JP3308071B2 - Liquid crystal element - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、一対の基体間に液晶が
配されている液晶素子に関し、特に、透明電極及び配向
膜をこの順に設けた一対の基体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 having a liquid crystal disposed between a pair of substrates, and more particularly, to a pair of substrates provided with a transparent electrode and an alignment film in this order, facing each other with a predetermined gap. And a liquid crystal element in which a ferroelectric liquid crystal is injected into the gap.

【０００２】[0002]

【従来の技術】強誘電性液晶（ＦＬＣ：ferroelectric
liquid crystal) を表示素子に応用しようとする研究開
発は、ここ10年来活発に進められてきている。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。 （１）高速応答性（従来のネマチック液晶表示に比較し
て1000倍も高速応答）。 （２）視野角依存性が少ない。 （３）画像にメモリ性がある。2. Description of the Related Art Ferroelectric liquid crystal (FLC)
Research and development for applying liquid crystals to display devices has been actively pursued for the past ten years. The FLC display is an excellent one mainly having the following features (1) to (3). (1) High-speed response (1000 times faster than conventional nematic liquid crystal display). (2) The viewing angle dependency is small. (3) The image has memory properties.

【０００３】従来、こうした強誘電性液晶の表示技術と
しては、表示パネルのセルギャップを２μｍ以下にコン
トロールし、パネル界面の分子配向規制力を用いて液晶
分子を配向させ、２状態のみ安定なエネルギー状態をと
る表面安定化強誘電性液晶表示素子がクラークら（米国
特許第4,367,924 号）により提案され、そのμ秒オーダ
の応答性や、画像のメモリ効果などの特徴でもって研究
開発が精力的にすすめられてきた。Conventionally, as a display technology of such a ferroelectric liquid crystal, a cell gap of a display panel is controlled to 2 μm or less, and liquid crystal molecules are aligned by using a molecular alignment regulating force at a panel interface, so that only two states have stable energy. (U.S. Pat. No. 4,367,924) proposed a surface-stabilized ferroelectric liquid crystal display element that takes a state, and R & D has been vigorously pursued with its microsecond response and image memory effect. I have been recommended.

【０００４】このように、双安定モードの強誘電性液晶
表示は、メモリ性をもつためにＣＲＴ（陰極線管）など
で問題となっているフリッカーをなくせること、そし
て、単純Ｘ−Ｙマトリックス駆動でも1000本以上の走査
線で駆動できること（ＴＦＴ：薄膜トランジスタでの駆
動をなくせること）、また、現在主流のネマチック液晶
での視野角が狭いという問題に対しても、分子配向が一
様であること、およびパネルのギャップがネマチック液
晶パネルの半分以下であることから、広い視野角を有す
ることなどを特徴としてきた。As described above, a ferroelectric liquid crystal display of a bistable mode has a memory function to eliminate flicker which is a problem in a CRT (cathode ray tube) and the like, and a simple XY matrix drive. However, even with the problem of being able to be driven by more than 1000 scanning lines (TFT: eliminating the need for driving with thin film transistors), and the problem that the viewing angle of the current mainstream nematic liquid crystal is narrow, the molecular orientation is uniform. In addition, since the panel gap is less than half that of a nematic liquid crystal panel, it has a wide viewing angle.

【０００５】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26に概略的に示すような構
造からなっている。即ち、ガラスなどの透明な基板１ａ
上に、ＩＴＯ（indium tin oxide：インジウムにスズを
ドープした導電性酸化物）などの透明電極層２ａ、及び
液晶配向膜としての例えばＳｉＯ斜方蒸着層３ａを順次
積層した積層体Ａと；これと同様に、基板１ｂ上に、透
明電極層２ｂ、例えばＳｉＯ斜方蒸着層３ｂを順次積層
した積層体Ｂと；を、液晶配向膜である例えばＳｉＯ斜
方蒸着層３ａ、３ｂが互いに対向するように配し、所定
のセルギャップを実現するためのスペーサ４を挟むこと
により液晶セルを構成し、そのセルギャップに強誘電性
液晶５を注入した構造を有している。[0005] Such an FLC display (ferroelectric liquid crystal display element) has, for example, a structure schematically shown in FIG. That is, a transparent substrate 1a such as glass
A laminated body A in which a transparent electrode layer 2a such as ITO (indium tin oxide: a conductive oxide obtained by doping tin with indium) and a SiO obliquely deposited layer 3a as a liquid crystal alignment film are sequentially laminated thereon; Similarly, a transparent electrode layer 2b, for example, a laminated body B in which SiO oblique deposition layers 3b are sequentially laminated on a substrate 1b; and a liquid crystal alignment film, for example, SiO oblique deposition layers 3a, 3b facing each other. A liquid crystal cell is formed by arranging such that a spacer 4 for realizing a predetermined cell gap is sandwiched, and a ferroelectric liquid crystal 5 is injected into the cell gap.

【０００６】しかしながら、こうした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。[0006] However, although such an FLC display has the above-mentioned excellent features, it has been pointed out that it is difficult to perform gradation display. 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.

【０００７】即ち、従来の強誘電性液晶素子（例えば界
面安定型強誘電性液晶素子）は、外部印加電界Ｅに対し
て分子Ｍの配向方向が図27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28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。That is, in the conventional ferroelectric liquid crystal device (for example, an interface-stabilized ferroelectric liquid crystal device), the orientation direction of the molecule M with respect to the externally applied electric field E is as shown in FIG.
Switch between the two states. 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. 28, the transmittance changes from 0% at a threshold voltage _Vth with respect to an applied electric field. It changes sharply to 100%. The voltage width at which the transmittance changes is generally 1 V or less. Further, V _th changes due to a slight change in the cell gap.

【０００８】従って、従来の液晶素子では、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。Therefore, in a conventional 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.

【０００９】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、これらの方法でも未だ
階調表示が不十分であるという問題があった。For this reason, a method of performing gradation by providing sub-pixels and adjusting the pixel area (area gradation method)
Also, a method has been proposed such as a method of performing gradation by repeating switching during one field by utilizing the high-speed switching property of ferroelectric liquid crystal (time integration gradation method). However, these methods still have a problem that the gradation display is still insufficient.

【００１０】即ち、面積階調法の場合、階調数を増やせ
ば増やすほど、必要なサブピクセルの数が増え、デバイ
ス作製という面から、また、駆動法という観点から考え
ても、コストパフォーマンスが悪いことは明らかであ
る。また、タイムインテグレーション階調法では、タイ
ムインテグレーション階調法単独ではもちろんのこと、
面積階調法との組み合わせを考えても、実用性は低いと
いう問題があった。That is, in the area gradation method, as the number of gradations is increased, the number of necessary sub-pixels is increased, and the cost performance is reduced from the viewpoint of device fabrication and the driving method. The bad is obvious. In addition, in the time integration gradation method, not only the time integration gradation method alone,
Even in consideration of the combination with the area gradation method, there is a problem that the practicability is low.

【００１１】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 gradation 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.

【００１２】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 element having analog gradation display characteristics at a practical level is complicated in terms of steps, and it is very difficult to control the production conditions, and the production cost is high. was there.

【００１３】他方、特開平３−276126号公報に示される
ように、配向膜上に 0.3〜２μｍのアルミナ微粒子を散
布する等により、この微粒子の存在部分と非存在部分と
で強誘電性液晶の反転を印加電圧によって制御し、階調
表示を行わんとするＦＬＣディスプレイが提案されてい
る。On the other hand, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-276126, by dispersing 0.3-2 μm alumina fine particles on an alignment film, a ferroelectric liquid crystal is formed between a portion where the fine particles are present and a portion where no fine particles are present. An FLC display that controls inversion by an applied voltage and performs grayscale display has been proposed.

【００１４】しかしながら、この公知技術の場合、上記
微粒子のサイズが大きすぎ、また散布量の規定等が不明
であるため、実際には、意図する階調表示は極めて困難
である。However, in the case of this known technique, the intended gradation display is extremely difficult in practice because the size of the fine particles is too large and the regulation of the amount of application is unknown.

【００１５】即ち、例えば２μｍのセルギャップ中に粒
径 0.3〜２μｍの微粒子を単に散布したのでは、実際に
は液晶の反転を一画素内で微細に変化させることは極め
て困難である。しかも、強誘電性液晶ディスプレイがそ
の液晶の複屈折モードでの表示であるため、セルギャッ
プのコントロールは極めて困難であり、色ムラが出現し
てしまう。この状況は、セルギャップの変動が 500Å以
下であることが要求される現在のＳＴＮ（スーパーツイ
ストネマチック）表示素子と同様であると考えられる。That is, for example, if fine particles having a particle size of 0.3 to 2 μm are simply dispersed in a cell gap of 2 μm, it is actually extremely difficult to finely change the inversion of liquid crystal within one pixel. Moreover, since the ferroelectric liquid crystal display is a display in the birefringence mode of the liquid crystal, it is extremely difficult to control the cell gap, and color unevenness appears. This situation is believed to be similar to current STN (super twisted nematic) display elements, which require a cell gap variation of 500 ° or less.

【００１６】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の欠点を解消し、液晶素子、特に強誘電性液晶表
示素子において高コントラストを保持しつつ、特にアナ
ログ階調表示を低コストにして容易かつ確実に実現する
ことを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned disadvantages of the prior art and reduces the cost of analog gradation display while maintaining high contrast in a liquid crystal device, especially a ferroelectric liquid crystal display device. It is intended to realize it easily and reliably.

【００１７】[0017]

【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、前記液晶の単位領域内で誘電率
分布が形成され、これによって前記単位領域内での前記
液晶に作用する実効電界に分布が生じ、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複数のドメイ
ンが存在するように構成した液晶素子において、透明電
極及び配向膜をこの順に設けた一対の基体が所定の間隙
を置いて対向配置され、前記間隙内に強誘電性液晶が注
入されていて、反転ドメインによる透過率が２５％であ
るときに２μｍφ以上の大きさのドメインが１ｍｍ²の
視野の中に１００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、
１．５ボルト以上であり、これによって階調表示を行え
るように構成したことを特徴とする液晶素子に係るもの
である。That is, according to the present invention, a liquid crystal is arranged between a pair of substrates, and a dielectric constant distribution is formed in a unit region of the liquid crystal. In a liquid crystal element configured so that a distribution is generated in an effective electric field that acts and a plurality of domains having different threshold voltages for switching the liquid crystal exist, a pair of substrates provided with a transparent electrode and an alignment film in this order include: When a ferroelectric liquid crystal is injected into the gap and a transmittance due to the inversion domain is 25%, a domain having a size of ² μmφ or more is placed in a field of view of 1 mm ² when a predetermined gap is provided therebetween. , And the threshold voltage width within the domain is in the range of 10 to 90% transmittance,
The present invention relates to a liquid crystal element characterized in that the voltage is 1.5 volts or more and gray scale display can be performed by this.

【００１８】本発明の液晶素子は、液晶をスイッチング
するためのしきい値電圧の異なる複数のドメインからな
っていて、透明電極及び配向膜をこの順に設けた一対の
基体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として構成さ
れ、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１００個以上（好ましくは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１．５ボルト以上であること
が重要である。The liquid crystal device of the present invention comprises a plurality of domains having different threshold voltages for switching the liquid crystal, and a pair of substrates provided with a transparent electrode and an alignment film in this order are arranged at a predetermined gap. It is configured as a liquid crystal element that is disposed to face and has a ferroelectric liquid crystal injected into the gap, and has a transmittance of 2 μmφ or more when the transmittance due to the inversion domain (for example, the black domain in white or vice versa) is 25%. Size domain (micro domain) is 1mm ²
100 or more (preferably 300 or more) in the field of view
It is important that they exist and that the threshold voltage width within the domain is 1.5 volts or more in the range of 10 to 90% transmittance.

