JPH04296821A - Optical modulation element - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は、階調表示を行なうため
の光学変調素子に関し、特に少なくとも２つの安定状態
を有する液晶、例えば強誘電性液晶を用いた階調表示用
液晶素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical modulation element for displaying gradations, and more particularly to a liquid crystal element for displaying gradations using a liquid crystal having at least two stable states, such as a ferroelectric liquid crystal.
【０００２】0002
【従来の技術】従来のアクティブマトリクス駆動方式を
用いた液晶テレビジョンパネルでは、薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）を画素毎のマトリクス配置し、ＴＦＴにゲー
トオンパルスを印加してソースとドレイン間を導通状態
とし、このとき映像画像信号かソースから印加され、キ
ャパシタに蓄積され、この蓄積された画像信号に対応し
て液晶（例えばツイステッド・ネマチック：ＴＮ−液晶
）が駆動し、同時に映像信号の電圧を変調することによ
って階調表示が行なわれている。2. Description of the Related Art In a liquid crystal television panel using a conventional active matrix driving method, thin film transistors (TFTs) are arranged in a matrix for each pixel, and a gate-on pulse is applied to the TFTs to make the source and drain conductive. At this time, a video image signal is applied from the source and stored in the capacitor, and a liquid crystal (for example, twisted nematic: TN-liquid crystal) is driven in response to this stored image signal, and at the same time, the voltage of the video signal is modulated. Gradation display is performed by.
【０００３】0003
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
の様なＴＮ液晶、あるいはＳＴＮ（スーパーツイステッ
ド・ネマチック）液晶を用いたアクティブマトリクス駆
動方式のテレビジョンパネルでは応答速度が数百ミリ秒
と遅く今後展開の期待されるＥＤさらにはＨＤ（ｈｉｇ
ｈ ｖｉｓｉｏｎ）対応のテレビ駆動に用いた場合、
残像が残る等の欠点が生じるという問題点がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, active matrix drive type television panels using TN liquid crystals or STN (super twisted nematic) liquid crystals have a slow response time of several hundred milliseconds, which is difficult to develop in the future. Expected ED and even HD (high
h vision) when used to drive a TV compatible with
There is a problem that disadvantages such as afterimages remain.
【０００４】一方双安定性を有する強誘電性液晶は、数
百マイクロ秒と応答速度が速いので強誘電性液晶をテレ
ビの階調駆動に用いる試みが最近なされはじめている。On the other hand, since ferroelectric liquid crystals having bistability have a fast response speed of several hundred microseconds, attempts have recently begun to be made to use ferroelectric liquid crystals for gray scale driving of televisions.
【０００５】その方式の一例として強誘電性液晶の電荷
制御駆動がある。これは強誘電性液晶のドメイン反転面
積（ａ）と注入電荷量（ｑ）との間に
Ｑ＝ｆ（Ｐｓ、ａ）…■
Ｐｓ：強誘電性液晶の自発分極
なる相関があることを利用したもので、強誘電性液晶の
各画示ごとに反転面積に相当する電荷量を注入すること
で階調表示を行うというものである。One example of this method is charge control driving of ferroelectric liquid crystal. This utilizes the fact that there is a correlation between the domain inversion area (a) of the ferroelectric liquid crystal and the amount of injected charge (q): Q = f (Ps, a)... ■ Ps: spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal A gradation display is performed by injecting an amount of charge corresponding to the inversion area for each image of the ferroelectric liquid crystal.
【０００６】上記電荷制御駆動は、双安定強誘電性液晶
を用いた階調表示には非常に有効な手段であるが、同時
にいくつかの欠点を有する場合がある。Although the charge control drive described above is a very effective means for gray scale display using bistable ferroelectric liquid crystals, it may also have several drawbacks.
【０００７】そのひとつに、電圧−透過率特性における
ヒステリシス現象がある。以下その現象を説明する。One of them is the hysteresis phenomenon in voltage-transmittance characteristics. The phenomenon will be explained below.
