to this direction is θ. Table 1 shows the mounting angle x of the panel to the projection television system shown in FIG. The mounting angle x of the panel is the optical writing type spatial light modulator 1 projected on the screen 66.
The angle between one side and the vertical line was measured. When rubbing is performed by tilting the liquid crystal at an angle of 25 degrees with respect to one side of the substrate, the liquid crystal is mounted in parallel with the system. Furthermore, no defect was observed except when θ was 0 degrees.
【００２７】[0027]
【表１】 [Table 1]
【００２８】尚、ＳＳＦＬＣモードにおける双安定状態
間のスイッチングを利用して表示するとき、最大のコン
トラストが得られるスイッチング角度は４５度であり、
強誘電性液晶はこの近傍の角度をとるよう分子設計され
ていることから、θは２０度〜３０度もしくは６０度〜
７０度が好ましい。When the display is performed by using the switching between the bistable states in the SSFLC mode, the switching angle at which the maximum contrast is obtained is 45 degrees.
Since the ferroelectric liquid crystal is molecularly designed to take an angle in the vicinity of this, θ is 20 to 30 degrees or 60 degrees to 60 degrees.
70 degrees is preferred.
【００２９】（実施例４） 少なくとも整流性を有する光導電体と相状態として反強
誘電相を有する液晶層を一対の透明電極に挟み空間光変
調素子とする実施例を図５に示す。Embodiment 4 FIG. 5 shows an embodiment in which a liquid crystal layer having at least a rectifying photoconductor and an antiferroelectric phase as a phase state is sandwiched between a pair of transparent electrodes to form a spatial light modulator.
【００３０】図７は、光導電体と液晶層の間に互いに電
気的に独立した微小形状の金属薄膜７０７及び７０８を
複数個有する構造例である。整流性を有する光導電体の
代表例としては、非晶質シリコン（以下ａ−Ｓｉ：Ｈと
称する）がある。本実施例では、プラズマＣＶＤ法によ
ってｐ型層７０４（膜厚５００オングストローム）、ｉ
型層７０５（膜厚１．７μｍ）及びｎ型層７０６（膜厚
３０００オングストローム）の３層を連続して積層し、
ダイオード構造の光導電体を形成した。光導電体は画素
に分割されており、各金属薄膜７０８は画素電極と同時
に読みだし光を反射する反射膜の働きをする。画素間に
は、底部に金属薄膜からなる出力遮光膜７０９を持ち、
更にカーボンを分散した高分子膜７１０で埋められた溝
構造を持つ。この溝構造は電荷が画素間で拡散するのを
防ぐとともに、画素間に照射された読みだし光が光導電
体へ漏れて誤動作するのを防ぐ。光導電体の下部には光
入力情報を各画素に分離するための入力遮光膜７０３が
ある。反強誘電性液晶を配向するために、ラビング法に
よって同一方向に配向処理を施した高分子膜７１１、７
１３で液晶層を挟んでいる。このときのラビング方向は
基板の一辺に対し２５度の傾きをもたせ、かつ液晶の充
填方向に対しても２５度の傾きをとるように設定した。
液晶層の最適膜厚は反射モードであることを考慮して、
液晶の屈折率から最大の変調率が得られる条件より求め
られる光路長の半分と決まる。この最適膜厚と同一の粒
径を有するスペーサー７１２を分散することで液晶膜厚
を確保する。また、液晶を充填する方向はラビング方向
と２５度の傾きをなすように設定した。ガラス基板７０
１、７１５のそれぞれに設けた一対の透明電極７０２、
７１４に電圧７１６を印加し素子７００を駆動する。FIG. 7 shows an example of a structure having a plurality of fine metal thin films 707 and 708 electrically independent from each other between a photoconductor and a liquid crystal layer. A typical example of a photoconductor having a rectifying property is amorphous silicon (hereinafter a-Si: H). In this embodiment, the p-type layer 704 (500 angstrom thickness), i
Three layers of a mold layer 705 (film thickness of 1.7 μm) and an n-type layer 706 (film thickness of 3000 Å) are successively laminated;
A photoconductor having a diode structure was formed. The photoconductor is divided into pixels, and each metal thin film 708 functions as a reflective film that reflects read light simultaneously with the pixel electrodes. An output light-shielding film 709 made of a metal thin film is provided at the bottom between the pixels,
Further, it has a groove structure filled with a polymer film 710 in which carbon is dispersed. This groove structure prevents the charge from diffusing between the pixels, and also prevents the reading light applied between the pixels from leaking to the photoconductor and causing a malfunction. Below the photoconductor is an input light-shielding film 703 for separating optical input information into each pixel. Polymer films 711 and 7 that have been subjected to an alignment treatment in the same direction by a rubbing method in order to align the antiferroelectric liquid crystal.
