JP3524406B2 - Liquid crystal element - Google Patents

Description

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

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フラットパネルデ
ィスプレイ、プロジェクションディスプレイ、プリンタ
等に用いられる液晶素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal element used in flat panel displays, projection displays, printers and the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来から最も広範に用いられてきている
ディスプレイとしては、ＣＲＴが知られている。ＣＲＴ
はテレビやＶＴＲなどの動画出力、或いはパーソナルコ
ンピュータ等のモニターとして広く用いられているが、
その特性上、静止画像に対してはフリッカや解像度不足
による走査縞等が視認性を低下させたり、焼き付きによ
る蛍光体の劣化が起こったりする。また、最近では、Ｃ
ＲＴが発生する電磁波が人体に悪影響を与えることがわ
かり、ＶＤＴ作業者の健康を害することが懸念されてい
る。そして、ＣＲＴはその構造上、画面後方に広く体積
を有することが必須であることから、情報機器の利便性
を著しく阻害し、オフィス、家庭の省スペース化を阻害
している。2. Description of the Related Art A CRT is known as a display that has been most widely used in the past. CRT
Is widely used as a video output for televisions and VTRs, or as a monitor for personal computers.
Due to its characteristics, for still images, flicker or scanning stripes due to insufficient resolution may reduce the visibility, or the phosphor may deteriorate due to burn-in. Recently, C
It has been found that the electromagnetic waves generated by RT adversely affect the human body, and there is a concern that the health of VDT workers may be impaired. Since it is essential for the CRT to have a large volume behind the screen due to its structure, the convenience of the information device is significantly impaired and the space saving of the office and the home is impeded.

【０００３】上記のようなＣＲＴの欠点を解決するもの
として、液晶素子がある。例えば、エム・シャット
（Ｍ．Ｓｃｈａｄｔ）とダブリュ・ヘルフリッヒ（Ｗ．
Ｈｅｌｆｒｉｃｈ）著、アプライド・フィジックス・レ
ターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ）第１８巻、第４号（１９７１年２月１５日発
行）、第１２７〜１２８頁において示されたツイステッ
ドネマチック（ｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃ）液晶
（ＴＮ液晶）を用いたものが知られている。近年、この
ＴＮ液晶を用いてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）タイプと
呼ばれる液晶素子の開発、製品化が行なわれている。こ
のＴＦＴタイプは、一つ一つの画素にＴＦＴを配置する
ものであり、クロストークの問題がなく、また、近年の
急速な生産技術の進歩によって１０〜１２インチクラス
のディスプレイが高い生産性で製造されつつある。しか
しながら、さらに大きなサイズ或いは動画を問題なく再
現できる６０Ｈｚ以上のフレーム周波数という点では、
未だ生産性、液晶の応答速度に問題がある。There is a liquid crystal element as a solution to the above-mentioned drawbacks of the CRT. For example, M. Schadt and W. Helfrich (W.
Helfrich, Applied Physics Letters
rs) Vol. 18, No. 4, (Published February 15, 1971), pages 127 to 128, those using twisted nematic liquid crystal (TN liquid crystal) are known. In recent years, a liquid crystal element called a TFT (thin film transistor) type has been developed and commercialized using this TN liquid crystal. In this TFT type, TFTs are arranged in each pixel, there is no problem of crosstalk, and due to the rapid progress of production technology in recent years, a 10-12 inch class display is manufactured with high productivity. Is being done. However, in terms of a frame frequency of 60 Hz or higher that can reproduce a larger size or a moving image without problems,
There are still problems with productivity and liquid crystal response speed.

【０００４】一方、自発分極をスイッチングトルクとす
る液晶素子として、クラーク（Ｃｌａｒｋ）及びラガウ
ェル（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により提案されている（特
開昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４３６７９
２４号明細書等）カイラルスメクチック液晶素子があ
る。この液晶素子には、一般にカイラルスメクチックＣ
相またはＨ相を呈する強誘電性液晶が用いられている。
この強誘電性液晶（ＦＬＣ）は、自発分極により反転ス
イッチングを行なうため、非常に速い応答速度を有し、
さらに視野角特性も優れていることから、高速、高精
細、大面積の単純マトリクス表示素子或いはライトバル
ブとして適していると考えられる。On the other hand, a liquid crystal device using spontaneous polarization as a switching torque has been proposed by Clark and Lagerwall (Japanese Patent Laid-Open No. 56-107216, US Pat. No. 43679).
There is a chiral smectic liquid crystal element. This liquid crystal element generally has a chiral smectic C
Ferroelectric liquid crystal exhibiting a phase or an H phase is used.
Since this ferroelectric liquid crystal (FLC) performs inversion switching by spontaneous polarization, it has a very fast response speed,
Furthermore, since it has excellent viewing angle characteristics, it is considered to be suitable as a high-speed, high-definition, large-area simple matrix display element or light valve.