【０００８】図４は、一般に用いられる強誘電性液晶の
構成図である。図４において、１４、１４′は基板、１
３、１３′は透明導電層、１２、１２′は絶縁層、１０
、１０′は配向層、１１は強誘電性液晶層である。FIG. 4 is a block diagram of a commonly used ferroelectric liquid crystal. In FIG. 4, 14 and 14' are substrates, 1
3 and 13' are transparent conductive layers, 12 and 12' are insulating layers, and 10
, 10' is an alignment layer, and 11 is a ferroelectric liquid crystal layer.
【０００９】図５は、強誘電性液晶を用いてアクティブ
マトリクス電荷制御駆動で階調表示を行う時の等価回路
である。図中Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ２１、Ｔ２２…はアク
ティブマトリクス駆動のスイッチング素子に用いる薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）を示している。ＬＣ１１、ＬＣ
１２、ＬＣ２１、ＬＣ２２…はそれぞれのＴＦＴ Ｔ
１１、Ｔ１２、Ｔ２１、Ｔ２２…のドレイン電極４、４
′、４′′、４′′′…と対向電極８とによって狭持さ
れた強誘電性液晶からなる画素である。Ｃ１１、Ｃ１２
、Ｃ２１、Ｃ２２…はゲート線１ａ、１ａ′、…とドレ
イン電極４、４′、４′′、４′′′、とによって形成
される駆動信号電荷蓄積用のコンデンサを示している。
さて上記回路を用いて各画素に図６の（ａ）に示したよ
うな駆動波形で１周期１６．７ｍｓ（６０Ｈｚ）にリセ
ットパルス１１と、各階調に応じた書き込みパルスを印
加すると図６の（ｂ）に示すような透過率を生ずる。こ
のときの１３に示す透過率がほぼ１２の書き込みパルス
に対応する透過率である。FIG. 5 shows an equivalent circuit when gradation display is performed by active matrix charge control driving using a ferroelectric liquid crystal. In the figure, T11, T12, T21, T22, . . . indicate thin film transistors (TFTs) used as active matrix-driven switching elements. LC11, LC
12, LC21, LC22... are each TFT T
11, T12, T21, T22... drain electrodes 4, 4
', 4'', 4''', . . . and a counter electrode 8. C11, C12
, C21, C22, . . . represent drive signal charge storage capacitors formed by the gate lines 1a, 1a', . . . and the drain electrodes 4, 4', 4'', 4'''. Now, when using the above circuit and applying a reset pulse 11 and a write pulse corresponding to each gradation to each pixel at one period of 16.7 ms (60 Hz) with the drive waveform shown in FIG. 6(a), the result shown in FIG. A transmittance as shown in (b) is produced. The transmittance shown at 13 at this time corresponds to approximately 12 write pulses.
【００１０】さてこの様な駆動波形で書き込みパルス１
２に対する透過率１３をプロットしたものが、上述した
電圧−透過率特性である。その一例を図７に示す。同図
から明らかなように、電圧昇圧時１４と降圧時１５との
間で透過率の異なるいわゆるヒステリシス現象が認めら
れる。Now, with such a drive waveform, write pulse 1
The above-mentioned voltage-transmittance characteristic is obtained by plotting the transmittance 13 against 2. An example is shown in FIG. As is clear from the figure, a so-called hysteresis phenomenon is observed in which the transmittance differs between when the voltage is increased 14 and when the voltage is decreased 15.
【００１１】上記ヒステリシス現象を定性的に説明した
のが図８である。図８の（ｂ）は図７の１４に相当して
いる。即ち、黒ドメインを減少させる方向であり駆動の
面から見ると、リセット後、白を書き込む必要がある。
一方図８の（ａ）は黒ドメインを増加させる方向であり
、駆動の面から見るとリセット後白を書き込む必要がな
い。即ち、書き込みパルスについて見た場合、前者（１
４）は後者（１５）と比較して、より大きな電圧を必要
とすることになる。FIG. 8 qualitatively explains the above hysteresis phenomenon. 8(b) corresponds to 14 in FIG. 7. That is, the black domain is decreased, and from the viewpoint of driving, it is necessary to write white after resetting. On the other hand, (a) in FIG. 8 shows a direction in which the black domain is increased, and from a driving perspective, there is no need to write white after reset. That is, when looking at the write pulse, the former (1
4) requires a larger voltage than the latter (15).