13 sandwiches the liquid crystal layer. The rubbing direction at this time was set so as to have an inclination of 25 degrees with respect to one side of the substrate, and also to have an inclination of 25 degrees with respect to the filling direction of the liquid crystal.
Considering that the optimal thickness of the liquid crystal layer is the reflection mode,
The optical path length is determined to be half of the optical path length obtained from the condition for obtaining the maximum modulation rate from the refractive index of the liquid crystal. By dispersing spacers 712 having the same particle size as this optimum film thickness, the liquid crystal film thickness is ensured. The direction in which the liquid crystal was filled was set so as to have an inclination of 25 degrees with the rubbing direction. Glass substrate 70
A pair of transparent electrodes 702 provided on each of
A voltage 716 is applied to 714 to drive the element 700.
【００３１】この空間光変調素子７００の光導電体に照
射する光書き込み光強度を変化させた時の反射光の時間
応答特性を図８に示す。駆動は消去のための順方向電圧
＋１０Ｖ、第二の印加時間０．１ｍｓｅｃと光書き込み
のための逆方向電圧−２０Ｖ、第一の印加時間１．１ｍ
ｓｅｃとした。従って駆動周波数は８３３Ｈｚである。
偏光子の偏向方向をラビング方向に一致するように設置
すると、反強誘電相の状態で黒表示となる。光書き込み
光強度を０から０．８ｍＷ／ｃｍ2 まで変化させたと
き、その強度の増加に依って反射光強度が増加する。反
射光強度の時間平均で出力光を定義すると、光書き込み
光強度に対する出力光の変化は図９となる。光書き込み
光強度を０から０．８ｍＷ／ｃｍ2 までの変化で反射率
は０％から８０％まで制御される中間調表示である。な
お最大の反射率が８０％となるのは、光書き込み時の印
加電圧が最大２０Ｖであり、この電界強度での相転移に
要する時間が０．３ｍｓｅｃであるためである。１．１
ｍｓｅｃの期間中で、この転移時間は白表示をすること
にとっては損失となる。コントラスト比は最大２００以
上を確保した。FIG. 8 shows the time response characteristics of the reflected light when the intensity of the optical writing light applied to the photoconductor of the spatial light modulator 700 is changed. Driving was performed with a forward voltage of +10 V for erasing, a second application time of 0.1 msec, a reverse voltage of -20 V for optical writing, and a first application time of 1.1 m.
sec. Therefore, the driving frequency is 833 Hz.
When the polarizer is set so that the deflection direction of the polarizer coincides with the rubbing direction, black display is performed in an antiferroelectric phase state. When the optical writing light intensity is changed from 0 to 0.8 mW / cm 2 , the reflected light intensity increases as the intensity increases. When the output light is defined by the time average of the reflected light intensity, the change of the output light with respect to the optical writing light intensity is as shown in FIG. This is a halftone display in which the reflectance is controlled from 0% to 80% when the light writing light intensity changes from 0 to 0.8 mW / cm 2 . The maximum reflectance is 80% because the applied voltage at the time of optical writing is 20 V at maximum and the time required for phase transition at this electric field intensity is 0.3 msec. 1.1
During the msec period, this transition time is a loss for white display. The contrast ratio secured a maximum of 200 or more.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上詳説したように、本発明の液晶表示
素子の製造方法によれば、強誘電性液晶又は反強誘電性
液晶の配向軸を、対向する一対の基板のいずれか一方の
基板の縦方向又は横方向に対して２０度以上３０度以下
の範囲で傾けるようにすることにより、スメクティック
Ｃ相における液晶を、前記基板の一辺（縦方向又は横方
向）に対して平行な方向に均一に並べることができるの
で、液晶表示素子を効率良く合理的に製造することがで
きる。また、強誘電性液晶又は反強誘電性液晶の配向軸
を、液晶充填方向に対して４５度以上９０度以下の範囲
で傾けるようにすることにより、強誘電性液晶及び反強
誘電性液晶のスメクティック相に特有のジグザグ欠陥、
スジ欠陥などの発生あるいは成長を抑制して、コントラ
ストをはじめとする液晶表示素子の表示品質の向上を図
ることができる。 As described in detail above, according to the method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric
The alignment axis of the liquid crystal is adjusted to one of the pair of substrates
20 degrees or more and 30 degrees or less with respect to the vertical or horizontal direction of the board
Smectic by tilting in the range of
The liquid crystal in the C phase is applied to one side of the substrate (vertically or horizontally).
Direction) can be arranged evenly in a direction parallel to
As a result, liquid crystal display elements can be efficiently and rationally manufactured.