【０００５】最近では、チャンダニ、竹添らにより、カ
イラルスメクチック反強誘電性液晶素子も提案されてい
る〔ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）第２７巻、１９８
８年、Ｌ７２９頁〕。最近、この反強誘電性液晶材料の
うち、ヒステリシスが小さく、階調表示に有利な特性を
有するＶ字型応答特性が発見された（例えば、ジャパニ
ーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス、
第３６巻、１９９７年、３５８６頁）。また、自発分極
をスイッチングトルクとし、Ｖ字型応答特性を示す液晶
としては、単安定表面安定化ＦＬＣ（例えば、ジャーナ
ル・オブ・アプライド・フィジックス、第６１巻、１９
８７年、２４００頁）、デフォームドヘリックスＦＬＣ
（例えばフェロエレクトリクス、第８５巻、１９８８
年、１７３頁）、ツイストスメクチックＦＬＣ（例えば
アプライドフィジックスレター、第６０巻、１９９２
年、２８０頁）、無閾値反強誘電性液晶、高分子液晶安
定化ＦＬＣ（例えば、ＳＩＤ’９６ダイジェスト、１９
９６年６９９頁）などがある。これらの液晶を用い、Ｔ
ＦＴタイプ等のアクティブマトリクスタイプの液晶素子
を構成し、高速のディスプレイを実現しようという動き
が活発になってきている（特開平９−５００４９号公
報）。Recently, a chiral smectic antiferroelectric liquid crystal device has also been proposed by Chandani, Takezoe et al. [Japanese Journal of Applied Physics].
Applied Physics) Volume 27, 198
8 years, page L729]. Recently, among these antiferroelectric liquid crystal materials, V-shaped response characteristics having small hysteresis and advantageous characteristics for gradation display have been discovered (for example, Japanese Journal of Applied Physics,
36, 1997, 3586). Further, as a liquid crystal exhibiting a V-shaped response characteristic with a spontaneous polarization as a switching torque, a monostable surface-stabilized FLC (for example, Journal of Applied Physics, Vol. 61, 19) is used.
1987, 2400), Deformed Helix FLC
(For example, Ferroelectrics, Vol. 85, 1988.
Year, p. 173), twisted smectic FLC (eg Applied Physics Letters, Vol. 60, 1992).
Year 280), thresholdless antiferroelectric liquid crystal, polymer liquid crystal stabilized FLC (eg, SID'96 digest, 19
1996 page 699). Using these liquid crystals, T
There is an active movement to realize a high-speed display by forming an active matrix type liquid crystal element such as an FT type (Japanese Patent Laid-Open No. 9-50049).

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記したようなＶ字型
応答特性を示すカイラルスメクチック液晶を用い、印加
電圧に応じて階調表現を行なうことにより、高画質を実
現できるが、通常、このような液晶材料は自発分極を主
成分とする反転電流の温度依存性が大きく、環境温度、
パネルの実温度に応じて、液晶に印加される電圧が変化
するという問題があり、結果として十分な階調表現を実
現できなかったり、表示素子の場所毎の温度むらに起因
する輝度むらが発生したりする場合があり、駆動回路に
複雑な温度補償プログラムを導入する必要があるなど、
高画質のディスプレイを開発する上で大きな問題となっ
ている。High image quality can be realized by using the chiral smectic liquid crystal exhibiting the V-shaped response characteristic as described above and expressing gradation according to the applied voltage. Liquid crystal materials have a large temperature dependence of the reversal current whose main component is spontaneous polarization.
There is a problem that the voltage applied to the liquid crystal changes depending on the actual temperature of the panel, and as a result, sufficient gradation expression cannot be realized, and uneven brightness occurs due to uneven temperature at each display element location. It may be necessary to introduce a complicated temperature compensation program into the drive circuit,
This is a big problem in developing a high quality display.

【０００７】本発明の目的は、上記のようなカイラルス
メクチック液晶を用いて階調表示する液晶素子におい
て、反転電流の温度依存性に起因する輝度むらを改善
し、高速応答で良好な階調表示の液晶素子を提供するこ
とにある。The object of the present invention is to improve the brightness unevenness due to the temperature dependence of the reversal current in a liquid crystal device for gradation display using the chiral smectic liquid crystal as described above, and to provide a good gradation display with high speed response. To provide a liquid crystal element of.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の基板間
にカイラルスメクチック液晶を挟持してなり、複数の画
素の液晶を、画素毎に配したアクティブ素子を介してア
クティブマトリクス駆動する液晶素子であって、上記液
晶が界面活性剤を含有し、該液晶の自発分極Ｐｓと電圧
降下因子Ｑｔの和の温度依存性が、１０℃あたり１０％
以下であることを特徴とする液晶素子である。According to the present invention, a chiral smectic liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, and liquid crystal elements of a plurality of pixels are driven in active matrix through active elements arranged for each pixel. And the above liquid
The crystal contains a surfactant, and the temperature dependence of the sum of the spontaneous polarization Ps and the voltage drop factor Qt of the liquid crystal is 10% per 10 ° C.
It is a liquid crystal element characterized by the following.

【０００９】アクティブマトリクス方式の液晶素子にお
いてアクティブ素子として良く用いられるＴＦＴは、画
素が選択されるとゲート電極が開き、該画素の液晶層及
びコンデンサに電荷が注入される。この電荷は、ジャパ
ニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジック
ス、第３６巻、１９９７年、７２０〜７２９頁等に記載
されているように、主として、液晶部分では自発分極の
反転電流と充電電流、コンデンサでは充電電流に消費さ
れる。このうち、液晶の充電電流は液晶の誘電率に依存
し、温度に対して多少の変化はあるもののほとんど変わ
らないため、表示箇所による温度ばらつきのために表示
品質が損なわれることはほとんどない。また、コンデン
サの充電電流についても同様である。In a TFT often used as an active element in an active matrix type liquid crystal element, a gate electrode opens when a pixel is selected, and charges are injected into a liquid crystal layer and a capacitor of the pixel. As described in Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 36, 1997, p. It is consumed by the charging current. Of these, the charging current of the liquid crystal depends on the dielectric constant of the liquid crystal and changes little with respect to temperature, but hardly changes, so that display quality is hardly impaired due to temperature variations depending on the display location. The same applies to the charging current of the capacitor.