【００１２】以上述べたように、図６のような駆動法で
電荷制御方式により階調表示を行う場合、必然的に電圧
−透過率特性にヒステリシス現象が生じる。As described above, when gradation display is performed using the charge control method using the driving method shown in FIG. 6, a hysteresis phenomenon inevitably occurs in the voltage-transmittance characteristics.
【００１３】さらに加えて、上記の様なアクティブマト
リクス駆動を行った場合、駆動時の長時間にわたる直流
電圧（ＤＣ）成分の連続印加により液晶の応答が疎外さ
れるという問題も生じる。この原因としては、上記ＤＣ
成分により、液晶の内部イオンの偏在が誘起され、これ
が電界を形成するためと考えられる。In addition, when active matrix driving as described above is performed, a problem arises in that the response of the liquid crystal is affected by continuous application of a direct current voltage (DC) component over a long period of time during driving. The reason for this is that the DC
This is thought to be because the components induce uneven distribution of ions inside the liquid crystal, which forms an electric field.
【００１４】図６に示す駆動波形を印加した場合に生ず
る現象を図９に示す。図９よりくり返しパルス印加によ
り、透過率が次第に減少する様子が明確にわかる。次に
図１０を用いて、この現象を説明する。図６に示す波形
では幾何学的にはプラスのＤＣ成分が過剰に印加される
様に液晶は感じる。図１０は、このＤＣ成分がどの様に
液晶に作用するかを示している。FIG. 9 shows a phenomenon that occurs when the driving waveform shown in FIG. 6 is applied. From FIG. 9, it can be clearly seen that the transmittance gradually decreases with repeated pulse application. Next, this phenomenon will be explained using FIG. 10. In the waveform shown in FIG. 6, the liquid crystal feels as if an excessively positive DC component is geometrically applied. FIG. 10 shows how this DC component acts on the liquid crystal.
【００１５】プラスのＤＣ成分の印加により、絶縁層部
１０、１０′と液晶部分１１との間に電荷の蓄積が起こ
り、この電荷蓄積成分により液晶分圧がマイナス方向と
なり、この結果、次第に「白」書込みがされ難くなる。By applying a positive DC component, charge is accumulated between the insulating layer portions 10, 10' and the liquid crystal portion 11, and this charge accumulation component causes the liquid crystal partial pressure to become negative, and as a result, gradually "White" writing becomes difficult.
【００１６】上記の様なヒステリシス現象やＤＣ成分に
よる駆動の疎外はアクティブマトリクス方式で階調表示
を行う場合、画素表示電圧が一義的に決められないため
大きな問題となっている。The above-mentioned hysteresis phenomenon and the alienation of driving due to the DC component are serious problems when displaying gradations using the active matrix method because the pixel display voltage cannot be determined uniquely.
【００１７】[0017]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
の様な欠点を解消した光学変調素子を提供することであ
る。詳しくは、配向膜を低抵抗化電圧−透過率特性にお
けるヒステリシス現象を低減させ、かつＤＣ成分による
不安定性がなく、低抵抗化にあっても配向が乱れない一
様性の高い配向性を有する光学変調素子を提供すること
である。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical modulation element that eliminates the above-mentioned drawbacks. Specifically, the alignment film has a low resistance, reduces the hysteresis phenomenon in the voltage-transmittance characteristics, has no instability due to DC components, and has a highly uniform alignment that does not disturb the alignment even when the resistance is low. An object of the present invention is to provide an optical modulation element.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明の光学変調素子は
一対の電極間に強誘電液晶層および該液晶層を配向せし
めたる配向層を狭持した画素を形成し、上記電極間に階
調信号に応じた外部電圧を付与することによって階調駆
動せしめる光学変調素子において、上記配向層材質が超
微粒子導電物質を分散した高分子重合体であることを特
徴とする。[Means for Solving the Problems] The optical modulation element of the present invention forms a pixel in which a ferroelectric liquid crystal layer and an alignment layer for aligning the liquid crystal layer are sandwiched between a pair of electrodes, and a gradation layer is formed between the electrodes. The optical modulation element is characterized in that the gradation is driven by applying an external voltage according to a signal, wherein the alignment layer material is a polymer in which ultrafine conductive particles are dispersed.