Wear. In addition, the orientation axis of the ferroelectric liquid crystal or antiferroelectric liquid crystal
In the range of 45 ° to 90 ° with respect to the liquid crystal filling direction
By tilting the ferroelectric liquid crystal and anti-
Zigzag defects unique to the smectic phase of dielectric liquid crystals,
By suppressing the occurrence or growth of streak defects,
Improve the display quality of liquid crystal display elements, including
Can be
【００３３】従って、本発明の液晶表示素子を用いた直
視型テレビ、投射型大画面テレビは表示品質の高い安定
な画像を提供できる。Therefore, a direct-view television and a projection large-screen television using the liquid crystal display device of the present invention can provide a stable image with high display quality.
【図１】（ａ）は本発明の表示素子の一実施例の平面図
であり、（ｂ）はそのＡ−Ｂ断面図である。FIG. 1A is a plan view of one embodiment of a display element of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a line AB.
【図２】本発明の液晶充填方向を定義したものである。FIG. 2 defines a liquid crystal filling direction of the present invention.
【図３】本発明の一実施例の表示素子１０を用いた表示
システム例である。FIG. 3 is an example of a display system using the display element 10 according to one embodiment of the present invention.
【図４】本発明の一実施例の液晶の充填方向とラビング
方向の角度θと発生する欠陥の数をグラフに示したもの
である。FIG. 4 is a graph showing the angle θ between the liquid crystal filling direction and the rubbing direction and the number of generated defects according to one embodiment of the present invention.
【図５】本発明の一実施例の光書き込み型空間光変調素
子１１の一実施例の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of one embodiment of the optical writing type spatial light modulator 11 of one embodiment of the present invention.
【図６】本発明の一実施例の光書き込み型空間光変調素
子１１を用いた投射テレビジョンシステム例である。FIG. 6 is an example of a projection television system using the optical writing type spatial light modulator 11 of one embodiment of the present invention.
【図７】少なくとも整流性を有する光導電体と相状態と
して反強誘電相を有する液晶層を一対の透明電極に挟み
空間光変調素子７００とした本発明の一実施例である。FIG. 7 shows an embodiment of the present invention in which a spatial light modulating element 700 is formed by sandwiching a liquid crystal layer having at least a rectifying photoconductor and an antiferroelectric phase as a phase state between a pair of transparent electrodes.
【図８】本発明の一実施例の空間光変調素子７００の光
導電体に照射する光書き込み光強度を変化させた時の反
射光の時間応答特性である。FIG. 8 is a time response characteristic of reflected light when the intensity of the optical writing light applied to the photoconductor of the spatial light modulator 700 according to one embodiment of the present invention is changed.
【図９】本発明の一実施例の反射光強度の時間平均で出
力光を定義したときの、光書き込み光強度に対する出力
光の変化を示したものである。FIG. 9 shows a change in output light with respect to the light writing light intensity when the output light is defined by the time average of the reflected light intensity according to one embodiment of the present invention.
１ ガラス基板 ２ ガラス基板 ３ 透明電極 ４ 透明電極 ５ 画素電極 ６ 有機配向膜 ７ 有機配向膜 ８ 強誘電性液晶 ９ 光導電層 １０ 表示素子 １１ 光書き込み型空間光変調素子 ａ，ｂ，ｃ 液晶充填方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Glass substrate 3 Transparent electrode 4 Transparent electrode 5 Pixel electrode 6 Organic alignment film 7 Organic alignment film 8 Ferroelectric liquid crystal 9 Photoconductive layer 10 Display element 11 Optical writing type spatial light modulation element a, b, c Liquid crystal filling direction
Claims (1)
成し、前記電極の表面に配向膜を形成し、前記配向膜の
間に強誘電性液晶又は反強誘電性液晶を充填する液晶表
示素子の製造方法であって、前記強誘電性液晶又は反強
誘電性液晶の配向軸を、前記対向する一対の基板のいず
れか一方の基板の縦方向又は横方向に対して２０度以上
３０度以下の範囲で傾け、かつ液晶充填方向に対して４
５度以上９０度以下の範囲で傾けるようにすることを特
徴とする液晶表示素子の製造方法。 An electrode is formed on each surface of a pair of substrates.
Forming an alignment film on the surface of the electrode,
Liquid crystal table filled with ferroelectric liquid crystal or antiferroelectric liquid crystal
A method of manufacturing a display device, comprising:
The orientation axis of the dielectric liquid crystal is adjusted by any of the pair of substrates facing each other.
At least 20 degrees to the vertical or horizontal direction of either substrate
Tilt within a range of 30 degrees or less and 4
In particular, it should be tilted in the range of 5 to 90 degrees.
A method for manufacturing a liquid crystal display element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6090982A JP2698756B2 (en) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | Manufacturing method of liquid crystal display element |
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|---|---|
| JPH07294938A JPH07294938A (en) | 1995-11-10 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS6240430A (en) * | 1985-08-19 | 1987-02-21 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal light valve |
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1994
- 1994-04-28 JP JP6090982A patent/JP2698756B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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