【００１９】本発明によれば、液晶の単位領域（具体的
には、一画素）内で誘電率分布を形成しているので、そ
の単位領域内において、しきい電圧の異なるμｍオーダ
のドメインを発現させ、このマイクロドメインによって
単位領域を形成でき、これによって連続階調表示が可能
となる。また、強誘電性液晶を用いることによって、個
々のドメイン内では双安定であるので、メモリ機能を有
し、フリッカーフリーな静止画像を提供でき、また、高
速応答性等の優れた性能が得られる。According to the present invention, since a dielectric constant distribution is formed in a unit region of a liquid crystal (specifically, one pixel), domains of μm order having different threshold voltages are formed in the unit region. It can be expressed and a unit area can be formed by this micro domain, thereby enabling continuous gradation display. In addition, by using ferroelectric liquid crystal, since each domain is bistable, it has a memory function, can provide a flicker-free still image, and has excellent performance such as high-speed response. .

【００２０】即ち、階調表示を行うために、液晶分子に
実効的に作用する電界分布を一画素内で必要な階調数分
だけ、一画素内に設けるものであるが、これを実現する
効果的な手段として一画素内に誘電率の分布を設けてい
るのである。こうした誘電率分布（換言すれば、上記マ
イクロドメイン）を形成する手段として、液晶中にセル
ギャップに対して十分に小さい超微粒子を分散させるこ
とができる。図４には、こうした超微粒子10を分散させ
たＦＬＣディスプレイを例示するが、この基本構造は図
26に示したものと同様である。セルギャップは 1.2〜2.
4 μｍとするのが望ましく、このような狭小ギャップで
も、微粒子添加は液晶の性能を低下させることなくその
効果を発揮できる。That is, in order to perform a gradation display, an electric field distribution which effectively acts on liquid crystal molecules is provided in one pixel by the number of gradations required in one pixel. This is realized. As an effective means, a distribution of dielectric constant is provided in one pixel. As means for forming such a dielectric constant distribution (in other words, the microdomain), ultrafine particles sufficiently small with respect to the cell gap can be dispersed in the liquid crystal. FIG. 4 illustrates an FLC display in which such ultrafine particles 10 are dispersed.
It is the same as that shown in FIG. Cell gap is 1.2 ~ 2.
The thickness is preferably 4 μm. Even in such a narrow gap, the addition of fine particles can exert its effect without deteriorating the performance of the liquid crystal.

【００２１】ここで、超微粒子10による誘電率分布に基
づくしきい値電圧の変化を図２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、液晶にかかる電界Ｅeff は、次式（１）で表され
る。 Ｅeff ＝（ε₂ ／（ε₁ ｄ₂ ＋ε₂ ｄ₁ ））×Ｖgap ・・・・・（１）Here, the change of the threshold voltage based on the dielectric constant distribution by the ultrafine particles 10 will be described in principle with reference to FIG. The particle size of the ultrafine particles 10 is d ₂ , the dielectric constant is ε ₂ ,
When the thickness of the liquid crystal 5 excluding 10 is d ₁ and the dielectric constant is ε ₁ , the electric field Eeff applied to the liquid crystal is expressed by the following equation (1). Eeff = (ε ₂ / (ε ₁ d ₂ + ε ₂ d ₁ )) × Vgap (1)

【００２２】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 ₂ <ε ₁ ), 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.

【００２３】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 ＞ＥgapThe 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

【００２４】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、それら両領域間では反転
ドメインが生じる領域と生じない領域が存在し、かつ、
これらの領域は電界Ｅgap の大きさによって変化させる
ことができる。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 a region where the ultrafine particles exist and a region where the ultrafine particles do not exist. . As a result, even when the same electric field Egap is applied, there are a region where an inversion domain is generated and a region where no inversion domain is generated between the two regions, and
These regions can be changed by the magnitude of the electric field Egap.

【００２５】即ち、電界Ｅgap のコントロールによっ
て、反転ドメインの大きさを変化させること（透過率を
変化させること）が可能となり、しきい値電圧に一定の
幅をもたせることができるため、図１に例示するよう
に、本発明の液晶素子では、印加電圧によって透過率が
従来（図28）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。That is, by controlling the electric field Egap, it is possible to change the size of the inversion domain (change the transmittance), and to give a certain width to the threshold voltage. As exemplified, in the liquid crystal element of the present invention, the transmittance does not change sharply as in the related art (FIG. 28), but changes relatively slowly, according to the applied voltage.

【００２６】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（Ｖ_th）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、フリッカーフリーな静止
画像を実現でき、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。This is because, as described above, in particular, in one pixel, a micro-domain (micro-domain) having a different threshold voltage (V _th ) is developed, so that the micro-domain can be changed according to the magnitude of the applied voltage. Is changed. In one domain, when the liquid crystal molecules are bistable, they have a memory function, can realize a flicker-free still image, and form one pixel from a μm-order domain having different threshold voltages. , Continuous tone display is possible.

【００２７】図１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Ｖ_th1、透過率90％のとき
をＶ_th2 とした場合、しきい値電圧の変化幅（△Ｖ_th＝
Ｖ_th2 −Ｖ_th1)が 1.5ボルト以上である。[0027] In FIG 1, among the threshold voltages 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 ( ΔV _th =
(V _th2 −V _th1 ) is 1.5 volts or more.

【００２８】マイクロドメインについては、図３（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 100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ことがあり、これ
を以下に「スターライトテクスチャ」と称することとす
る。但し、本発明による構造は、ドメインが比較的大き
くても一定の階調性を発現できるし、液晶の駆動方法に
よっては中間調を良好に実現可能である。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 exist at a rate of 100 or more / mm ² . A fine half-tone screen (transmittance) as a whole due to the fine light transmission part of such micro domain
However, such a structure based on the microdomain may exhibit a so-called starry sky, which is hereinafter referred to as “starlight texture”. However, the structure according to the present invention can exhibit a certain gradation even if the domain is relatively large, and can achieve a good halftone depending on the driving method of the liquid crystal.

【００２９】このマイクロドメイン構造によれば、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３（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、従来の構造では、図３（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 micro-domain structure, the light transmitting portion MD of the micro-domain is expanded (increased in transmittance) or reduced as indicated by a dashed line in FIG. 3A according to the magnitude of the applied voltage. (Decrease in transmittance), and the transmittance can be arbitrarily changed by the applied voltage. On the other hand, in the conventional structure, FIG.
As shown in the figure, since the threshold voltage width is extremely small,
The light transmission portion D due to the applied voltage only increases or disappears abruptly, and it is extremely difficult to perform gradation display.

【００３０】このことから、本発明による構造、特にス
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。From this, the structure according to the present invention, particularly 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. By applying two or more kinds of voltages, various transmittances (that is, two or more kinds of gradation levels) can be obtained.

【００３１】これに反し、従来のように単に微粒子を存
在させるだけでは、図３（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 0.3〜２
μｍ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（これに
ついては、後記の比較例で詳細に説明する）。On the other hand, only the presence of fine particles as in the prior art yields only the one as shown in FIG. 3B, and particularly 0.3 to 2 μm in a minute (about 2 μm) gap.
It is clear that the desired display performance cannot be obtained even with the presence of fine particles of μm, and color unevenness occurs due to the fine particle portion even if the gap is not very small (see the comparative example described later). Will be described in detail).

【００３２】この従来技術のように、２μｍ程度のギャ
ップに例えば 0.5μｍのアルミナ微粒子を入れた場合、
強誘電性液晶は複屈折モードでの表示であるために、±
500オングストロームの変動範囲内にセルギャップをコ
ントロールすることは極めてきびしく、色ムラが出現し
てしまうことになる。この状況は、現在商品化されてい
るＳＴＮ表示素子と同程度であると考えられる。When, for example, 0.5 μm alumina fine particles are put in a gap of about 2 μm as in this prior art,
Since the ferroelectric liquid crystal displays in the birefringence mode, ±
It is extremely severe to control the cell gap within the fluctuation range of 500 angstroms, and color unevenness will appear. This situation is considered to be comparable to STN display elements currently on the market.

【００３３】これに対し、本発明では、上記の誘電率分
布を実現する手段として、液晶セルのギャップに対して
十分小さい超微粒子を添加する。即ち、微粒子が人間の
目に見える光の波長よりも短いことを特徴とすることか
ら、添加する濃度が増加してセルギャップ間に微粒子が
存在しても、見かけ上、セルギャップの変動が±500オ
ングストローム以下という許容範囲を満たさなくとも、
その部分が色ムラとして見えることはないという大きな
メリットがある。On the other hand, in the present invention, as means for realizing the above-mentioned distribution of the dielectric constant, ultrafine particles sufficiently small with respect to the gap of the liquid crystal cell are added. That is, since the fine particles are characterized by being shorter than the wavelength of light visible to human eyes, even if the added concentration increases and the fine particles exist between the cell gaps, the cell gap apparently fluctuates ± Even if it does not meet the tolerance of 500 angstrom or less,
There is a great merit that the part does not appear as color unevenness.

【００３４】本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４に示した対向する透明電極層２
ａ、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
よい。In the liquid crystal device of the present invention, the fine particles to be added to the liquid crystal include the transparent electrode layer 2 shown in FIG.
Any fine particles can be used as long as the effective electric field intensity applied to the liquid crystal 5 existing between a and 2b can be distributed.

【００３５】こうした微粒子は、誘電率が同じであって
よいが、この場合には、微粒子の大きさに分布をもたせ
ればよく、平均粒径が５〜400nm の範囲の複数種を併用
することができる。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２
ａ、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
大きいほうが、優れたアナログ階調表示ができるので好
ましい。These fine particles may have the same dielectric constant. In this case, it is sufficient that the fine particles have a size distribution, and a plurality of fine particles having an average particle size in the range of 5 to 400 nm are used in combination. Can be. 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, the transparent electrode layer 2 of one pixel
Even when an external electric field is uniformly applied between a and 2b, the effective electric field applied to the liquid crystal in the pixel has a distribution, and analog gray scale display can be performed in one pixel. Regarding the size distribution of the fine particles, it is preferable that the spread of the size be large to some extent, since excellent analog gradation display can be performed.

【００３６】また、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、誘電率が１〜10
0 の中から選択し、併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。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。For example, fine particles of a plurality of materials having different dielectric constants can be mixed and used, and
You can select from 0 and use them together. The presence of the fine particles having different dielectric constants as described above forms a distribution of the dielectric constant in each pixel. 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 liquid crystal (particularly strong). Dielectric liquid crystal)
, The width of the threshold voltage for switching between the bistable states can be widened, and analog gray scale display can be performed within one pixel.

【００３７】本発明の液晶素子では、液晶に添加する微
粒子は、上記した階調性を実現する上で 100以下の誘電
率を有していることが望ましい。In the liquid crystal device of the present invention, it is desirable that the fine particles added to the liquid crystal have a dielectric constant of 100 or less in order to realize the above-mentioned gradation.

【００３８】また、この微粒子は、 pH2.0以上の表面を
有することが望ましいが、これは、pH2.0未満で酸性が
強すぎるとプロトンにより液晶が劣化し易いからであ
る。The fine particles preferably have a surface having a pH of 2.0 or more, because if the pH is lower than 2.0 and the acidity is too strong, the liquid crystal is likely to be deteriorated by protons.

【００３９】また、この微粒子は、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、凝集して目的とするテクス
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 fine particles are 50% by weight or less, 0.1% or less.
It is desirable that the compound be added to the liquid crystal in a proportion of at least% by weight. If the added amount is too large, the desired texture structure is hardly expressed and aggregation of the liquid crystal tends to be difficult.

【００４０】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で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。ファーネス法で作製された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、耐候性にも優れている。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. Carbon black produced by the furnace method
The particle size distribution of the fine particles is relatively wide, and amorphous titanium oxide has good surface properties and excellent weather resistance.