【００１９】本発明によれば、階調表示を行うアクティ
ブマトリクス光学変調素子において、配向層に、超微細
導電物質を分散した高分子重合体を用いることにより配
向膜を低抵抗化することで上記ヒステリシス現象および
ＤＣ成分による不安定性をなくすことができる。According to the present invention, in an active matrix optical modulation element that performs gradation display, the resistance of the alignment film is reduced by using a polymer in which an ultrafine conductive material is dispersed in the alignment layer. Hysteresis phenomena and instability due to DC components can be eliminated.
【００２０】[0020]
【実施例】以下本発明の光学変調物質に用いる強誘電性
液晶を説明した後、本発明の実施例を説明する。EXAMPLES The ferroelectric liquid crystal used in the optical modulation material of the present invention will be explained below, and then the embodiments of the present invention will be explained.
【００２１】本発明で用いうる光学変調物質としては、
加えられる電界に応じて第１の光学的安定状態（例えば
明状態を形成するものとする）と第２の光学的安定状態
（例えば暗状態を形成するものとする）を有する、すな
わち電界に対する少なくとも２つの安定状態を有する物
質、特にこのような性質を有する液晶が最適である。Optical modulating substances that can be used in the present invention include:
has a first optically stable state (e.g. shall form a bright state) and a second optically stable state (e.g. shall form a dark state) in response to an applied electric field, i.e. at least Substances having two stable states, especially liquid crystals having such properties, are most suitable.
【００２２】本発明の光学変調素子で用いることができ
る少なくとも２つの安定状態を有する液晶としては、強
誘電性を有するカイラルスメクチック液晶が最も好まし
く、そのうちカイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊）、
Ｈ相（ＳｍＨ＊）、Ｉ相（ＳｍＩ＊）、Ｆ相（ＳｍＦ＊
）やＧ相（ＳｍＧ＊）の液晶が適している。この強誘電
性液晶については、“ル・ジュルナール・ド・フイジイ
ク・レツトル”（ＬＥＪＯＵＲＮ ＡＬ ＤＥ
ＰＨＹＳＩＱＵＥ ＬＥＴＴＲＥ”）第３６巻（Ｌ−
６９）１９７５年の「フエロエレクトリック・リキッド
・クリスタルス」（「Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ」）：“アプライド
・フイジイックス・レターズ（“Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ”）第３６巻、第１１
号、１９８０年の「サブミクロ・セカンド・バイステイ
ブル・エレクトロオプティック・スイッチング・イン・
リキッド・クリスタルズ」（「Ｓｕｂｍｉｃｒｏ Ｓ
ｅｃｏｎｄ Ｂｉｓｔａｂｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏ−
ｏｐｔｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｉｎ Ｌｉｑ
ｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ」）：固体物理１６（１４
１）１９８１「液晶」等に記載されており、本発明では
これらに開示された強誘電性液晶を用いることができる
。As the liquid crystal having at least two stable states that can be used in the optical modulation element of the present invention, chiral smectic liquid crystal having ferroelectricity is most preferable, and among these, chiral smectic C phase (SmC*),
H phase (SmH*), I phase (SmI*), F phase (SmF*
) and G-phase (SmG*) liquid crystals are suitable. Regarding this ferroelectric liquid crystal, "LE JOURNAL DE
PHYSIQUE LETTRE”) Volume 36 (L-
69) Ferroelectric Liquid Crystals, 1975
Liquid Crystals”): “Applied Physics Letters” (“Applied P
hysics Letters”) Volume 36, No. 11
No., 1980, “Submicro Second Bistable Electro-Optic Switching
Liquid Crystals” (“Submicro S
econd Bistable Electro-
optic Switching in Liq
uid Crystals”): Solid State Physics 16 (14
1) 1981 "Liquid Crystal" etc., and the ferroelectric liquid crystal disclosed in these can be used in the present invention.
【００２３】より具体的には、本発明法に用いられる強
誘電性液晶化合物の例としては、デシロキシベンジリデ
ン−Ｐ′−アミノ−２−メチルブチルシンナメート（Ｄ
ＯＢＡＭＢＣ）、ヘキシルオキシベンジリデン−Ｐ′−
アミノ−２−クロロプロピルシンナメート（ＨＯＢＡＣ
ＰＣ）および４−０−（２−メチル）−ブチルレゾルシ
リデン−４′−オクチルアニリン（ＭＢＲＡ８）等が挙
げられる。More specifically, an example of a ferroelectric liquid crystal compound used in the method of the present invention is decyloxybenzylidene-P'-amino-2-methylbutylcinnamate (D
OBAMBC), hexyloxybenzylidene-P'-
Amino-2-chloropropyl cinnamate (HOBAC
PC) and 4-0-(2-methyl)-butylresolcylidene-4'-octylaniline (MBRA8).