【００１０】一方、液晶分子の自発分極による反転電流
は温度の変化に過敏であり、通常１０℃の温度低下で２
０％以上増加し（３０℃では６０％以上）、液晶層に印
加される電圧値を大幅に変えてしまい、表示品質、階調
表現性能を著しく阻害する。On the other hand, the reversal current due to the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules is hypersensitive to changes in temperature, and it is usually 2
It increases by 0% or more (60% or more at 30 ° C.), and the voltage value applied to the liquid crystal layer is significantly changed, and display quality and gradation expression performance are significantly impaired.

【００１１】そこで、本発明者等は、反転電流の温度依
存性を補償するような温度依存性を持った因子を導入す
ることにより、実質的に温度むらによる輝度むらを解消
する方法を見出し、本発明を達成した。当該因子が、即
ち本発明にかかる電圧降下因子Ｑｔである。Ｑｔは、等
価回路でいう線形的な抵抗成分ではなく、イオン性或い
はチャージ性の非線形電流であり、自発分極と同じよう
に電圧保持型液晶素子においては電圧を降下する因子と
なるものである。Therefore, the present inventors have found a method of substantially eliminating the brightness unevenness due to the temperature unevenness by introducing a factor having a temperature dependence that compensates for the temperature dependence of the reversal current. The present invention has been achieved. That factor is the voltage drop factor Qt according to the present invention. Qt is not a linear resistance component in an equivalent circuit, but is an ionic or charge-type non-linear current, and is a factor that causes a voltage drop in a voltage holding type liquid crystal element, similar to spontaneous polarization.

【００１２】本発明においては、自発分極Ｐｓとこれを
補償する電圧降下因子Ｑｔとの和の温度依存性が、１０
℃あたり１０％以下、好ましくは５％以下、望ましくは
３％以下となるように液晶素子を構成することにより、
温度むらの影響を改善することができる。In the present invention, the temperature dependence of the sum of the spontaneous polarization Ps and the voltage drop factor Qt for compensating for it is 10
By configuring the liquid crystal element so that it is 10% or less, preferably 5% or less, and desirably 3% or less per ° C,
The influence of temperature unevenness can be improved.

【００１３】[0013]

【発明の実施の形態】本発明において、電圧降下因子Ｑ
ｔを導入する方法としては、様々な方法があるが、例え
ば、カイラルスメクチック液晶にイオン性添加物を添加
した組成物を用いる方法がある。用いられるイオン性添
加物は、液晶との親和性の点で有機イオン性添加物が好
ましく、代表的には界面活性剤が挙げられる。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, a voltage drop factor Q
There are various methods for introducing t, and for example, there is a method using a composition in which an ionic additive is added to a chiral smectic liquid crystal. The ionic additive used is preferably an organic ionic additive from the viewpoint of affinity with the liquid crystal, and a representative example thereof is a surfactant .

【００１４】本発明において、電圧降下因子Ｑｔを導入
することにより、液晶の自発分極Ｐｓと電圧降下因子Ｑ
ｔとの和の温度依存性を、１０℃あたり１０％以下とす
ることにより、通常パネル温度むらが５〜６℃程度であ
ることから、輝度むらは５％程度となり、観察者が気に
ならないレベルに抑えることができる。In the present invention, by introducing the voltage drop factor Qt, the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal and the voltage drop factor Q are introduced.
By setting the temperature dependence of the sum of t to 10% or less per 10 ° C., the panel temperature irregularity is usually about 5 to 6 ° C., so that the luminance irregularity is about 5%, which is not noticeable to the observer. It can be suppressed to a level.

【００１５】また、本発明にかかる温度依存性の対象温
度範囲は、液晶素子を通常室温で使用することから、室
温近傍が好ましいが、連続使用によってバックライトや
素子の消費電力により５℃〜１０℃程度の温度上昇が生
じることから、３５℃〜４０℃近傍までを対象とするこ
とが好ましい。望ましくは、考え得る使用環境の温度範
囲全てにおいて、本発明にかかる温度依存性が満足され
ていることにある。The target temperature range of the temperature dependence according to the present invention is preferably around room temperature because the liquid crystal device is usually used at room temperature, but it is 5 ° C. to 10 ° C. due to the backlight and the power consumption of the device due to continuous use. Since a temperature rise of about 0 ° C occurs, it is preferable to target about 35 ° C to 40 ° C. Desirably, the temperature dependence according to the present invention is satisfied in all possible temperature ranges of the use environment.

【００１６】ここで、電圧降下因子Ｑｔの測定方法を説
明する。液晶素子に直列に接続された抵抗の両端の電圧
をモニターすることによって、液晶中に流れる非線形的
電流値を測定し、観測された電流ピークのうち、自発分
極の反転に伴う電流ピーク以外の部分を積分した値をＱ
ｔとする。Here, a method of measuring the voltage drop factor Qt will be described. The non-linear current value flowing in the liquid crystal was measured by monitoring the voltage across the resistor connected in series to the liquid crystal element, and the observed current peak was the part other than the current peak associated with the reversal of spontaneous polarization. Q is the integrated value of
t.

【００１７】図１は、本発明の液晶素子の一実施形態で
あるアクティブ素子としてＴＦＴを用いた液晶素子を組
み込んだパネルの平面構成図であり、図２が当該液晶素
子の部分断面模式図である。FIG. 1 is a plan configuration diagram of a panel incorporating a liquid crystal element using a TFT as an active element, which is an embodiment of the liquid crystal element of the present invention, and FIG. 2 is a schematic partial sectional view of the liquid crystal element. is there.