【００４１】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 0.1〜10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 have a size of not more than half of the liquid crystal cell gap in the state of non-aggregated primary fine particles.
(0.4 μm or less, particularly 0.1 μm or less) is preferable. Also,
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 is 9.0 nm or more in that the change in transmissivity (transmittance) can be moderated. It is desirable that the specific gravity of the fine particles is 0.1 to 10 times that of the liquid crystal in terms of preventing sedimentation when dispersed in the liquid crystal,
The fine particles are preferably surface-treated with a silane coupling agent or the like so as to exhibit good dispersibility.

【００４２】本発明において、微粒子は対向する電極間
に存在させる必要があるが、その場所は特に限定され
ず、液晶中でも、液晶配向膜中又は液晶配向膜上でもよ
い。In the present invention, the fine particles need to be present between the electrodes facing each other, but the location is not particularly limited. The fine particles may be in a liquid crystal, in a liquid crystal alignment film or on a liquid crystal alignment film.

【００４３】なお、液晶配向膜としてＳｉＯ斜方蒸着膜
を使用した場合には、好ましくは 100オングストローム
以下、より好ましくは40〜80オングストローム程度の電
荷移動錯体薄膜、有機導電性化合物薄膜、酸化物もしく
はフッ化物薄膜、又は金属薄膜を液晶配向膜上に積層す
ることが好ましい。このような薄膜を形成することによ
り、更にアナログ階調特性を改善することができる。When a SiO oblique deposition film is used as the liquid crystal alignment film, the charge transfer complex thin film, the organic conductive compound thin film, the oxide or the like is preferably 100 Å or less, more preferably about 40 to 80 Å. It is preferable to laminate a fluoride thin film or a metal thin film on the liquid crystal alignment film. By forming such a thin film, the analog gradation characteristics can be further improved.

【００４４】このような電荷移動錯体薄膜としては種々
の電荷移動錯体を使用することができ、例えばテトラチ
アフルバレン−テトラシアノキノジメタン錯体を使用す
ることができる。また、有機導電性化合物薄膜としても
種々の有機導電性化合物を使用することができ、例えば
イッテルビウムジフタロシアニンを使用することができ
る。As such a charge transfer complex thin film, various charge transfer complexes can be used. For example, a tetrathiafulvalene-tetracyanoquinodimethane complex can be used. Various organic conductive compounds can also be used as the organic conductive compound thin film, and for example, ytterbium diphthalocyanine can be used.

【００４５】酸化物もしくはフッ化物薄膜、又は金属薄
膜としても種々の化合物又は金属を使用することがで
き、例えば酸化物としてはＳｉＯ、ＳｉＯ₂ 、ＭｇＯ、
ＴｉＯ、ＴｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ などを使用することがで
き、フッ化物としはＭｇＦ₂ 、ＣａＦ₂ 、ＡｌＦ₃ など
を使用することができ、金属としてはＡｕ、Ａｇ、Ａ
ｌ、Ｃｕ、Ｐｔなどを使用することができる。Various compounds or metals can be used as the oxide or fluoride thin film or the metal thin film. For example, as the oxide, SiO, SiO ₂ , MgO,
TiO, TiO ₂ , Al ₂ O _{3 and the} like can be used, MgF ₂ , CaF ₂ , AlF _{3 and the} like can be used as fluorides, and Au, Ag, and A can be used as metals.
1, Cu, Pt, and the like can be used.

【００４６】本発明に基づく液晶表示素子は、常法に従
って製造することができる。例えば、ガラス基板にスパ
ッタ法により透明ＩＴＯ層を形成し、フォトリソグラフ
法により所定のパターニングを行った後、ＳｉＯを基板
に対し斜めに真空蒸着させる。The liquid crystal display device according to the present invention can be manufactured according to a conventional method. For example, a transparent ITO layer is formed on a glass substrate by a sputtering method, and after predetermined patterning is performed by a photolithographic method, SiO is obliquely vapor-deposited on the substrate.

【００４７】このようにして得られた積層体のＳｉＯ斜
方蒸着膜上に、必要に応じて、基板の垂直方向から、電
荷移動錯体薄膜や、酸化物もしくはフッ化物薄膜又は金
属薄膜を真空蒸着法などにより形成し、液晶セルを組み
立てた後に、セルギャップに微粒子を均一に混入させた
液晶を注入することにより製造することができる。ま
た、液晶配向膜としては、ラビング処理されたポリイミ
ド膜も使用することができる。If necessary, a charge transfer complex thin film, an oxide or fluoride thin film or a metal thin film is vacuum-deposited on the obliquely deposited SiO film of the thus obtained laminate from the vertical direction of the substrate. It can be manufactured by injecting a liquid crystal in which fine particles are uniformly mixed into a cell gap after forming by a method or the like and assembling a liquid crystal cell. A rubbed polyimide film can also be used as the liquid crystal alignment film.

【００４８】[0048]

【実施例】以下、本発明を実施例について比較例の参照
下に更に詳細に説明する。The present invention will be described below in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

【００４９】実施例１ 図４に示した如き液晶デバイスに微粒子を添加した液晶
組成物を注入して、その誘電率の分布から予想されるし
きい電圧幅との比較を行った。ここで、図２に示した各
パラメータを次の通りとした。 Example 1 A liquid crystal composition to which fine particles were added was injected into a liquid crystal device as shown in FIG. 4, and a comparison was made with a threshold voltage width expected from the distribution of the dielectric constant. Here, each parameter shown in FIG. 2 was as follows.

【００５０】強誘電性液晶のε₁ ：６ 超微粒子のε₂ ：３ ｄ₂ ：0.1 μｍ ｄ₁ ＋ｄ₂ ：1.5 μｍ（ｄ₁ ＝1.4 μｍ） Ｅgap ：30Ｖ（Ｖgap ＝45Ｖ）Ε _{1 of} ferroelectric liquid crystal: ε _{2 of} ultrafine particles: ε ₂ : 3 d ₂ : 0.1 μm d ₁ + d ₂ : 1.5 μm (d ₁ = 1.4 μm) Egap: 30 V (Vgap = 45 V)

【００５１】そして、上述した（１）式を用いて計算す
ると、 Ｅeff ＝｛３／(0.6＋4.2)｝×45＝28.125（Ｖ） となり、液晶に実効的に作用する電界としては、28.125
ボルトから30ボルトの間で、分布をもつことになる。従
って、仮に、30ボルトにしきい電圧をもつ場合には、微
粒子の存在しないところでは、しきい電圧となるが、微
粒子の存在するところでは、しきい電圧以下となり、ｏ
ｆｆの状態のままである。Then, when calculated using the above-described equation (1), Eeff = {3 / (0.6 + 4.2)} × 45 = 28.125 (V), and the electric field that effectively acts on the liquid crystal is 28.125.
It will have a distribution between volts and 30 volts. Therefore, if the threshold voltage is 30 volts, the threshold voltage is obtained where no fine particles are present, but is lower than the threshold voltage where fine particles are present.
The state of ff remains.

【００５２】次に、添加する微粒子の誘電率ε₂ および
サイズｄ₂ を種々変化させたときに、実効的にかかる電
圧をみると、図５、図６、図７に示すようになった。Next, when the dielectric constant ε ₂ and the size d ₂ of the fine particles to be added were variously changed, the effective applied voltage was as shown in FIGS. 5, 6 and 7.

【００５３】この結果から、誘電率ε₂ 及び微粒子のサ
イズｄ₂ と実効電圧Ｅeff の分布との間には、リニアな
関係が存在することが明らかなになった。即ち、微粒子
の誘電率が大きいと実効電圧が大きくなり、またその粒
径が大きくなると実効電圧が小さくなる傾向がある。From this result, it became clear that there is a linear relationship between the dielectric constant ε ₂ , the size d _{2 of the} fine particles, and the distribution of the effective voltage Eeff. That is, when the dielectric constant of the fine particles is large, the effective voltage tends to increase, and when the particle diameter increases, the effective voltage tends to decrease.

【００５４】実施例２、比較例１ 以上の結果を考慮して、実際に、強誘電性液晶に超微粒
子を添加した系で検討を行った。In consideration of the results of Example 2 and Comparative Example 1, a study was actually conducted in a system in which ultrafine particles were added to a ferroelectric liquid crystal.

【００５５】チッソ（株）製の強誘電性液晶組成物：Ｃ
Ｓ−１０１４の100mg に、超微粒子としてカーボンブラ
ックであるキャボット社製のカーボンブラックＭｏｇｕ
ｌＬを１mg加え、 100℃に加熱し（即ち、アイソトロピ
ック温度に加熱し）、超音波ホモジナイザーを用いて、
均一に分散させた。Ferroelectric liquid crystal composition manufactured by Chisso Corporation: C
100 mg of S-1014 was added to carbon black Mogu manufactured by Cabot Corporation as carbon black as ultrafine particles.
Add 1 mg of IL, heat to 100 ° C. (ie, heat to isotropic temperature), and use an ultrasonic homogenizer,
Dispersed uniformly.

【００５６】この組成物を真空中でアイソトロピック温
度に加熱してテストセルに注入した。このときのテスト
セルの配向膜は、ＳｉＯの斜方蒸着膜を使用した。蒸着
角度は基板の法線に対して85度、基板温度は 170℃と
し、50nmの膜厚に蒸着した。蒸着後、 300℃で空気中で
アニールした。The composition was heated to an isotropic temperature in a vacuum and injected into a test cell. At this time, an oblique deposition film of SiO was used as the alignment film of the test cell. The deposition angle was 85 ° with respect to the normal to the substrate, the substrate temperature was 170 ° C., and the film was deposited to a thickness of 50 nm. After the deposition, annealing was performed at 300 ° C. in air.

【００５７】なお、液晶セルの作製において、スパッタ
法により 400オングストローム厚の透明ＩＴＯ膜（面抵
抗 100Ω/cm²）を設けたガラス基板上に、液晶配向膜と
して500オングストローム厚のＳｉＯ斜方蒸着膜を、Ｓ
ｉＯ粉末（純度 99.99％、フルウチ化学株式会社製）を
入れたタンタルボート（日本バックスメタル株式会社
製）を加熱（抵抗加熱）することにより真空蒸着した。In the production of the liquid crystal cell, a 500 Å thick obliquely evaporated SiO film as a liquid crystal alignment film was formed on a glass substrate provided with a 400 Å thick transparent ITO film (sheet resistance: 100 Ω / cm ² ) by sputtering. And S
Vacuum evaporation was performed by heating (resistance heating) a tantalum boat (manufactured by Nippon Bax Metal Co., Ltd.) containing iO powder (purity 99.99%, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.).

【００５８】このように処理した２枚のガラス基板を、
1.6μｍ径のスペーサ（真し球：触媒化学株式会社製）
と紫外線硬化型接着剤（フォトレック：積水ファインケ
ミカル株式会社製）とを用いて、ＳｉＯ斜方蒸着膜の蒸
着方向が互いに反平行になるように液晶セルに組み立
て、このセルギャップに上記の強誘電性液晶を注入し、
得られた液晶セルに、周波数 100Hzで±35Ｖの交流電界
を印加して液晶表示素子を製造した。The two glass substrates thus treated are
1.6 μm diameter spacer (Shining ball: manufactured by Catalysis Chemical Co., Ltd.)
And a UV-curable adhesive (Photorec: manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.) so as to assemble the liquid crystal cell so that the deposition directions of the SiO oblique deposition films are antiparallel to each other. Liquid crystal is injected,
An AC electric field of ± 35 V at a frequency of 100 Hz was applied to the obtained liquid crystal cell to manufacture a liquid crystal display device.