【００２４】これらの材料を用いて、素子を構成する場
合液晶化合物が、ＳｍＣ＊、ＳｍＨ＊、ＳｍＩ＊、Ｓｍ
Ｆ＊、ＳｍＧ＊となるような温度状態に保持する為、必
要に応じて素子をヒーターが埋め込まれた銅ブロック等
により支持することができる。When an element is constructed using these materials, the liquid crystal compound is SmC*, SmH*, SmI*, Sm
In order to maintain the temperature state such that F* and SmG* are achieved, the element can be supported by a copper block or the like in which a heater is embedded, if necessary.
【００２５】図１１は、強誘電性液晶セルの例を模式的
に描いたものである。１１と１１′は、Ｉｎ２Ｏ３、Ｓ
ｎＯ２やＩＴＯ（インジウム−テイン−オキサイド）等
の透明電極がコートされた基盤（ガラス板）であり、そ
の間に液晶分子層１２がガラス面に垂直になるように配
向したＳｍＣ＊相の液晶が封入されている。太線で示し
た線１３が液晶分子を表わしており、この液晶分子１３
は、その分子に直交した方向に双極子モーメント（Ｐ⊥
）１４を有している。基盤１１と１１′上の電極間に一
定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子１３のらせ
ん構造がほどけ、双極子モーメント（Ｐ⊥）１４はすべ
て電界方向に向くよう、液晶分子１３の配向方向を変え
ることができる。液晶分子１３は細長い形状を有してお
り、その長軸方向と短軸方向で屈折率異方性を示し、従
って例えばガラス面の上下に互いにクロスニコルの位置
関係に配置した偏光子を置けば電圧印加極性によって光
学特性が変わる液晶光学変調素子となることは、容易に
理解される。さらに液晶セルの厚さを充分に薄くした場
合（例えば１μ）には、図１２に示すように電界を印加
していない状態でも液晶分子のらせん構造はほどけ（非
らせん構造）、その双極子モーメントＰ又はＰ′は上向
き（２４）又は下向き（２４′）のどちらかの配向状態
をとる。このようなセルに図１２に示す如く一定の閾値
以上の極性の異なる電界ＥまたはＥ′を付与すると、双
極子モーメント電界Ｅ又はＥ′の電界ベクトルに対応し
て上向き２４又は下向き２４′と向きを変え、それに応
じて液晶分子は第１の安定状態２３（明状態）か或は第
２の安定状態２３′（暗状態）の何れか一方に配向する
。FIG. 11 schematically depicts an example of a ferroelectric liquid crystal cell. 11 and 11' are In2O3, S
It is a substrate (glass plate) coated with a transparent electrode such as nO2 or ITO (indium-tein-oxide), and a liquid crystal of SmC* phase oriented so that the liquid crystal molecular layer 12 is perpendicular to the glass surface is sealed in between. has been done. A thick line 13 represents a liquid crystal molecule, and this liquid crystal molecule 13
is the dipole moment (P⊥
)14. When a voltage higher than a certain threshold is applied between the electrodes on the substrates 11 and 11', the helical structure of the liquid crystal molecules 13 is unraveled, and the liquid crystal molecules 13 are aligned so that all dipole moments (P⊥) 14 are directed in the direction of the electric field. You can change direction. The liquid crystal molecules 13 have an elongated shape and exhibit refractive index anisotropy in the major and minor axis directions. Therefore, for example, if polarizers are placed above and below the glass surface in a crossed nicol positional relationship, It is easily understood that this is a liquid crystal optical modulation element whose optical characteristics change depending on the polarity of applied voltage. Furthermore, when the thickness of the liquid crystal cell is made sufficiently thin (for example, 1μ), the helical structure of the liquid crystal molecules unwinds (non-helical structure) even when no electric field is applied, as shown in Figure 12, and its dipole moment P or P' is oriented either upward (24) or downward (24'). When an electric field E or E' with a different polarity above a certain threshold value is applied to such a cell as shown in FIG. The liquid crystal molecules are oriented in either the first stable state 23 (bright state) or the second stable state 23' (dark state) accordingly.