【００１８】本実施形態においては、一対の透明基板
（例えば、ガラス基板やプラスチック基板）１０、１５
のうち、一方の基板１０には透明な画素電極２と該画素
電極２に接続されたＴＦＴ１がマトリクス状に形成され
ている。さらに基板１０には図１に示すような画素電極
２の行間に走査信号線（ゲート線）３が配線され、画素
電極２の列間には情報信号線（ソース線）４が配線され
ている。各ＴＦＴ１のゲート電極は各行共通に対応する
走査信号線３に接続され、ソース電極は各列共通に対応
する情報信号線４に接続されている。走査信号線３は走
査信号印加回路（ゲート線ドライバ）５に、情報信号線
４は情報信号印加回路（ソース線ドライバ）６にそれぞ
れ接続され、走査信号印加回路５より順次走査信号線３
にゲート信号を印加し、該信号に同期して表示データに
対応する情報信号を情報信号線４に情報信号印加回路６
より印加する。他方の基板１５には透明な共通電極１７
が形成されており、該共通電極１７には基準電圧が印加
されているため、各画素においてＴＦＴ１を介して画素
電極２に印加された情報信号電圧の基準電圧に対する電
圧差が当該画素の液晶に印加される。In this embodiment, a pair of transparent substrates (eg glass substrate or plastic substrate) 10, 15 are used.
Among them, on one substrate 10, transparent pixel electrodes 2 and TFTs 1 connected to the pixel electrodes 2 are formed in a matrix. Further, on the substrate 10, scanning signal lines (gate lines) 3 are arranged between the rows of the pixel electrodes 2 as shown in FIG. 1, and information signal lines (source lines) 4 are arranged between the columns of the pixel electrodes 2. . The gate electrode of each TFT 1 is connected to the corresponding scanning signal line 3 commonly for each row, and the source electrode is connected to the corresponding information signal line 4 commonly for each column. The scanning signal line 3 is connected to a scanning signal application circuit (gate line driver) 5, and the information signal line 4 is connected to an information signal application circuit (source line driver) 6. The scanning signal line 3 is sequentially connected to the scanning signal line 3 by the scanning signal application circuit 5.
A gate signal is applied to the information signal application circuit 6 and an information signal corresponding to display data is applied to the information signal line 4 in synchronization with the gate signal.
Apply more. A transparent common electrode 17 is provided on the other substrate 15.
Is formed and the reference voltage is applied to the common electrode 17, the voltage difference between the information signal voltage applied to the pixel electrode 2 via the TFT 1 in each pixel and the reference voltage is applied to the liquid crystal of the pixel. Is applied.

【００１９】本発明において、画素電極２や共通電極１
７としては、ＩＴＯ等透明導電材が用いられ、ＴＦＴ１
には多結晶シリコンやアモルファスシリコンが好ましく
用いられる。また、単結晶シリコントランジスタも用い
られる。さらに、アクティブ素子として、ＭＩＭ等など
ＴＦＴ以外の非線形能動素子も好ましく用いられる。In the present invention, the pixel electrode 2 and the common electrode 1
A transparent conductive material such as ITO is used as the TFT 7.
For this, polycrystalline silicon or amorphous silicon is preferably used. Further, a single crystal silicon transistor is also used. Furthermore, as the active element, a non-linear active element other than the TFT such as MIM is preferably used.

【００２０】図２において、２０は液晶層であり、強誘
電相或いは反強誘電相の安定性を実現させるために、層
厚は５μｍ以下が好ましい。本発明において用いられる
カイラルスメクチック液晶としては、印加された電圧値
に対応して透過率が変化する電圧−透過率特性を示す液
晶が好ましく用いられる。特に、前記Ｖ字型応答特性を
示す反強誘電性液晶が好ましい。ここで、Ｖ字型応答特
性とは、電圧無印加の状態で第一の透過率を示し、絶対
値が同じで互いに極性の異なる所定の電圧値±Ｖ₀ を印
加した状態で第二の透過率を示し、印加電圧に応じて第
一の透過率と第二の透過率との間で連続的に透過率を変
化させる特性を言い、より詳しくは、液晶が、電圧無印
加で第一の配向状態にあり、該配向状態では第一の透過
率を示し、第一の極性（例えば正極性）の電圧を加えた
時には、液晶分子が第一の配向状態から一方の方向の第
二の配向状態にチルトし、所定の電圧値Ｖ₀ で第二の透
過率を示し、且つ第一の極性とは逆の第二の極性（例え
ば負極性）の電圧を加えた時には、液晶分子が第一の配
向状態から他方の方向の第三の配向状態にチルトし、所
定の電圧値−Ｖ₀ で第二の透過率を示し、印加電圧に応
じて第一の透過率と第二の透過率との間で連続的に透過
率が変化する特性を言う。ここで、第二の透過率が最大
透過率となるように偏光板を設置することにより図３に
示したような印加電圧値に応じた連続的な透過率の変化
を示し、印加電圧に応じた階調表示が可能になる。In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a liquid crystal layer, which preferably has a layer thickness of 5 μm or less in order to realize stability of a ferroelectric phase or an antiferroelectric phase. As the chiral smectic liquid crystal used in the present invention, a liquid crystal exhibiting a voltage-transmittance characteristic in which the transmittance changes according to an applied voltage value is preferably used. In particular, an antiferroelectric liquid crystal exhibiting the V-shaped response characteristic is preferable. Here, the V-shaped response characteristic means the first transmittance in the state where no voltage is applied, and the second transmittance in the state where a predetermined voltage value ± V ₀ having the same absolute value but different polarities is applied. Rate, and refers to the characteristic of continuously changing the transmittance between the first transmittance and the second transmittance in accordance with the applied voltage. The liquid crystal molecules are in the alignment state, exhibit the first transmittance in the alignment state, and when a voltage of the first polarity (eg, positive polarity) is applied, the liquid crystal molecules are aligned in the second alignment in one direction from the first alignment state. When the liquid crystal molecules are tilted to a state and exhibit a second transmittance at a predetermined voltage value V ₀ and a second polarity (eg, negative polarity) opposite to the first polarity is applied, the liquid crystal molecules are tilted from the alignment state to a third orientation state in the other direction, shows a second transmittance at a predetermined voltage value -V _0, the applied voltage Flip first transmittance and continuously transmittance between the second transmittance refers to a characteristic that varies. Here, by disposing the polarizing plate so that the second transmittance becomes the maximum transmittance, a continuous change of the transmittance according to the applied voltage value as shown in FIG. It is possible to display different gradations.