【００５９】こうして作製された液晶セルについて、液
晶にカーボンブラックを含有したセルは、カーボンブラ
ックを含有しない場合のモノドメイン構造に比較して、
全く異なる構造を示した。即ち、電界を直流で加えた場
合に、電圧の大きさに対応して、ドメインの横流れが起
きずかつ電圧の大きさに比例してドメインのサイズが変
化するようなテクスチャであった。With respect to the liquid crystal cell thus manufactured, the cell containing carbon black in the liquid crystal was compared with the monodomain structure in the case where no carbon black was contained.
It showed a completely different structure. That is, when an electric field is applied by direct current, the texture does not cause the cross flow of the domain corresponding to the magnitude of the voltage and the size of the domain changes in proportion to the magnitude of the voltage.

【００６０】即ち、この液晶セルについて、印加電圧と
コントラスト比との関係を以下に説明するようにして調
べた。即ち、直交ニコル下で、図８に示すような駆動波
形を液晶表示素子に印加した。まず、リセットパルス
（Ｖreset パルス（パルス幅１msec））を印加し、次に
リセットパルス以下のグレイパルス（Ｖgrayパルス（パ
ルス幅１msec））を印加した。リセットパルス印加後
（ダークレベル）の光透過強度とグレイパルスの印加後
（グレイレベル）の光透過強度を比較することによりコ
ントラスト比を求めた。That is, for this liquid crystal cell, the relationship between the applied voltage and the contrast ratio was examined as described below. That is, a driving waveform as shown in FIG. 8 was applied to the liquid crystal display element under crossed Nicols. First, a reset pulse (Vreset pulse (pulse width 1 msec)) was applied, and then a gray pulse (Vgray pulse (pulse width 1 msec)) less than the reset pulse was applied. The contrast ratio was determined by comparing the light transmission intensity after application of the reset pulse (dark level) and the light transmission intensity after application of the gray pulse (gray level).

【００６１】この場合、このテストセルに10ボルトから
30ボルトの電圧を印加したときのコントラスト比と印加
電圧との間には、図９に示す関係があることが分かっ
た。In this case, 10 volts are applied to this test cell.
It has been found that the relationship shown in FIG. 9 exists between the contrast ratio when a voltage of 30 volts is applied and the applied voltage.

【００６２】この結果によれば、本実施例で得られた液
晶表示素子は、電圧に応じて異なるコントラスト比が得
られており、強誘電性液晶の双安定状態間のスイッチン
グのためのしきい値電圧幅（コントラスト比が最大値の
1/10〜9/10又は透過率が10〜90％の範囲内でのしきい値
電圧の変化幅）が 1.5Ｖ以上と広く、アナログ階調表示
が可能であることを示している。従って、ＴＦＴなどの
アクティブ素子を画素毎に設けることなく、単純マトリ
ックスでの画像表示が可能となることが分かる。According to this result, the liquid crystal display device obtained in this embodiment has different contrast ratios depending on the voltage, and the threshold for switching between the bistable states of the ferroelectric liquid crystal. Value voltage range (contrast ratio is the maximum value
The change width of the threshold voltage in the range of 1/10 to 9/10 or the transmittance in the range of 10 to 90%) is as large as 1.5 V or more, which indicates that analog gradation display is possible. Therefore, it is understood that an image can be displayed in a simple matrix without providing an active element such as a TFT for each pixel.

【００６３】これに反し、カーボンブラックを添加しな
い比較例１の液晶表示素子は、しきい値が急峻なカーブ
を有しているので、アナログ階調性を有していないこと
が分かる。On the other hand, since the liquid crystal display element of Comparative Example 1 in which carbon black was not added had a sharp threshold value curve, it could be seen that it did not have analog gradation.

【００６４】上記の結果は、液晶セルを 100μｍ×100
μｍの領域で観察して得られたものであるが、本実施例
による場合は、実際の液晶パネルの一画素に対応する大
きさでの階調表示が確認された。このように、超微粒子
のもたらす誘電率の分布により、一画素内での実効的な
電界分布が発生し、これによって、双安定モードでメモ
リ機能をもつマルチドメインにより一画素内での面積階
調が実現できた。The above results indicate that the liquid crystal cell was 100 μm × 100
Observed in a region of μm, in the case of the present example, it was confirmed that a gray scale display with a size corresponding to one pixel of an actual liquid crystal panel was obtained. As described above, the effective electric field distribution within one pixel is generated by the distribution of the dielectric constant caused by the ultrafine particles, and thereby, the area gradation within one pixel is performed by the multi-domain having the memory function in the bistable mode. Was realized.

【００６５】実施例３ 実施例２と同様に、液晶としてＣＳ−１０１４、配向膜
もＳｉＯ配向膜を用いた。添加する微粒子としては、出
光興産社製のチタニアのうち、表面が親水性であり、粒
度分布のみが異なるＩＴ−Ｓ、ＩＴ−ＰＡ、ＩＴ−ＰＢ
をそれぞれ用いた。それぞれの平均粒径は、17nm、24n
m、40nmであった（これらの粒度分布を図10に示す）。
そして、実施例２と同様にして液晶セルを作製した。 Example 3 As in Example 2, CS-1014 was used as the liquid crystal and an SiO alignment film was used as the alignment film. As the fine particles to be added, among titania manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd., IT-S, IT-PA, and IT-PB whose surfaces are hydrophilic and differ only in particle size distribution are shown.
Were used. The average particle size of each is 17nm, 24n
m and 40 nm (these particle size distributions are shown in FIG. 10).
Then, a liquid crystal cell was manufactured in the same manner as in Example 2.

【００６６】これらの酸化チタン超微粒子を１重量％加
えた系での、透過率と印加電圧との関係を図11に示す。
即ち、傾きがＩＴ−Ｓ＞ＩＴ−ＰＡ＞ＩＴ−ＰＢの順に
急峻になっていることが分かった。従って、超微粒子の
粒度分布によってしきい値電圧幅及びその印加電圧によ
る変化を制御できる。即ち、酸化チタンの粒度分布が広
くなると、しきい値電圧幅も広くなる傾向があることも
分かった。この実施例で得られた液晶表示素子も、電圧
に応じて異なるコントラスト比が得られており、強誘電
性液晶の双安定状態間のスイッチングのためのしきい値
電圧幅が広く、アナログ階調表示が可能であることを示
している。従って、ＴＦＴなどのアクティブ素子を画素
毎に設けることなく、単純マトリックスでの画像表示が
可能となることが分かった。FIG. 11 shows the relationship between the transmittance and the applied voltage in a system in which these ultrafine titanium oxide particles were added at 1% by weight.
That is, it was found that the slope was steep in the order of IT-S>IT-PA> IT-PB. Therefore, the threshold voltage width and the change due to the applied voltage can be controlled by the particle size distribution of the ultrafine particles. That is, it was also found that as the particle size distribution of titanium oxide became wider, the threshold voltage width tended to become wider. The liquid crystal display device obtained in this embodiment also has different contrast ratios depending on the voltage, has a wide threshold voltage width for switching between the bistable states of the ferroelectric liquid crystal, and has an analog gradation. Indicates that display is possible. Therefore, it has been found that an image can be displayed in a simple matrix without providing an active element such as a TFT for each pixel.

【００６７】さらに、粒度分布の標準偏差と透過率変化
の傾きとの関係を調べると、図12のようにリニアに近い
関係があることが明らかになった。即ち、階調表示のた
めのしきい値電圧特性のコントロールは、添加する粒子
の粒度分布のコントロールによって可能であり、その標
準偏差を 9.0nm以上とすれば透過率変化の勾配（即ち、
しきい値電圧の変化幅）を良好にでき、スターライトテ
クスチャ構造を得易い。Further, when the relationship between the standard deviation of the particle size distribution and the gradient of the transmittance change was examined, it was found that there was a nearly linear relationship as shown in FIG. That is, control of the threshold voltage characteristic for gradation display is possible by controlling the particle size distribution of the particles to be added. If the standard deviation is 9.0 nm or more, the gradient of the transmittance change (that is,
The threshold voltage change width) can be made favorable, and a starlight texture structure can be easily obtained.

【００６８】実施例４ 実施例２のように液晶としてチッソ（株）製のＣＳ−１
０１４を用い、微粒子としては、Ｍｏｇｕｌ Ｌを１重
量％添加した系に対し、この実施例４ではチッソ（株）
製のＣＳ−１０２８に微粒子としてＭｏｇｕｌ Ｌを24
重量％添加した系を用い、同様にして液晶セルを作製し
た。 Example 4 As in Example 2, the liquid crystal was CS-1 manufactured by Chisso Corporation.
No. 014 and 1% by weight of Mogul L were added as fine particles.
Mogul L was added as fine particles to CS-1028 manufactured by
A liquid crystal cell was prepared in the same manner using the system to which wt% was added.

【００６９】そして、各セルについて、２μｍ以上のド
メインの数を、透過率が25％（但し、そのセルで最も明
るい時を 100％として）となるように電圧をコントロー
ルして、1mm 平方の領域内で数えた。結果を下記の表１
に示す。Then, for each cell, the number of domains having a size of 2 μm or more is controlled so that the transmittance becomes 25% (however, the brightest time in the cell is set to 100%), and the area of 1 mm square is controlled. Counted within. The results are shown in Table 1 below.
Shown in

【００７０】 [0070]

【００７１】即ち、ＣＳ−１０１４系の場合には、 500
倍の倍率で観測し、20μｍ平方の領域の中のドメインの
数を数え（40個）、１mm平方に換算するために、2500倍
し、10万個を得た。ＣＳ−１０２８系の場合には、72倍
の倍率で観測し、 200μｍ平方中の数を数え（18〜43
個）、それを１mm平方に換算し、 450から1075個という
数を得た。That is, in the case of the CS-1014 system, 500
Observation was performed at a magnification of × 2, and the number of domains in a 20 μm square area was counted (40). In order to convert the number to 1 mm square, 2500 times, 100,000 domains were obtained. In the case of the CS-1028 system, observation was performed at a magnification of 72 times, and the number in a 200 μm square was counted (18 to 43).
), Which was converted to 1 mm square, giving a number of 450 to 1075.

【００７２】実施例５ 本実施例では、上記した各実施例で述べたＦＬＣディス
プレイの階調駆動法を説明する。 Embodiment 5 In this embodiment, the gradation driving method of the FLC display described in each of the above embodiments will be described.

【００７３】駆動波形の有効性を確認するために、ま
ず、単一ピクセル液晶セルにその電圧を印加し、直交偏
光板間のセルの透過率制御の可能性を確認した。In order to confirm the effectiveness of the driving waveform, first, the voltage was applied to a single-pixel liquid crystal cell, and the possibility of controlling the transmittance of the cell between the orthogonal polarizing plates was confirmed.

【００７４】セルの作製は次のように行った。40×20×
３mm³ の透明電極付きＩＴＯガラス基板二枚で液晶セル
を作製し、ガラス基板は標準ソーダ素材のものであり、
透明電極はスパッタによって 500Åコーティングされ
た。ＩＴＯの抵抗は 100Ω/cm²であった。The production of the cell was performed as follows. 40 × 20 ×
A liquid crystal cell was fabricated using two 3 mm ³ ITO glass substrates with transparent electrodes, and the glass substrate was made of a standard soda material.
The transparent electrode was coated by 500Å by sputtering. The resistance of ITO was 100 Ω / cm ² .