【００２６】この様な強誘電性液晶を光学変調素子とし
て用いることの利点は２つある。第１に応答速度が極め
て速いこと、第２に液晶分子の配向が双安定性を有する
ことである。第２の点を例えば図１２によって説明する
と、電界Ｅを印加すると液晶分子は第１の安定状態２３
に配向するが、この状態は電界を切ってもこの第１の安
定状態２３が維持され、又、逆向きの電界Ｅ′を印加す
ると、液晶分子は第２の安定状態２３′に配向してその
分子の向きを変えるが、やはり電界を切ってもこの状態
に保ち、それぞれの安定状態でメモリー機能を有してい
る。この様な応答速度の速さと、双安定性が有効に実現
されるには、セルとしては出来るだけ薄い方が好ましく
、一般的には０．５μｍ〜２０μｍ、特に１μｍ〜５μ
ｍが適している。この種の強誘電液晶を用いたマトリク
ス電極構造を有する液晶−電気光学装置は、例えば、米
国特許４．３６７．９２４号や４．８４０．４６２号明
細書で提案されている。There are two advantages to using such a ferroelectric liquid crystal as an optical modulation element. Firstly, the response speed is extremely fast, and secondly, the alignment of liquid crystal molecules has bistability. To explain the second point with reference to FIG. 12, for example, when the electric field E is applied, the liquid crystal molecules enter the first stable state 23.
However, this first stable state 23 is maintained even when the electric field is cut off, and when an electric field E' in the opposite direction is applied, the liquid crystal molecules are oriented to the second stable state 23'. The molecules change their orientation, but they remain in this state even when the electric field is turned off, and each stable state has a memory function. In order to effectively realize such fast response speed and bistability, it is preferable that the cell be as thin as possible, generally 0.5 μm to 20 μm, particularly 1 μm to 5 μm.
m is suitable. A liquid crystal electro-optical device having a matrix electrode structure using this type of ferroelectric liquid crystal has been proposed, for example, in US Pat. No. 4.367.924 and US Pat. No. 4.840.462.
【００２７】次に本発明における光学変調素子の詳細を
実施例をもとに説明する。Next, details of the optical modulation element according to the present invention will be explained based on examples.
【００２８】実施例１
図１は本発明の光学変調素子の１例を示す模式図である
。図１において、１、１′は基板、２、２′はＩＴＯ膜
からなる透明導電膜である。３、３′は、超微粒子導電
物質を分散した高分子重合対層であり、具体的には、Ｓ
ｎＯ２：ｓｂ超微粒子を分散したポリシロキサン膜をラ
ビングしてなるＦＬＣ配向膜、４は強誘電性液晶層であ
る。Example 1 FIG. 1 is a schematic diagram showing one example of the optical modulation element of the present invention. In FIG. 1, 1 and 1' are substrates, and 2 and 2' are transparent conductive films made of ITO films. 3 and 3' are polymerized pairs of layers in which ultrafine conductive particles are dispersed, specifically, S
The FLC alignment film is formed by rubbing a polysiloxane film in which nO2:sb ultrafine particles are dispersed. 4 is a ferroelectric liquid crystal layer.
【００２９】尚１、１′は１．１ｍｍ厚のホヤガラス製
ＮＡ４０無アルカリガラスであり、２、２′のＩＴＯ膜
は酸素ガス中の反応性ＲＦイオンプレーティング法によ
り７００Åの膜厚に形成したものである。ポリシロキサ
ン配向層はシロキサンを溶媒中に固型分として、エチリ
ルシリカとＳｎＯ２：超微粒子混合物を２．５ｗｔ％添
加した分散液を調合した後、この固型分のＳｎＯ２：ｓ
ｂ比（導電材比）を４０％とし、この分散液をスピナー
塗布した後、１５０℃の温度で１時間熱処理して得られ
た５００Åのポリシロキサン：ＳｎＯ２膜をラビング処
理して形成した。Note that 1 and 1' are 1.1 mm thick Hoya Glass NA40 alkali-free glass, and 2 and 2' ITO films were formed to a thickness of 700 Å by reactive RF ion plating in oxygen gas. It is something. The polysiloxane alignment layer is prepared by preparing a dispersion of siloxane as a solid component in a solvent and adding 2.5 wt% of a mixture of ethyl silica and SnO2: ultrafine particles, and then adding this solid component of SnO2:s.