【００２１】図２において、１３、１８は配向制御層で
あり、少なくとも一方は一軸配向制御層とする。一軸配
向制御層の形成方法としては、例えば基板上に溶液塗
工、蒸着或いはスパッタリング等により、一酸化ケイ
素、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、ジルコニア、フ
ッ化マグネシウム、酸化セリウム、フッ化セリウム、シ
リコン窒化物、シリコン炭化物、ホウ素窒化物などの無
機物や、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリイミ
ドアミド、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステルイ
ミド、ポリパラキシレン、ポリカーボネート、ポリビニ
ルアセタール、ポリビニルクロライド、ポリスチレン、
ポリシロキサン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ウレ
ア樹脂、アクリル樹脂などの有機物を用いて被膜形成し
た後、表面をビロード、布、或いは紙等の繊維状のもの
で摺擦（ラビング）することにより得られる。また、Ｓ
ｉＯ等の酸化物或いは窒化物などを基板の斜方から蒸着
する、斜方蒸着法なども用いられる。In FIG. 2, 13 and 18 are orientation control layers, and at least one is a uniaxial orientation control layer. As the method for forming the uniaxial orientation control layer, for example, by solution coating, vapor deposition or sputtering on the substrate, silicon monoxide, silicon dioxide, aluminum oxide, zirconia, magnesium fluoride, cerium oxide, cerium fluoride, silicon nitride. , Inorganic materials such as silicon carbide, boron nitride, polyvinyl alcohol, polyimide, polyimide amide, polyester, polyamide, polyester imide, polyparaxylene, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polystyrene,
Obtained by forming a film using an organic material such as polysiloxane, cellulose resin, melamine resin, urea resin, acrylic resin, and then rubbing the surface with a fibrous material such as velvet, cloth, or paper. . Also, S
An oblique vapor deposition method or the like in which an oxide such as iO or a nitride is vapor-deposited obliquely on the substrate is also used.

【００２２】特に、より良好な一軸配向性を得るために
ポリイミドラビング膜を一軸配向制御層として用いるこ
とが好ましい。通常、ポリイミドはポリアミック酸の形
で塗膜し、焼成することで得られる。ポリアミック酸は
溶剤に易溶解性であるため生産性に優れる。最近では溶
剤に可溶なポリイミドも生産されており、そういった技
術の進歩の上からもポリイミドはより良好な一軸配向性
が得られ、高い生産性を有する点で好ましく用いられ
る。Particularly, it is preferable to use a polyimide rubbing film as the uniaxial orientation control layer in order to obtain better uniaxial orientation. Usually, polyimide is obtained by coating in the form of polyamic acid and baking. Since polyamic acid is easily soluble in a solvent, it has excellent productivity. Recently, a polyimide soluble in a solvent has been produced, and in view of such technological advances, the polyimide is preferably used because it can obtain a better uniaxial orientation and has high productivity.

【００２３】基板１０、１５の外側にはそれぞれ偏光板
（不図示）が接着され、バックライトとして一般的に蛍
光灯（不図示）と散乱板（不図示）の組み合わせを用
い、液晶化合物をバックライト光２１の透過率を変化さ
せる光シャッターとして機能させることにより表示を行
なう。２２は透過光である。Polarizing plates (not shown) are adhered to the outsides of the substrates 10 and 15, respectively, and a combination of a fluorescent lamp (not shown) and a scattering plate (not shown) is generally used as a backlight, and the liquid crystal compound is backed up. Display is performed by functioning as an optical shutter that changes the transmittance of the light beam 21. 22 is transmitted light.

【００２４】上記実施形態においては、透過型の液晶素
子を例に挙げたが、本発明においては、反射型の液晶素
子も好ましく構成することができ、例えば、図２の基板
１０や画素電極２を反射層としたり、別途反射層を設け
ることで反射型の液晶素子を構成することが可能であ
る。また、その場合には偏光板は観察者側にのみ用い
る。In the above embodiment, a transmissive liquid crystal element is taken as an example, but a reflective liquid crystal element can be preferably constructed in the present invention. For example, the substrate 10 and the pixel electrode 2 shown in FIG. It is possible to configure a reflective liquid crystal element by using as a reflective layer or by separately providing a reflective layer. In that case, the polarizing plate is used only on the observer side.