【００７５】基板表面に、液晶分子配向させるための配
向膜を、ＳｉＯ斜方蒸着膜によって作製した。蒸着角は
85度で、配向膜の厚さは 500Åにした。液晶セルは、蒸
着方向が平行と反平行となるように二種類の液晶セルを
作製した。液晶セルのギャップは、二枚のガラス基板を
接着するシール材にシリカの微粒を混合して制御した。
シリカのサイズは 1.4〜2.0 μｍのものを使用した。An alignment film for aligning liquid crystal molecules was formed on the surface of the substrate by a SiO oblique deposition film. The deposition angle is
At 85 degrees, the thickness of the alignment film was set to 500 mm. Two types of liquid crystal cells were prepared so that the deposition directions were parallel and antiparallel. The gap between the liquid crystal cells was controlled by mixing fine particles of silica with a sealing material for bonding two glass substrates.
The silica used had a size of 1.4 to 2.0 μm.

【００７６】強誘電性液晶は、チッソ石油化学（株）製
のＣＳ−１０１４を使用した。液晶は、等方相(110℃）
で脱気し、同様に等方相において毛細管効果を利用し
て、 1.5μｍのガラス間の隙間に注入された。液晶が完
全に注入された後に、徐々にセルを室温に冷却した。冷
却時間は２〜３時間であった。As the ferroelectric liquid crystal, CS-1014 manufactured by Chisso Petrochemical Co., Ltd. was used. Liquid crystal isotropic phase (110 ℃)
, And was similarly injected into the gap between the 1.5 μm glasses using the capillary effect in the isotropic phase. After the liquid crystal was completely injected, the cell was gradually cooled to room temperature. The cooling time was 2-3 hours.

【００７７】強誘電性液晶に超微粒子として、上記実施
例１のようにカーボン微粒子を混合した。その混合方法
は、液晶を等方相に加熱してカーボン微粒子を混合し、
超音波攪拌機で微粒子と液晶を均一に混合させた。そし
て、上記した実施例１と同様にして液晶セルを作製し
た。As in Example 1, carbon fine particles were mixed as ferroelectric liquid crystal as ultrafine particles. The mixing method is to heat the liquid crystal to an isotropic phase and mix the carbon fine particles,
The fine particles and the liquid crystal were uniformly mixed with an ultrasonic stirrer. Then, a liquid crystal cell was manufactured in the same manner as in Example 1 described above.

【００７８】この場合、強誘電性液晶セルは、階調表示
させるために、図13に示すように、透明電極がついたガ
ラス基板１ａおよび１ｂで強誘電性液晶セルを作製し
た。透明電極は、基板１ｂにＸ方向に平行な一群２ｂを
Ｎ本有し、基板１ａにはＹ方向に平行な一群２ａをＭ本
有する（配向膜は図示省略）。そして、図14に示すよう
に、それぞれのＹ方向の透明電極に画素の表示を選択す
る電気信号、Ｘ方向に表示する情報の内容、白もしくは
黒、あるいは中間階調を表示するための電気信号を印加
した。In this case, as shown in FIG. 13, a ferroelectric liquid crystal cell was manufactured using glass substrates 1a and 1b provided with transparent electrodes in order to display a gradation. The transparent electrode has N groups of 2b parallel to the X direction on the substrate 1b, and M groups of 2a parallel to the Y direction on the substrate 1a (the alignment film is not shown). Then, as shown in FIG. 14, an electric signal for selecting display of a pixel on each transparent electrode in the Y direction, the content of information to be displayed in the X direction, an electric signal for displaying white or black, or an intermediate gradation Was applied.

【００７９】Ｙ方向に印加される選択電気信号の波形
は、次の通りであった。 １．選択パルスは正負対称な二パルスから構成される。
そのパルス電圧強度および高さは図１に示した液晶素子
のしきい値によって決定される。パルス幅は液晶の応答
速度で決定される。パルスの高さは黒表示をしている液
晶のモノドメインにスターライトテクスチャが出る電
圧：直交偏光板間の液晶セルの透過率変化（Ｔ_r ）と印
加電圧（Ｖ）との関係のＴ_r −Ｖカーブの電圧しきい値
Ｖ_thlow である。The waveform of the selection electric signal applied in the Y direction was as follows. 1. The selection pulse is composed of two positive and negative symmetric pulses.
The pulse voltage intensity and height are determined by the threshold value of the liquid crystal element shown in FIG. The pulse width is determined by the response speed of the liquid crystal. Pulse height voltage starlight texture enters the monodomain of the liquid crystal has a black display: the relationship between the transmittance change of the liquid crystal cell of the orthogonal polarizing plates (T _r) and applied voltage (V) T _r This is the voltage threshold value V _thlow of the −V curve.

【００８０】２．選択パルスの前に対称なリセットパル
スを設定する。リセットパルスの幅は選択パルスの２倍
であり、その高さは液晶を完全にスイッチングさせるた
めの電圧：Ｔ_r −ＶカーブにＶ_thhighにΔＶを足したも
のである。ΔＶは、後述する基板１ｂのＸ方向の電極に
印加される最大信号電圧とする。2. Set a symmetric reset pulse before the select pulse. The width of the reset pulse is twice as large as the selection pulse, and its height is obtained by adding ΔV to V _thhigh to a voltage: T _r -V curve for completely switching the liquid crystal. ΔV is a maximum signal voltage applied to an electrode in the X direction of the substrate 1b described later.

【００８１】また、Ｘ方向に印加されるデータ用の電気
信号の波形は、次の通りであった。 １．信号電気信号は正負対称のパルス二つによって構成
される。パルス幅は選択信号の幅と等しくする。信号電
圧の高さＶ_S は表示する液晶のグレーレベルによって０
からＶ_thhigh−Ｖ_thlow の間で変化する。The waveform of the electric signal for data applied in the X direction was as follows. 1. The signal electric signal is composed of two positive and negative symmetric pulses. The pulse width is made equal to the width of the selection signal. 0 height V _S of the signal voltage by the gray level of the liquid crystal display
It varies between the _V thhigh -V thlow.

【００８２】２．信号電圧パルスの極性は、選択パルス
の極性と逆になるように設定する。このことにより、デ
ィスプレイ上の（ｎ，ｍ）にある画素に印加される電圧
はＶ_S ＋Ｖ_thlow の和となり、Ｖ_thhigh−Ｖ_thlow の間
で変化する。2. The polarity of the signal voltage pulse is set to be opposite to the polarity of the selection pulse. Thus, the voltage applied to the pixels that are on the display (n, m) is the sum of _{V S} + V thlow, varying between _V thhigh -V thlow.

【００８３】図15には、上記した電圧を印加した時に得
られた液晶セルの透過率の変化を示している。ここで使
用したセルは、配向膜としてＳｉＯの蒸着方向が平行に
なるように作製された。セルギャップは 1.6μｍであっ
た（ギャップ測定は大塚電子（株）製のＭＳ−２０００
膜厚測定装置を使用した）。このセルでは、カーボン微
粒子：モーガルＬを 1.3重量％液晶中に添加した。液晶
セルは直交偏光板間に設置し、電圧を印加していないメ
モリ状態で液晶セルの透過率が最低になるように、セル
の方向を設定した。FIG. 15 shows a change in transmittance of the liquid crystal cell obtained when the above-described voltage is applied. The cell used here was manufactured so that the deposition direction of SiO as an alignment film was parallel. The cell gap was 1.6 μm (the gap was measured by MS-2000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).
A film thickness measuring device was used). In this cell, carbon fine particles: Mogal L was added to 1.3% by weight of liquid crystal. The liquid crystal cell was placed between orthogonal polarizers, and the direction of the cell was set so that the transmittance of the liquid crystal cell was minimized in a memory state where no voltage was applied.

【００８４】信号パルスの幅は 350μｓで、リセットパ
ルス幅はその２倍の 700μｓとした。しきい値電圧はこ
のセルでは34Ｖであったために、リセット電圧を35Ｖと
した。信号電圧は18Ｖから30Ｖの間に変化させ、セルの
透過率の変化を測定した。図15からわかるように、セル
の透過率は印加電圧18Ｖから28Ｖまでの範囲に連続的に
変化する。電圧強度を制御することで、液晶セルの透過
率を制御できることを示した。The width of the signal pulse was 350 μs, and the width of the reset pulse was 700 μs, twice as large. Since the threshold voltage was 34 V in this cell, the reset voltage was 35 V. The signal voltage was changed between 18 V and 30 V, and the change in cell transmittance was measured. As can be seen from FIG. 15, the transmittance of the cell continuously changes in the range of applied voltage of 18V to 28V. It has been shown that the transmittance of the liquid crystal cell can be controlled by controlling the voltage intensity.

【００８５】実施例６ 図16には、上記と同様に作製されたセルギャップが 1.8
μｍ、配向膜にＳｉＯの蒸着方向が反平行になるように
作製したセルの透過率−電圧の関係を示している。ここ
では、電界印加しないときにセルの透過率が最大になる
ようにセル方向を設置した。 Example 6 FIG. 16 shows that the cell gap manufactured in the same manner as above had a cell gap of 1.8.
2 shows the relationship between transmittance and voltage of a cell manufactured so that the deposition direction of SiO on the alignment film is antiparallel to μm. Here, the cell direction is set so that the transmittance of the cell is maximized when no electric field is applied.

【００８６】波形として、信号パルス幅は 350μｓに
し、リセットパルス幅はその２倍の 700μｓであった。
リセットパルスの強度は35Ｖにした。透過率は信号電圧
25Ｖから30Ｖまでの間で測定した。上記と同様に、電圧
によって透過率を制御する可能性はここでも示されてい
る。As a waveform, the signal pulse width was 350 μs, and the reset pulse width was 700 μs, twice as large.
The reset pulse intensity was 35V. Transmittance is signal voltage
It was measured between 25V and 30V. As before, the possibility of controlling the transmittance by the voltage is also shown here.

【００８７】実施例７ 実施例５、６のデータに基いて、カーボン微粒子混合の
強誘電性液晶を用いたセルの階調表示のマトリクス駆動
を行った。 Example 7 On the basis of the data of Examples 5 and 6, matrix driving for gradation display of a cell using a ferroelectric liquid crystal mixed with carbon fine particles was performed.

【００８８】セルの作製は次のように行った。ガラス基
板はコーニング製の７０５９、サイズは52×52×0.7mm³
であった。電極は、スパッタリングによって作製したＩ
ＴＯを使用した。電極の形状は図17に示し、ＩＴＯの抵
抗は 100Ω/cm²であった。セルは、同様なガラス基板二
枚を用いて図18に示すように、両電極が直交するように
作製した。液晶配向膜はＳｉＯ斜方蒸着膜を使用した。
蒸着方向は反平行であった。セルギャップは 1.5μｍで
あった。また、カーボン微粒子はモーガルＬを使用し、
液晶に対する濃度は２重量％であった。使用した液晶は
チッソ石油化学（株）製のＣＳ−１０１４であった。The production of the cell was performed as follows. Glass substrate is 7059 made by Corning, size is 52 × 52 × 0.7mm ³
Met. The electrode was made of I
TO was used. The shape of the electrode is shown in FIG. 17, and the resistance of ITO was 100 Ω / cm ² . The cell was produced using two similar glass substrates so that both electrodes were orthogonal as shown in FIG. As the liquid crystal alignment film, a SiO oblique deposition film was used.
The deposition directions were antiparallel. The cell gap was 1.5 μm. In addition, carbon particles use Mogal L,
The concentration based on the liquid crystal was 2% by weight. The liquid crystal used was CS-1014 manufactured by Chisso Petrochemical Co., Ltd.

【００８９】図19に基板１ｂのＸ方向、図20に基板１ａ
のＹ方向の電極に印加される電圧波形をそれぞれ示して
いる。Ｙ方向の電極に印加される信号の構成は次のよう
にした。リセット電圧は24Ｖで選択電圧は20Ｖにした。
信号パルスの幅 400μｓであった。リセットパルス幅は
その２倍の 800μｓにした。Ｘ方向の電極への印加電圧
は、パルス幅が信号電圧と同様 300μｓで、電圧の強度
は10Ｖから 2.5Ｖの間で変化させた。FIG. 19 shows the X direction of the substrate 1b, and FIG.
5 shows voltage waveforms applied to the electrodes in the Y direction. The configuration of the signal applied to the electrode in the Y direction was as follows. The reset voltage was 24 V and the selection voltage was 20 V.
The width of the signal pulse was 400 μs. The reset pulse width was doubled to 800 μs. The voltage applied to the electrode in the X direction had a pulse width of 300 μs, like the signal voltage, and the voltage intensity was varied between 10 V and 2.5 V.