The b ratio (conductive material ratio) was set to 40%, and this dispersion was coated with a spinner, then heat treated at a temperature of 150° C. for 1 hour, and a 500 Å polysiloxane:SnO2 film was formed by rubbing.
【００３０】尚、液晶のギャップは、１．５μｍφのシ
リカビーズにより形成し、その中に強誘電液晶を注入し
た。The gap between the liquid crystals was formed using silica beads having a diameter of 1.5 μm, and ferroelectric liquid crystal was injected into the gaps.
【００３１】得られたＦＬＣの配向状態は一様なユニフ
ォーム配向となっていた。これにより得られたＶ−Ｔカ
ーブを図２に示す。図２から明らかな様にＳｎＯ２：Ｓ
ｂを全く分散させていないポリシロキサン配向膜（図２
における１）と比較すると、Ｖ−Ｔ特性のヒステリシス
が明らかに減少していることがわかる。The orientation state of the obtained FLC was a uniform orientation. The VT curve obtained in this way is shown in FIG. As is clear from Figure 2, SnO2:S
Polysiloxane alignment film in which b is not dispersed at all (Figure 2
When compared with 1), it can be seen that the hysteresis of the V-T characteristic is clearly reduced.
【００３２】また、図３に黒リセット放置時間を変化さ
せた時の全白書き込み応答時間の相関を示す。図３にお
いて１はＳｎＯ２：ｓｂを全く分散させていないポリシ
ロキサン配向膜のＦＬＣ、２は本実施例のＦＬＣである
。図３から明らかに本発明のＦＬＣは、ＤＣ成分による
不安定性が解消していることがわかる。Further, FIG. 3 shows the correlation between all-white write response times when the black reset leaving time is varied. In FIG. 3, 1 is the FLC of a polysiloxane alignment film in which SnO2:sb is not dispersed at all, and 2 is the FLC of this example. It is clearly seen from FIG. 3 that the FLC of the present invention eliminates instability due to DC components.
【００３３】実施例２
実施例１と同様のシロキサン溶液に導電材比８０％の固
型分２．５ｗｔ％分散させた。Example 2 A solid content of 2.5 wt% with a conductive material ratio of 80% was dispersed in the same siloxane solution as in Example 1.
【００３４】この分散液を実施例１と同様にＩＴＯ基板
上にスピナー塗布後、１５０℃で１時間焼成し、ラビン
グ処理を行った。次いで、セル組を行ない、液晶を注入
した。[0034] This dispersion was applied onto an ITO substrate using a spinner in the same manner as in Example 1, and then baked at 150°C for 1 hour and subjected to a rubbing treatment. Next, cells were assembled and liquid crystal was injected.
【００３５】上記素子の配向状態を偏光顕微鏡で観察し
たところ実施例１同様一様なユニフォーム配向となって
おり、そのＶ−Ｔ特性のヒステリシスも大きく低減され
ていた。When the orientation state of the above element was observed using a polarizing microscope, it was found that it had a uniform orientation similar to Example 1, and the hysteresis of the V-T characteristic was also greatly reduced.
【００３６】尚、実施例１、実施例２以外の導電材比の
、ポリシロキサン配向膜（導電材比４０〜９０％）でも
ユニフォーム配向が得られ、Ｖ−Ｔ特性のヒステリシス
の低減を達成できた。[0036] Uniform alignment can be obtained even with a polysiloxane alignment film (conductive material ratio of 40 to 90%) with a conductive material ratio other than Examples 1 and 2, and a reduction in the hysteresis of the V-T characteristic can be achieved. Ta.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、配
向膜に超微粒子導電性物質を分散させたポリシロキサン
高分子重合体を用いることにより、配向膜を低抵抗化し
、強誘電性液晶を用いた中間調表示特有のＶ−Ｔ特性の
ヒステリシス現象およびＤＣ成分による不安定性をおさ
えることができる。さらに、配向膜の低抵抗化により一
般に生じる配向の乱れをおさえ一様なユニフォーム配向
を得ることができる。As explained above, according to the present invention, by using a polysiloxane polymer in which ultrafine conductive particles are dispersed in the alignment film, the resistance of the alignment film can be reduced, and ferroelectric liquid crystal It is possible to suppress the hysteresis phenomenon of the V-T characteristic peculiar to halftone display using the method and the instability caused by the DC component. Furthermore, by reducing the resistance of the alignment film, it is possible to suppress the disorder of alignment that generally occurs and obtain uniform uniform alignment.