【００２５】図４及び図５は、本発明の液晶素子を組み
込んだ液晶表示装置の一例であり、走査信号線アドレス
情報を持つ画像情報からなるデータフォーマット及びＳ
ＹＮ信号による通信同期手段をとることにより、表示装
置を実現するものである。図中、１０１は液晶表示装
置、１０２はグラフィックコントローラ、１０３は表示
パネル（液晶素子）、１０４は走査信号線駆動回路、１
０５は情報信号線駆動回路、１０６はデコーダ、１０７
は走査信号発生回路、１０８はシフトレジスタ、１０９
はラインメモリ、１１０は情報信号発生回路、１１１は
駆動制御回路、１１２はＧＣＰＵ（中央演算装置）、１
１３はホストＣＰＵ、１１４はＶＲＡＭ（画像情報格納
用メモリ）である。FIG. 4 and FIG. 5 show an example of a liquid crystal display device incorporating the liquid crystal element of the present invention, which is a data format including image information having scanning signal line address information and S.
The display device is realized by using the communication synchronizing means based on the YN signal. In the figure, 101 is a liquid crystal display device, 102 is a graphic controller, 103 is a display panel (liquid crystal element), 104 is a scanning signal line drive circuit, 1
Reference numeral 05 is an information signal line drive circuit, 106 is a decoder, 107
Is a scanning signal generating circuit, 108 is a shift register, 109
Is a line memory, 110 is an information signal generation circuit, 111 is a drive control circuit, 112 is a GCPU (central processing unit), 1
Reference numeral 13 is a host CPU, and 114 is a VRAM (memory for storing image information).

【００２６】画像情報の発生は本体装置のグラフィック
コントローラ１０２にて行なわれ、信号伝達手段に従っ
て、表示パネル１０３へと転送される。グラフィックコ
ントローラ１０２はＧＣＰＵ１１２及びＶＲＡＭ１１４
を核にホストＣＰＵ１１３と液晶表示装置１０１間の画
像情報の管理や通信を司っている。The generation of image information is performed by the graphic controller 102 of the main body device and transferred to the display panel 103 according to the signal transmission means. The graphic controller 102 includes a GCPU 112 and a VRAM 114.
It controls image information and communication between the host CPU 113 and the liquid crystal display device 101.

【００２７】[0027]

【実施例】（実施例１）厚さ１．１ｍｍのガラス基板２
枚にそれぞれ、透明電極として約７０ｎｍ厚のＩＴＯ膜
を形成し、その上に下記繰り返し単位を有するポリイミ
ドの前駆体のポリアミック酸の１．８５重量％溶液を、
１回目は５００ｒｐｍで５秒間、２回目は１５００ｒｐ
ｍで３０秒間の条件で回転塗布した。[Example] (Example 1) 1.1 mm thick glass substrate 2
An ITO film having a thickness of about 70 nm was formed on each of the sheets as a transparent electrode, and a 1.85 wt% solution of a polyimide precursor polyamic acid having the following repeating unit was formed thereon.
First time at 500 rpm for 5 seconds, second time at 1500 rp
It was spin coated under the condition of m for 30 seconds.

【００２８】[0028]

【化１】 [Chemical 1]

【００２９】その後、８０℃で５分間の前乾燥を行なっ
た後、２００℃で１時間加熱焼成を施した。この時の膜
厚は３０ｎｍであった。両基板上のポリイミド膜に対し
て、一軸配向処理として、ナイロン布によるラビング処
理を施した。After that, pre-drying was carried out at 80 ° C. for 5 minutes, followed by heating and baking at 200 ° C. for 1 hour. The film thickness at this time was 30 nm. The polyimide films on both substrates were rubbed with a nylon cloth as a uniaxial orientation process.

【００３０】次いで、一方の基板の配向制御層上に平均
粒径１．３μｍのシリカビーズを０．０１重量％で分散
させたＩＰＡ（イソプロピルアルコール）溶液を、１５
００ｒｐｍ、１０秒間の条件でスピン塗布し、分散密度
１００個／ｍｍ² 程度でビーズスペーサーを散布した。
この基板上に、熱硬化型の液状接着剤を印刷法により塗
工した。得られた２枚の基板を対向して貼り合わせ、１
５０℃のオーブンで９０分間加熱硬化し、セルを得た。
尚、上記貼り合わせに際しては、上下基板でラビング方
向が平行となるようにした。Then, an IPA (isopropyl alcohol) solution in which 0.01% by weight of silica beads having an average particle size of 1.3 μm are dispersed on the orientation control layer of one of the substrates is used.
Spin coating was performed under the conditions of 00 rpm and 10 seconds, and a bead spacer was dispersed at a dispersion density of about 100 particles / mm ² .
A thermosetting liquid adhesive was applied onto this substrate by a printing method. The two substrates thus obtained are opposed to each other and bonded together, 1
A cell was obtained by heat curing for 90 minutes in an oven at 50 ° C.
At the time of the above bonding, the rubbing directions of the upper and lower substrates were made parallel to each other.

【００３１】上記セルに、下記液晶化合物に、有機陰イ
オン化合物を含有する界面活性剤（花王（株）製「ラテ
ムルＰＳ」）を１．０重量％混合した液晶組成物Ａを等
方相を示す温度で注入し、徐冷して液晶素子を得た。A liquid crystal composition A prepared by mixing 1.0% by weight of the following liquid crystal compound with a surfactant containing an organic anion compound (“Latemul PS” manufactured by Kao Corporation) was added to the above cell in an isotropic phase. It was injected at the temperature shown and gradually cooled to obtain a liquid crystal element.

【００３２】[0032]

【化２】 [Chemical 2]

【００３３】得られた液晶素子の電気光学応答を観察し
た。観察には偏光顕微鏡を用い、０〜±５Ｖ、０．１Ｈ
ｚの三角波電圧を印加しながら、透過率の変化をクロス
ニコル下で観察した。この時、電圧無印加の状態で最暗
となるように素子を設置した（一対の偏光板間に、ラビ
ング方向が一方の偏光板の偏光軸に一致するように液晶
素子を挟持した）。その結果、３０℃、４０℃のいずれ
においてもドメインレスの典型的なＶ字応答が観察され
た。The electro-optical response of the obtained liquid crystal element was observed. Use a polarizing microscope for observation, 0 to ± 5V, 0.1H
The change in transmittance was observed under crossed Nicols while applying a triangular wave voltage of z. At this time, the element was set so that it would be darkest when no voltage was applied (a liquid crystal element was sandwiched between a pair of polarizing plates such that the rubbing direction coincided with the polarization axis of one polarizing plate). As a result, a domain-less typical V-shaped response was observed at both 30 ° C and 40 ° C.