【００９０】図21に印加波形によって表示される表示パ
ターンを示した。これによれば、良好な階調表示が実現
されていることがわかった。FIG. 21 shows a display pattern displayed by the applied waveform. According to this, it was found that good gradation display was realized.

【００９１】実施例８ ＳｉＯ斜方蒸着膜上に、更に、 300Å厚のテトラチアフ
ルバレン−テトラシアノキノジメタン電荷移動錯体膜を
形成し、製膜後、 100℃で１時間アニール処理を行い、
また、液晶に添加する微粒子をＭＴカーボン（コロンビ
アカーボン社製）とした以外は実施例２と同様にして、
液晶表示素子を製造した。 Example 8 A 300-mm-thick tetrathiafulvalene-tetracyanoquinodimethane charge transfer complex film was further formed on the SiO oblique deposition film, and after forming the film, an annealing treatment was performed at 100 ° C. for 1 hour.
Further, except that the fine particles to be added to the liquid crystal were made of MT carbon (manufactured by Columbia Carbon Co., Ltd.),
A liquid crystal display device was manufactured.

【００９２】得られた液晶表示素子について、実施例２
と同様に印加電圧とコントラスト比との関係を調べたと
ころ、実施例２の液晶表示素子に比べアナログ階調性が
改善されていることがわかった。Example 2 of the obtained liquid crystal display device
When the relationship between the applied voltage and the contrast ratio was examined in the same manner as in the above, it was found that the analog gradation was improved as compared with the liquid crystal display device of Example 2.

【００９３】実施例９ ＳｉＯ斜方蒸着膜上に、更に、有機導電性薄膜として 1
00オングストローム厚のイッテルビウムジフタロシアニ
ン薄膜を形成し、製膜後、 150℃で１時間アニール処理
を行う以外は実施例８と同様にして、液晶表示素子を製
造した。 Example 9 An organic conductive thin film was further formed on a SiO obliquely deposited film.
A liquid crystal display element was manufactured in the same manner as in Example 8 except that a ytterbium diphthalocyanine thin film having a thickness of 00 Å was formed, and after forming the film, annealing was performed at 150 ° C. for 1 hour.

【００９４】得られた液晶表示素子について実施例２と
同様に印加電圧とコントラスト比との関係を調べた。そ
の結果を図22に示す。この図から明らかなように、この
実施例の液晶表示素子は、実施例２の液晶表示素子に比
べ、特に低電圧領域でのアナログ階調性が改善されてい
ることが分かった。For the obtained liquid crystal display device, the relationship between the applied voltage and the contrast ratio was examined in the same manner as in Example 2. FIG. 22 shows the result. As is apparent from this figure, the liquid crystal display device of this embodiment has improved analog gradation characteristics especially in a low voltage region as compared with the liquid crystal display device of the second embodiment.

【００９５】実施例10 実施例２において、液晶に添加する超微粒子として、カ
ーボンブラックに加え、更に、誘電率が31、平均粒径25
0nm の二酸化チタン（アナターゼ型） 0.5重量％と、誘
電率が3.8 、平均粒径12nmの二酸化ケイ素（超微粒子状
無水シリカ：日本エアロジルＡＥＲ．100) 0.5重量％と
を混合した系を使用し、その他は実施例２と同様にして
液晶セルを作製した。 Example 10 In Example 2, in addition to carbon black as ultrafine particles added to the liquid crystal, a dielectric constant of 31 and an average particle size of 25 were added.
Using a mixture of 0.5% by weight of 0 nm titanium dioxide (anatase type) and 0.5% by weight of silicon dioxide (ultrafine anhydrous silica: Nippon Aerosil AER.100) having a dielectric constant of 3.8 and an average particle diameter of 12 nm, Otherwise, a liquid crystal cell was manufactured in the same manner as in Example 2.

【００９６】この液晶セルについて、実施例２と同様に
印加電圧とコントラストとの関係を調べたところ、図23
に示す結果が得られた。これによれば、アナログ階調性
がより改善されることが分かる。この例において、カー
ボンブラックを加えなくても、良好なアナログ階調性を
得ることができる。The relationship between the applied voltage and the contrast of this liquid crystal cell was examined in the same manner as in Example 2.
The result shown in FIG. According to this, it is understood that the analog gradation is further improved. In this example, good analog gradation can be obtained without adding carbon black.

【００９７】実施例11 実施例２において、液晶に添加する超微粒子として、カ
ーボンブラックに加え、更に、誘電率が3.8 、 平均粒
径50nmの超微粒子状無水シリカ（日本エアロジルＡＥ
Ｒ．ＯＸ50） 0.5重量％と、誘電率が3.8 、平均粒径６
nmの超微粒子状無水シリカ（日本エアロジルＡＥＲ．30
0) 0.5重量％とを混合した系を使用し、その他は実施例
２と同様にして液晶セルを作製した。 Example 11 In Example 2, as ultrafine particles to be added to the liquid crystal, in addition to carbon black, ultrafine anhydrous silica having a dielectric constant of 3.8 and an average particle diameter of 50 nm (Nippon Aerosil AE)
R. OX50) 0.5% by weight, dielectric constant 3.8, average particle size 6
nm anhydrous silica (Nippon Aerosil AER.30)
0) A liquid crystal cell was prepared in the same manner as in Example 2 except that a system mixed with 0.5% by weight was used.

【００９８】この液晶セルについて、実施例２と同様に
印加電圧とコントラストとの関係を調べたところ、図24
に示す結果が得られた。これによれば、アナログ階調性
がより改善されることが分かる。この例においても、カ
ーボンブラックを加えなくても、良好なアナログ階調性
を得ることができる。The relationship between the applied voltage and the contrast of this liquid crystal cell was examined in the same manner as in Example 2.
The result shown in FIG. According to this, it is understood that the analog gradation is further improved. Also in this example, good analog gradation can be obtained without adding carbon black.

【００９９】比較例２ 既述した特開平３−276126号公報に示された内容に基い
て、以下のようにしてＦＬＣディスプレイを作製した。 Comparative Example 2 An FLC display was manufactured in the following manner based on the contents described in JP-A-3-276126 described above.

【０１００】長さ40mm、幅25mmで３mmの厚みをもつＩＴ
Ｏ透明電極付きガラス（ＩＴＯ面抵抗＝100 Ω/cm²、膜
厚 500Å）に日本合成ゴム社製のポリイミドＪＡＬＳ−
２４６を 500Åの厚みでスピンコートした。スピンコー
トの条件は、 300rpm ３秒、3000rpm 30秒であった。こ
のポリイミドをコートしたガラス基板を、レイヨン布を
ローラに巻き付け固定したラビング装置を用いて、毛の
押し込み深さを0.15mm、ローラの回転速度を 94rpm、ス
テージの送り速度を５cm／分とし、３回のラビングを行
った。IT having a length of 40 mm, a width of 25 mm and a thickness of 3 mm
Glass with an O transparent electrode (ITO sheet resistance = 100Ω / cm ² , film thickness 500mm)
246 was spin-coated to a thickness of 500 °. The spin coating conditions were 300 rpm for 3 seconds and 3000 rpm for 30 seconds. Using a rubbing device in which a rayon cloth is wound around a roller and fixed, the glass substrate coated with the polyimide is set to a depth of 0.15 mm for the bristles, a rotation speed of the roller of 94 rpm, and a feed speed of the stage of 5 cm / min. Rubbing was carried out twice.

【０１０１】そして、その基板上に 0.5μｍの粒径のア
ルミナを、ソノコム社製のスペーサ散布機を用いて、１
mm² 中に散布密度として 300個となるように散布した
（これは、それ以上の散布濃度にするためには、アルミ
ナの微粒子が凝集を起こしてしまうためである）。この
基板上にさらに、２μｍのスペーサを同じ散布機を用い
て散布した。この散布密度は、25個／mm² とした。Then, alumina having a particle size of 0.5 μm was placed on the substrate using a spacer sprayer manufactured by Sonocom Co., Ltd. for 1 hour.
Spraying was performed so that the spraying density was 300 pieces per mm ² (this is because alumina particles would aggregate in order to achieve a higher spraying density). A 2 μm spacer was further sprayed on the substrate using the same sprayer. The spraying density was 25 pieces / mm ² .

【０１０２】ここで、他方のガラス基板において、三井
東圧社製のストラクトボンドをシール剤として用いて、
基板の周辺部にスクリーン印刷機を用いて塗布した。そ
して、両者の基板を位置合わせした後、貼り合わせギャ
ップが 1.7μｍに均一にとれるまで、均一に圧力を加え
た。その際、配向方向は、平行及び反平行の両方を作製
した。その圧力は、１kg/cm²であった。その貼り合わせ
状態のまま、セルを温風式ヒータに入れ、 180℃に２時
間置いて、シール剤を硬化させた。その後、ギャップを
大塚電子社製のセルギャップ測定装置を用いて測定する
と、 1.7μｍ±0.1 μｍにセル全体にわたってギャップ
がコントロールされていることを確認した。Here, on the other glass substrate, a struct bond manufactured by Mitsui Toatsu Co., Ltd. was used as a sealant.
It was applied to the periphery of the substrate using a screen printing machine. Then, after aligning the two substrates, pressure was applied uniformly until the bonding gap could be uniformly set to 1.7 μm. At that time, the alignment directions were both parallel and antiparallel. The pressure was 1 kg / cm ² . With the bonded state, the cell was put into a warm air heater and left at 180 ° C. for 2 hours to cure the sealant. Thereafter, when the gap was measured using a cell gap measuring device manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., it was confirmed that the gap was controlled to 1.7 μm ± 0.1 μm over the entire cell.

【０１０３】次に、このセルにメルク（株）製の強誘電
性液晶組成物：ＺＬＩ−３７７５を80℃で真空脱気後、
アイソトロピック温度領域である 110℃に昇温し、真空
中で注入した。この過程は、 1.5時間を要した。このセ
ルを室温に徐冷した後、直交した偏光板の間にはさみ、
顕微鏡下でその液晶分子配向性、および電気光学特性を
測定した。Next, a ferroelectric liquid crystal composition: ZLI-3775 manufactured by Merck Ltd. was degassed in vacuum at 80 ° C.
The temperature was raised to 110 ° C., which is an isotropic temperature range, and the solution was injected in a vacuum. This process took 1.5 hours. After slowly cooling the cell to room temperature, sandwich it between orthogonal polarizing plates,
The liquid crystal molecular orientation and the electro-optical properties were measured under a microscope.

【０１０４】１）液晶分子配向について：平行配向セ
ル：図25に示すように、スペーサのまわりが全体を黒の
状態にしても、光もれを起こしており、そのことがセル
のコントラストを低下させる主因となる黒レベルの低下
を引き起こしていた。1) Liquid crystal molecular alignment: parallel alignment cell: As shown in FIG. 25, even when the entire area around the spacer is in a black state, light leakage occurs, which lowers the cell contrast. The main cause was a drop in black levels.