【図１】本発明の光学変調素子の１例を示す模式図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an optical modulation element of the present invention.
【図２】本発明の光学変調素子のＶ−Ｔ特性と従来のＦ
ＬＣのＶ−Ｔ特性を示すグラフである。[Figure 2] V-T characteristics of the optical modulation element of the present invention and conventional F
It is a graph showing VT characteristics of LC.
【図３】本発明の光学変調素子と従来のＦＬＣの黒放置
時間の差異による白書込み時間の相関を示すグラフであ
る。FIG. 3 is a graph showing the correlation between the white write time and the difference in the black leave time between the optical modulation element of the present invention and a conventional FLC.
【図４】一般的な強誘電性液晶の１例を示す模式図であ
る。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a general ferroelectric liquid crystal.
【図５】強誘電性液晶を用いてアクティブマトリクス電
荷制御駆動で階調表示を行う時の等価回路である。FIG. 5 is an equivalent circuit when gray scale display is performed by active matrix charge control driving using ferroelectric liquid crystal.
【図６】駆動波形と透過率の関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between drive waveform and transmittance.
【図７】書込み電圧と透過率の関係を示すグラフである
。FIG. 7 is a graph showing the relationship between write voltage and transmittance.
【図８】ヒステリシス現象を定性的に示す模式図である
。FIG. 8 is a schematic diagram qualitatively showing a hysteresis phenomenon.
【図９】ＤＣ成分による液晶の応答の疎外の現象を示す
グラフである。FIG. 9 is a graph showing the phenomenon of alienation of liquid crystal response due to DC components.
【図１０】ＤＣ成分による液晶の応答の疎外の現象を示
す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing the phenomenon of alienation of liquid crystal response due to DC components.
【図１１】強誘電性液晶セルの１例を示す模式図である
。FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a ferroelectric liquid crystal cell.
【図１２】強誘電性液晶セルの１例を示す模式図である
。FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a ferroelectric liquid crystal cell.
Claims (1)
液晶層を配向せしめたる配向層を狭持した画素を形成し
、上記電極間に階調信号に応じた外部電圧を付与するこ
とによって階調駆動せしめる光学変調素子において、上
記配向層材質が超微粒子導電物質を分散した高分子重合
体であることを特徴とする光学変調素子。 【請求項２】 前記高分子重合体が主鎖にシロキサン
結合を有する請求項１に記載の光学変調素子【請求項３
】 前記超微細子導電物質がＳｂをドープした酸化す
ずである請求項１に記載の光学変調素子【請求項４】
前記超微細子導電物質の粒径が１００Å以下である請
求項３に記載の光学変調素子【請求項５】 前記配向
層はラビング処理がほどこされている請求項１乃至請求
項４のいずれかに記載の光学変調素子[Scope of Claims] [Claim 1] A pixel is formed in which a ferroelectric liquid crystal layer and an alignment layer for aligning the liquid crystal layer are sandwiched between a pair of electrodes, and an external 1. An optical modulation element that drives gradations by applying a voltage, wherein the alignment layer material is a polymer in which ultrafine conductive particles are dispersed. 2. The optical modulation element according to claim 1, wherein the high molecular weight polymer has a siloxane bond in its main chain.
10. The optical modulation element according to claim 1, wherein the ultrafine particle conductive material is tin oxide doped with Sb.
4. The optical modulation element according to claim 3, wherein the ultrafine conductive material has a particle size of 100 Å or less. 5. The optical modulation element according to claim 1, wherein the alignment layer is subjected to a rubbing treatment. Optical modulation element described
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