【００３４】この素子に±２０Ｖの三角波を印加し、素
子に直列に接続された抵抗の両端の電圧をモニターする
ことによって、液晶中に流れる非線形的電流のうち、自
発分極とＱｔをそれぞれ測定した。その結果、３０℃で
１２ｎＣ／ｃｍ² 、４０℃で４０ｎＣ／ｃｍ² であり、
ＰｓとＱｔの和は、４０℃で１８５ｎＣ／ｃｍ² 、３０
℃で１８６ｎＣ／ｃｍ² であり、温度依存性は３０℃〜
４０℃において０．５％であった。By applying a ± 20 V triangular wave to this device and monitoring the voltage across a resistor connected in series to the device, spontaneous polarization and Qt of the non-linear current flowing in the liquid crystal were measured. . As a result, a 40 nC / cm ² at 12nC / cm ^2, 40 ℃ at 30 ° C.,
The sum of Ps and Qt is 185 nC / cm ² , 30 at 40 ° C.
186 nC / cm ² at a temperature of 30 ° C.
It was 0.5% at 40 ° C.

【００３５】次に、本例の液晶素子を用いて、図６に示
す回路を作製した。図中、６１は本例の液晶素子（面積
０．９ｃｍ² ）、６２はコンデンサ、６３は単結晶シリ
コントランジスタである。この回路に、選択期間が１０
０μｓとなるようなゲート信号を与え、対向する電極電
位を０Ｖとして情報信号として５Ｖの電圧信号を与え
た。１０ｍｓ後の透過光量を３０℃にて測定したとこ
ろ、最大透光量（チルト角２９．１°に対する透過光
量）の７１％の透過光量を観測した。同様にして４０℃
で測定したところ、透過光量は３０℃の透過光量と同じ
値を観測し、温度による輝度むらがないことがわかっ
た。Next, a circuit shown in FIG. 6 was produced using the liquid crystal element of this example. In the figure, 61 is the liquid crystal element of this example (area 0.9 cm ² ), 62 is a capacitor, and 63 is a single crystal silicon transistor. This circuit has a selection period of 10
A gate signal for 0 μs was applied, and a voltage signal of 5 V was applied as an information signal with the opposing electrode potential set to 0 V. When the transmitted light amount after 10 ms was measured at 30 ° C., 71% of the maximum transmitted light amount (transmitted light amount for a tilt angle of 29.1 °) was observed. Similarly, 40 ° C
The amount of transmitted light was the same as the amount of transmitted light at 30 ° C., and it was found that there was no brightness unevenness due to temperature.

【００３６】（実施例２）チッソ石油化学（株）製「Ｃ
Ｓ−４０００」３０重量％と実施例１で用いた液晶化合
物７０重量％を混合した液晶組成物に、実施例１で用い
た界面活性剤を０．３重量％、０．５重量％、１．０重
量％添加した組成物Ｂ、Ｃ、Ｄを調製した。これらの液
晶組成物を用いて実施例１と同様にして液晶素子Ｂ、
Ｃ、Ｄを作製し、実施例１と同様にして三角波による光
学応答を観察したところ、いずれの場合もドメインレス
のＶ字型応答特性が観察された。次いで、実施例１と同
様に自発分極ＰｓとＱｔとの和を測定したところ、３０
℃と４０℃のそれぞれの値の差の３０℃の値に対する比
はＢ、Ｃ、Ｄそれぞれ、９．１％、４．９％、１．７％
であった。また、界面活性剤を添加しなかったものにつ
いては２１．２％であった。(Example 2) "C manufactured by Chisso Petrochemical Co., Ltd."
S-4000 "30 wt% and 70 wt% of the liquid crystal compound used in Example 1 are mixed in the liquid crystal composition with 0.3 wt%, 0.5 wt%, 1 wt% of the surfactant used in Example 1. Compositions B, C and D added with 0.0% by weight were prepared. Using these liquid crystal compositions, in the same manner as in Example 1, a liquid crystal element B,
When C and D were produced and the optical response due to the triangular wave was observed in the same manner as in Example 1, a domainless V-shaped response characteristic was observed in all cases. Then, the sum of the spontaneous polarizations Ps and Qt was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 30
The ratio of the difference between the respective values of 30 ° C and 40 ° C to the value of 30 ° C is 9.1%, 4.9% and 1.7% for B, C and D, respectively.
Met. In addition, it was 21.2% in the case where the surfactant was not added.

【００３７】本例においても、実施例１と同様に図６の
回路を作製し、応答特性を測定したところ、３０℃と４
０℃の透過光量の比は、界面活性剤を添加していないも
のが６８％であるのに対して、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ８
９％、９４％、９７％で、いずれも優れた温度依存性の
改善効果を示し、温度の違いによる輝度むらが改善され
ていた。Also in this example, the circuit of FIG. 6 was prepared in the same manner as in Example 1 and the response characteristics were measured.
The ratio of the amount of transmitted light at 0 ° C. was 68% when no surfactant was added, whereas the ratio of B, C and D was 8 respectively.
At 9%, 94%, and 97%, the effect of improving the temperature dependence was excellent, and the uneven brightness due to the difference in temperature was improved.