【０１０５】また、強誘電性液晶は、複屈折モードでの
表示であるために、セルギャップは極めて均一に最適な
厚みにコントロールされなければならない。しかしなが
ら、0.5μｍのアルミナを散布した近傍部分では、これ
がスペーサとして作用し、最適のセルギャップから大き
くずれてしまうために、色ムラが顕著に観測された。こ
のことは、いうまでもなく表示品位を大きく低下させ
る。このことは、スペーサが可視光の波長に対して、十
分な大きさをもつことによると考えられる。スペーサ散
布密度をいたずらに増すことは、スペーサの周りの光も
れにより、コントラストを低下してしまい、やはり好ま
しくない。Further, since the ferroelectric liquid crystal is displayed in the birefringence mode, the cell gap must be controlled extremely uniformly to an optimum thickness. However, in the vicinity of the area where the 0.5 μm alumina was sprayed, this acted as a spacer, which greatly deviated from the optimum cell gap, so that color unevenness was remarkably observed. This obviously lowers the display quality significantly. This is thought to be due to the spacer having a sufficient size for the wavelength of visible light. Unnecessarily increasing the spacer scattering density undesirably decreases the contrast due to light leakage around the spacer.

【０１０６】しかしながら、本発明に基づくスターライ
トテクスチャ構造は、上述した超微粒子の分散によるも
のであるから、光もれが低減し、また液晶の配向も乱す
ことはなく、誘電率分布による実効電界分布を効果的に
生ぜしめることができる。However, since the starlight texture structure according to the present invention is based on the dispersion of the ultrafine particles described above, light leakage is reduced, and the orientation of the liquid crystal is not disturbed. The distribution can be effectively generated.

【０１０７】反平行配向セル：液晶分子の配向テクスチ
ャとしては、配向処理方向にμｍオーダーの細かな縞が
観測された。スペーサのまわりが全体を黒の状態にして
も、光もれを起こしており、そのことがセルのコントラ
ストを低下させる主因となる黒レベルの低下を引き起こ
している。また、スペーサの周りには、多くの欠陥が見
られ、そのことが光もれの大きな原因であると考えられ
る。Anti-parallel alignment cell: As the alignment texture of liquid crystal molecules, fine stripes of the order of μm were observed in the alignment processing direction. Even when the entire area around the spacers is in a black state, light leakage occurs, which causes a reduction in black level, which is a main cause of lowering the cell contrast. In addition, many defects are found around the spacer, which is considered to be a major cause of light leakage.

【０１０８】２）電気光学効果について：平行配向セ
ル：パルス幅１mm秒で電圧が30Ｖのリセットパルスをバ
イポーラで印加後、信号パルスとして、パルス幅１mm秒
で、１Ｖから30Ｖまで電圧を変化させ、そのときの透過
率変化が通常の双安定モードの強誘電性液晶と異なるか
どうかを調べた。2) Regarding the electro-optic effect: Parallel alignment cell: After applying a reset pulse having a pulse width of 1 mmsec and a voltage of 30 V by bipolar, as a signal pulse, changing the voltage from 1 V to 30 V with a pulse width of 1 mmsec, It was investigated whether the transmittance change at that time was different from that of a normal bistable mode ferroelectric liquid crystal.

【０１０９】この結果、電圧を変化させて加えていく
と、スペーサの上の部分から液晶分子が動きはじめてい
くようには、顕微鏡下では見えず、スペーサの上の部分
では、液晶の分子配向は乱れており、決してユニフォー
ムではない（全体が黒ならば、輝点として観測され、全
体が白ならば、黒い点として観測される。いずれの場合
にも、コントラストを低下させる：図25参照）。As a result, when the voltage is applied while changing the voltage, the liquid crystal molecules cannot be seen under the microscope like the liquid crystal molecules start to move from the upper part of the spacer, and the molecular orientation of the liquid crystal is higher at the upper part of the spacer. It is disturbed and not a uniform (it is observed as a bright spot if it is entirely black, it will be observed as a black spot if it is entirely white; in each case, the contrast is reduced: see FIG. 25).

【０１１０】また、肝心の反転のスイッチングである
が、スペーサ部分（及びその近傍）から反転が起こるこ
ともあり、また、他の部分から反転スイッチングがはじ
まることも観測された。即ち、必ずしも、スペーサ部分
及びその近傍部分から反転スイッチングが起こるとは限
らない。As for the inversion switching, the inversion may occur from the spacer portion (and its vicinity), and the inversion switching may be started from other portions. That is, inversion switching does not always occur from the spacer portion and the vicinity thereof.

【０１１１】更に、重要なことは、反転が起きてドメイ
ンが広がるが、その広がりがしきい値電圧幅をもつなら
ば、スイッチング電圧幅をもたなければならない。しか
し、結果的には、しきい値電圧の幅の広がりは、従来系
に比較して殆ど見られなかった。即ち、この系でのしき
い値電圧幅は、１Ｖであった。また、電圧をＤＣ的に変
化させて、そのスイッチングのドメインの変化を検討し
た結果、典型的なボート型ドメインであり、また、セル
の端の部分にジグザグ欠陥が散見されたことから、層構
造としては、 chevron構造であることが確認された。セ
ル全体のスイッチング特性としては、反転がスペーサ部
分及びその近傍から起きる場合もあるということであっ
て、通常のセルと同様のスイッチング特性であった。従
って、一画素内階調表示というレベルのものでは、到底
ありえないものであった。More importantly, inversion occurs and the domain expands. If the expansion has a threshold voltage width, it must have a switching voltage width. However, as a result, the width of the threshold voltage was hardly widened as compared with the conventional system. That is, the threshold voltage width in this system was 1V. In addition, as a result of examining the change of the switching domain by changing the voltage in a DC manner, it is a typical boat-type domain, and zigzag defects are scattered at the edge of the cell. It was confirmed that the structure was chevron. The switching characteristic of the entire cell is that inversion may occur from the spacer portion and its vicinity, and the switching characteristic is the same as that of a normal cell. Therefore, the level of gray scale display within one pixel is almost impossible.

【０１１２】反平行配向セル：パルス幅１ｍ秒で電圧が
30Ｖのリセットパルスをバイポーラで印加後、信号パル
スとして、パルス幅１ｍ秒で、１Ｖから30Ｖまで電圧を
変化させ、そのときの透過率変化が通常の双安定モード
の強誘電性液晶と異なるかどうかを調べた。Anti-parallel alignment cell: A pulse width of 1 ms and voltage
After applying a reset pulse of 30 V in bipolar, as a signal pulse, change the voltage from 1 V to 30 V with a pulse width of 1 ms, and whether the change in transmittance at that time differs from the ordinary ferroelectric liquid crystal in bistable mode Was examined.

【０１１３】この結果、電圧を変化させて加えていく
と、スペーサの上の部分から液晶分子が動きはじめてい
くようには、顕微鏡下では見えず、μｍオーダーの細か
な、ラビング処理方向に出現した縞に沿って、スイッチ
ングが起こっていることが明らかになった。ここでも、
スペーサの上の部分では、液晶の分子配向は乱れてお
り、決してユニフォームではない（図25参照）。As a result, as the voltage was changed and applied, the liquid crystal molecules began to move from the upper part of the spacer, but were not seen under the microscope but appeared in the fine rubbing direction on the order of μm. Along the stripes, it was clear that switching was taking place. even here,
In the upper part of the spacer, the molecular alignment of the liquid crystal is disturbed, and is not uniform (see FIG. 25).

【０１１４】次に検討したものとして、スペーサの散布
密度を変化させてその影響を検討した。その結果、スペ
ーサの散布密度が０〜500 個／１mm² のセルでは、セル
全体としてのスイッチング特性は、上に述べた 300個／
１mm² の場合と同様であることが、実験によって確認さ
れた。Next, as an investigation, the influence of the dispersion density of the spacer was examined. As a result, in a cell in which the scatter density of the spacer is 0 to 500 pieces / mm ² , the switching characteristic of the whole cell is 300 pieces / cell described above.
Experiments have confirmed that this is the same as in the case of 1 mm ² .

【０１１５】次に、セルギャップの変化として、平行配
向の場合には 1.8μｍ、 1.5μｍの中心値を持つもの
（いずれの場合も、±0.1 μｍの間にセルギャップはコ
ントロールしてある。）でも、全く同様のデバイス特性
を示した。また、反平行セルにおいても、 1.5μｍ、
1.8μｍに中心値を持つものをさらに検討したが、結果
は全く同様であった。Next, as the change of the cell gap, those having the central values of 1.8 μm and 1.5 μm in the case of the parallel orientation (the cell gap is controlled between ± 0.1 μm in each case). However, they showed exactly the same device characteristics. Also, in antiparallel cells, 1.5 μm,
Those having a center value at 1.8 μm were further examined, but the results were exactly the same.

【０１１６】以上をまとめると、本検討により、特開平
３−276126号のディスプレイは、その実施例に忠実に追
試実験を行った結果、階調表示技術として、同公報に述
べられているような効果は得られず、実用的な技術では
ないことが判明した。Summarizing the above, according to the present study, the display of Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-276126 was subjected to a follow-up test faithfully according to the embodiment, and as a result, the display was described as a gradation display technology as described in the same publication. No effect was obtained, which proved to be impractical.

【０１１７】以上、本発明を実施例について説明した
が、上述した実施例は本発明の技術的思想に基いて更に
変形が可能である。Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the above-described embodiment can be further modified based on the technical idea of the present invention.

【０１１８】例えば、上述した液晶の種類をはじめ、液
晶素子の各構成部分の材質、構造、形状、組み立て方
法、更には微細なマイクロドメインの形成に用いる超微
粒子の物性、種類等は種々に変更することができる。ま
た、超微粒子の添加方法も変更してよいし、その分布位
置は液晶中のみならず、配向膜上、或いは配向膜中であ
ってもよい。また、マイクロドメインを形成する他の方
法（電荷移動錯体の積層等）も同様に種々の変形が可能
である。For example, in addition to the type of liquid crystal described above, the material, structure, shape, assembling method of each component of the liquid crystal element, and the physical properties and type of ultrafine particles used for forming fine microdomains are variously changed. can do. Further, the method of adding the ultrafine particles may be changed, and the distribution position may be not only in the liquid crystal but also on the alignment film or in the alignment film. In addition, other methods for forming microdomains (such as stacking of charge transfer complexes) can be similarly modified in various ways.

【０１１９】なお、上述した実施例では、表示素子に好
適な液晶素子について説明したが、表示素子では特に階
調性（中間調）を実現できる点で好ましいものである。
しかし、本発明は、表示素子に限らず、液晶素子をフィ
ルタやシャッタ、ＯＡ機器のディスプレイ画面、スクリ
ーンや、ウォブリング用の位相制御素子等にも適用可能
である。これらのいずれも、上述したしきい値電圧幅に
よって駆動電圧に応じた透過率又はコントラスト比を示
すことを利用して、従来にはない性能を得ることができ
る。In the above-described embodiments, a liquid crystal element suitable for a display element has been described. However, a display element is preferable in that it can realize particularly gradation (halftone).
However, the present invention is not limited to a display element, and can be applied to a liquid crystal element such as a filter or shutter, a display screen or screen of an OA device, a phase control element for wobbling, or the like. In each of these cases, a performance that has not been achieved in the past can be obtained by utilizing the fact that the transmittance or the contrast ratio according to the drive voltage is indicated by the threshold voltage width described above.

【０１２０】[0120]

【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いる液晶素子において、前記液晶の
単位領域内（具体的には、一画素）内で誘電率分布を形
成しているので、その単位領域内において、しきい値電
圧の異なるμｍオーダのドメインを発現させ、このマイ
クロドメインによって単位領域を形成でき、これによっ
て連続階調表示が可能となる。そして、液晶として、強
誘電性液晶を用い、反転ドメインによる透過率が２５％
であるときに２μｍφ以上の大きさのドメインが１ｍｍ
²の視野の中に１００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
１．５ボルト以上であるので、階調表示を良好に行うこ
とができる。また、強誘電性液晶の使用によって、個々
のドメイン内では双安定であるので、メモリ機能を有
し、フリッカーフリーな静止画像を提供でき、また高速
応答性等の優れた性能が得られる。According to the present invention, as described above, in a liquid crystal device in which liquid crystal is disposed between a pair of substrates, a dielectric constant distribution is formed within a unit region (specifically, one pixel) of the liquid crystal. Therefore, in the unit region, domains in the order of μm having different threshold voltages are developed, and the unit region can be formed by the microdomain, thereby enabling continuous gradation display. Then, a ferroelectric liquid crystal is used as the liquid crystal, and the transmittance by the inversion domain is 25%.
When the domain of 2 μmφ or more is 1 mm
^Since there are 100 or more in the field of view ² and the threshold voltage width in the domain is 1.5 volts or more in the range of the transmittance of 10 to 90%, good gradation display is performed. be able to. Further, the use of ferroelectric liquid crystal is bistable in each domain, so that it has a memory function, can provide a flicker-free still image, and has excellent performance such as high-speed response.

【０１２１】また、こうした階調性は、特殊なピクセル
や駆動法によらずとも実現できるので、液晶素子の作製
を低コストにして容易かつ確実に行うことができる。Further, since such gradation can be realized without using a special pixel or a driving method, it is possible to easily and surely manufacture a liquid crystal element at low cost.

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

【図１】本発明に基づく液晶表示素子のしきい値電圧特
性を示す透過率−印加電圧特性図である。FIG. 1 is a transmittance-applied voltage characteristic diagram showing a threshold voltage characteristic of a liquid crystal display element according to the present invention.

【図２】同液晶表示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. 2 is a schematic diagram for explaining an effective electric field in liquid crystal of the liquid crystal display device.

【図３】同液晶表示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）であり、同図（Ｂ）は
階調性のない場合の同様の概略図である。FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams for explaining a change in transmittance of the liquid crystal display element at the time of switching, and FIG. 3B is a similar schematic diagram when there is no gradation.

【図４】同液晶表示素子の概略断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view of the liquid crystal display device.

【図５】添加微粒子のサイズを変えたときの液晶表示素
子の印加電圧と実効電界との関係を比較して示す特性図
である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a comparison between the applied voltage and the effective electric field of the liquid crystal display element when the size of the added fine particles is changed.

【図６】添加微粒子のサイズを変えたときの液晶表示素
子の印加電圧と実効電界との関係を比較して示す特性図
である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a comparison between the applied voltage and the effective electric field of the liquid crystal display element when the size of the added fine particles is changed.

【図７】添加微粒子の誘電率を変えたときの液晶表示素
子の印加電圧と実効電界との関係を比較して示す特性図
である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing a comparison between the applied voltage and the effective electric field of the liquid crystal display element when the dielectric constant of the added fine particles is changed.

【図８】液晶表示素子における印加電圧とコントラスト
比との関係を評価するためのパルス波形図である。FIG. 8 is a pulse waveform diagram for evaluating a relationship between an applied voltage and a contrast ratio in a liquid crystal display element.

【図９】液晶表示素子の印加電圧とコントラスト比との
関係を比較して示す特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram showing a comparison between a relationship between an applied voltage of a liquid crystal display element and a contrast ratio.

【図10】酸化チタンの粒度分布図である。FIG. 10 is a particle size distribution diagram of titanium oxide.

【図11】添加微粒子の粒径を変えたときの液晶表示素子
の印加電圧と透過率との関係を比較して示す特性図であ
る。FIG. 11 is a characteristic diagram showing a comparison between the relationship between the applied voltage and the transmittance of the liquid crystal display element when the particle diameter of the added fine particles is changed.

【図12】液晶表示素子の透過率変化の勾配と添加微粒子
の粒度分布の標準偏差との関係を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing a relationship between a gradient of a transmittance change of a liquid crystal display element and a standard deviation of a particle size distribution of added fine particles.

【図13】液晶表示素子の概略斜視図である。FIG. 13 is a schematic perspective view of a liquid crystal display element.

【図14】液晶表示素子の走査波形図及び信号波形図であ
る。14A and 14B are a scanning waveform diagram and a signal waveform diagram of a liquid crystal display element.

【図15】液晶表示素子の印加電圧と透過率との関係を示
す特性図である。FIG. 15 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an applied voltage and transmittance of a liquid crystal display element.

【図16】他の液晶表示素子の印加電圧と透過率との関係
を示す特性図である。FIG. 16 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an applied voltage and transmittance of another liquid crystal display element.

【図17】液晶表示素子の電極形状を示す概略平面図であ
る。FIG. 17 is a schematic plan view illustrating an electrode shape of the liquid crystal display element.

【図18】同電極を交差して配した液晶表示素子の概略平
面図である。FIG. 18 is a schematic plan view of a liquid crystal display device in which the electrodes are arranged to cross each other.

【図19】具体的な走査波形図である。FIG. 19 is a specific scanning waveform diagram.

【図20】具体的な信号波形図である。FIG. 20 is a specific signal waveform diagram.

【図21】同波形によって得られた表示パターン図であ
る。FIG. 21 is a display pattern diagram obtained by the same waveform.

【図22】液晶表示素子の印加電圧とコントラスト比との
関係を示す特性図である。FIG. 22 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an applied voltage of a liquid crystal display element and a contrast ratio.

【図23】液晶表示素子における印加電界強度とコントラ
スト比との関係を示す特性図である。FIG. 23 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an applied electric field intensity and a contrast ratio in a liquid crystal display element.

【図24】液晶表示素子における印加電界強度とコントラ
スト比との関係を示す特性図である。FIG. 24 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an applied electric field strength and a contrast ratio in a liquid crystal display element.

【図25】比較例による液晶表示素子の透過状態を説明す
るための概略図である。FIG. 25 is a schematic diagram for explaining a transmission state of a liquid crystal display element according to a comparative example.

【図26】従来の液晶表示素子の概略断面図である。FIG. 26 is a schematic sectional view of a conventional liquid crystal display element.

【図27】強誘電性液晶のモデル図である。FIG. 27 is a model diagram of a ferroelectric liquid crystal.

【図28】従来の液晶表示素子のしきい値電圧特性を示す
透過率−印加電圧特性図である。FIG. 28 is a transmittance-applied voltage characteristic diagram showing a threshold voltage characteristic of a conventional liquid crystal display element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ａ、１ｂ・・・基板 ２ａ、２ｂ・・・透明電極層 ３ａ、３ｂ・・・ＳｉＯ斜方蒸着層 ４・・・スペーサ ５・・・液晶 ６・・・電荷移動錯体薄膜 ７・・・最上層 10・・・超微粒子 Ｖ_th・・・しきい値電圧 ＭＤ・・・マイクロドメイン Ｄ・・・ドメイン Ｅeff ・・・実効電界 ε・・・誘電率1a, 1b ... Substrate 2a, 2b ... Transparent electrode layer 3a, 3b ... SiO oblique deposition layer 4 ... Spacer 5 ... Liquid crystal 6 ... Charge transfer complex thin film 7 ... Upper layer 10 ・ ・ ・ Ultra fine particles V _th・ ・ ・ Threshold voltage MD ・ ・ ・ Micro domain D ・ ・ ・ Domain Eeff ・ ・ ・ Effective electric field ε ・ ・ ・ Dielectric constant

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楊 映保 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社 内 (72)発明者 松居 恵理子 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社 内 (56)参考文献 特開 平３−276126（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−6526（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−102520（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/141 G02F 1/1337 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yang Eibo 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Eriko Matsui 6-35, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo (56) References JP-A-3-276126 (JP, A) JP-A-3-6526 (JP, A) JP-A-1-102520 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. ⁷ , DB name) G02F 1/141 G02F 1/1337

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 一対の基体間に液晶が配され、前記液晶
の単位領域内で誘電率分布が形成され、これによって前
記単位領域内での前記液晶に作用する実効電界に分布が
生じ、前記液晶をスイッチングするためのしきい値電圧
の異なる複数のドメインが存在するように構成した液晶
素子において、透明電極及び配向膜をこの順に設けた一
対の基体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て、反転ドメインによ
る透過率が２５％であるときに２μｍφ以上の大きさの
ドメインが１ｍｍ²の視野の中に１００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、１．５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構成したことを特徴とする
液晶素子。1. A liquid crystal is arranged between a pair of substrates, and a dielectric constant distribution is formed in a unit region of the liquid crystal, whereby a distribution is generated in an effective electric field acting on the liquid crystal in the unit region. In a liquid crystal element configured such that there are a plurality of domains having different threshold voltages for switching liquid crystal, a pair of substrates provided with a transparent electrode and an alignment film in this order are arranged facing each other with a predetermined gap therebetween, When the ferroelectric liquid crystal is injected into the gap and the transmittance by the inversion domain is 25%, 100 or more domains having a size of ² μmφ or more exist in a 1 mm ² field of view,
In addition, the threshold voltage width in the domain is 10% in transmittance.
A liquid crystal element characterized in that the voltage is 1.5 volts or more in a range of 90% to 90%, whereby gray scale display can be performed. 【請求項２】 液晶に微粒子が添加されることによっ
て、一画素内での誘電率分布が形成される、請求項１に
記載した液晶素子。2. The liquid crystal device according to claim 1, wherein a dielectric constant distribution within one pixel is formed by adding fine particles to the liquid crystal. 【請求項３】 微粒子の誘電率が１００以下である、請
求項２に記載した液晶素子。3. The liquid crystal device according to claim 2, wherein the fine particles have a dielectric constant of 100 or less. 【請求項４】 微粒子がｐＨ２．０以上の表面を有して
いる、請求項２又は３に記載した液晶素子。4. The liquid crystal device according to claim 2, wherein the fine particles have a surface having a pH of 2.0 or more. 【請求項５】 微粒子が５０重量％以下の割合で液晶に
添加されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載し
た液晶素子。5. The liquid crystal device according to claim 2, wherein the fine particles are added to the liquid crystal at a ratio of 50% by weight or less. 【請求項６】 微粒子がカーボンブラック及び／又は酸
化チタンからなっている、請求項２〜４のいずれか１項
に記載した液晶素子。6. The liquid crystal device according to claim 2, wherein the fine particles are made of carbon black and / or titanium oxide. 【請求項７】 カーボンブラックがファーネス法で作製
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、請求項６に記載した液晶素子。7. The liquid crystal device according to claim 6, wherein the carbon black is carbon black produced by a furnace method, and the titanium oxide is an amorphous titanium oxide. 【請求項８】 階調表示特性を添加される微粒子の粒度
分布によってコントロールするように構成した、請求項
２〜７のいずれか１項に記載した液晶素子。8. The liquid crystal device according to claim 2, wherein the gradation display characteristics are controlled by the particle size distribution of the added fine particles. 【請求項９】 微粒子の粒度分布の標準偏差が９．０ｎ
ｍ以上である、請求項８に記載した液晶素子。9. The standard deviation of the particle size distribution of the fine particles is 9.0 n.
9. The liquid crystal element according to claim 8, wherein m is not less than m. 【請求項１０】 微粒子の比重が液晶の０．１〜１０倍
である、請求項２〜９のいずれか１項に記載した液晶素
子。10. The liquid crystal device according to claim 2, wherein the specific gravity of the fine particles is 0.1 to 10 times that of the liquid crystal. 【請求項１１】 微粒子が良分散性を示すように表面処
理されている、請求項２〜１０のいずれか１項に記載し
た液晶素子。11. The liquid crystal device according to claim 2, wherein the fine particles are surface-treated so as to exhibit good dispersibility. 【請求項１２】 セルギャップが１．２〜２．４μｍで
ある、請求項２〜１１のいずれか１項に記載した液晶素
子。12. The liquid crystal device according to claim 2, wherein a cell gap is 1.2 to 2.4 μm.