【００３８】（実施例３）実施例２の界面活性剤を有機
陽イオン化合物を含む材料に変えて、実施例２と同様に
液晶素子を作製したところ、実施例２と同様の効果が得
られた。Example 3 A liquid crystal device was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the surfactant in Example 2 was changed to a material containing an organic cation compound, and the same effect as in Example 2 was obtained. It was

【００３９】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
自発分極の温度依存性が補償されているため、階調ずれ
や輝度むらが大幅に改善された、高画質で高精細、大画
面の液晶素子が提供される。As described above, according to the present invention,
Since the temperature dependence of the spontaneous polarization is compensated, a liquid crystal device having a high image quality, high definition, and a large screen in which gradation shift and luminance unevenness are significantly improved is provided.

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

【図１】本発明の液晶素子の一実施形態を組み込んだパ
ネルの平面構成図である。FIG. 1 is a plan configuration diagram of a panel incorporating an embodiment of a liquid crystal element of the present invention.

【図２】図１の液晶素子の部分断面模式図である。FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of the liquid crystal element of FIG.

【図３】本発明の液晶素子にかかるＶ字型応答特性を示
す図である。FIG. 3 is a diagram showing V-shaped response characteristics according to the liquid crystal element of the present invention.

【図４】本発明の液晶素子を表示パネルとして用いた液
晶表示装置とグラフィックコントローラを示すブロック
図である。FIG. 4 is a block diagram showing a liquid crystal display device and a graphic controller using the liquid crystal element of the present invention as a display panel.

【図５】図４の液晶表示装置とグラフィックコントロー
ラとの間の画像情報通信タイミングチャートを示す図で
ある。5 is a diagram showing a timing chart of image information communication between the liquid crystal display device of FIG. 4 and a graphic controller.

【図６】本発明の実施例において、液晶素子の評価のた
めに構成した回路を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a circuit configured for evaluation of a liquid crystal element in an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ＴＦＴ ２ 画素電極 ３ 走査信号線 ４ 情報信号線 ５ 走査信号印加回路 ６ 情報信号印加回路 １０，１５ 透明基板 １３，１８ 配向制御層 １７ 共通電極 １９ スペーサー ２０ 液晶層 ２１ バックライト光 ２２ 透過光 ６１ 液晶素子 ６２ コンデンサ ６３ 単結晶シリコントランジスタ 1 TFT 2 pixel electrodes 3 scanning signal lines 4 Information signal line 5 Scan signal application circuit 6 Information signal application circuit 10,15 Transparent substrate 13,18 Orientation control layer 17 Common electrode 19 Spacer 20 Liquid crystal layer 21 Backlight light 22 transmitted light 61 Liquid crystal element 62 capacitor 63 Single crystal silicon transistor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 真一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 野口 幸治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 清水 康志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−195442（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/141 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Shinichi Nakamura 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Koji Noguchi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. Incorporated (72) Inventor Yasushi Shimizu 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (56) Reference JP-A-10-195442 (JP, A) (58) Fields investigated (Int .Cl. ⁷ , DB name) G02F 1/141

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 一対の基板間にカイラルスメクチック液
晶を挟持してなり、複数の画素の液晶を、画素毎に配し
たアクティブ素子を介してアクティブマトリクス駆動す
る液晶素子であって、上記液晶が界面活性剤を含有し、
該液晶の自発分極Ｐｓと電圧降下因子Ｑｔの和の温度依
存性が、１０℃あたり１０％以下であることを特徴とす
る液晶素子。1. A liquid crystal element comprising a pair of substrates and a chiral smectic liquid crystal sandwiched therebetween, wherein the liquid crystal of a plurality of pixels is driven in an active matrix through an active element arranged for each pixel, wherein the liquid crystal is an interface. Contains an activator,
A liquid crystal element, wherein the temperature dependence of the sum of the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal and the voltage drop factor Qt is 10% or less per 10 ° C. 【請求項２】 上記自発分極Ｐｓと電圧降下因子Ｑｔの
和の温度依存性が、１０℃あたり５％以下である請求項
１記載の液晶素子。2. The liquid crystal element according to claim 1, wherein the temperature dependence of the sum of the spontaneous polarization Ps and the voltage drop factor Qt is 5% or less per 10 ° C. 【請求項３】 上記自発分極Ｐｓと電圧降下因子Ｑｔの
和の温度依存性が、１０℃あたり３％以下である請求項
１記載の液晶素子。3. The liquid crystal element according to claim 1, wherein the temperature dependence of the sum of the spontaneous polarization Ps and the voltage drop factor Qt is 3% or less per 10 ° C. 【請求項４】 上記液晶素子が、印加された電圧値に応
じて光透過率を変化させる電圧−透過率特性を示し、電
圧無印加の状態で第一の透過率を示し、絶対値が同じで
互いに極性の異なる所定の電圧値±Ｖ ₀ を印加した状態
で第二の透過率を示し、印加電圧に応じて第一の透過率
と第二の透過率との間で連続的に透過率を変化させるＶ
字型応答特性を示す請求項１〜３のいずれかに記載の液
晶素子。Wherein said liquid crystal element, the voltage changing the light transmittance in response to the applied voltage value - transmittance characteristic shows, electrostatic
It shows the first transmittance with no pressure applied and has the same absolute value.
A state where predetermined voltage values ± V ₀ having different polarities are applied
Indicates the second transmittance, and the first transmittance depends on the applied voltage.
And V that continuously change the transmittance between the second transmittance and the second transmittance
The liquid crystal element according to claim 1, which exhibits a letter-shaped response characteristic . 【請求項５】 上記液晶が反強誘電性液晶である請求項
４記載の液晶素子。5. The liquid crystal is an antiferroelectric liquid crystal.
4. The liquid crystal device according to item 4 .