JPH07294939A - Production of liquid crystal display element - Google Patents
Production of liquid crystal display elementInfo
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- JPH07294939A JPH07294939A JP9209094A JP9209094A JPH07294939A JP H07294939 A JPH07294939 A JP H07294939A JP 9209094 A JP9209094 A JP 9209094A JP 9209094 A JP9209094 A JP 9209094A JP H07294939 A JPH07294939 A JP H07294939A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、反強誘電性液晶表示素
子の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an antiferroelectric liquid crystal display device.
【0002】[0002]
【従来の技術】反強誘電性液晶は、1988年にChanda
niらによって発見された(A.D.L.Chandani et al.,Jpn.
J.Appl.Phys.,27,L729(1988))。この反強誘電性液晶を
用いた液晶表示素子としては、水平配向処理を施したセ
ル厚2μm程度のセル内に反強誘電性液晶を注入した反
強誘電性液晶表示素子が知られている。2. Description of the Related Art Antiferroelectric liquid crystals were introduced by Chanda in 1988.
discovered by Ni et al. (ADLChandani et al., Jpn.
J. Appl. Phys., 27 , L729 (1988)). As a liquid crystal display element using this antiferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal display element in which antiferroelectric liquid crystal is injected into a cell having a cell thickness of about 2 μm subjected to horizontal alignment treatment is known.
【0003】この液晶表示素子の場合、図4に示すよう
に、ダイポールは層内ではセル厚方向に対して同じ向き
を向いているが、隣り合う層では互いに逆を向き、層間
でダイポールが打ち消し合うように配向し、反強誘電性
液晶には一つの反強誘電相AFと二つの強誘電相Fの三
つの安定状態が存在する。したがって、クロスニコル下
でスメクティック層法線が偏光軸と一致するようにセル
を配置すると、そのセルは電界を印加しないときには消
光し、セル厚方向に電界を印加したときには、ダイポー
ルがセル厚方向に対しすべて揃った強誘電相に転移し、
明状態になる。また、かかる反強誘電性液晶には、図5
に示すDC印加電圧(横軸)に対する光透過率(縦軸)
に関し、明確なしきい値を有するヒステリシスが存在す
る。このため、この特性を利用することにより、マルチ
プレックス駆動のマトリックス表示が可能である。例え
ば、バイアス電圧V0を常に印加し、選択期間に電圧VD
またはVNを印加することにより、前者の場合には明状
態、後者の場合には暗状態を表示することができる。In the case of this liquid crystal display element, as shown in FIG. 4, the dipoles are oriented in the same direction in the cell thickness direction in the layers, but in the adjacent layers, they are opposite to each other, and the dipoles are canceled out between the layers. There are three stable states of one antiferroelectric phase AF and two ferroelectric phases F in the antiferroelectric liquid crystal that are aligned so as to match. Therefore, if a cell is arranged so that the smectic layer normal coincides with the polarization axis under crossed Nicols, the cell is extinguished when no electric field is applied, and when an electric field is applied in the cell thickness direction, the dipole moves in the cell thickness direction. On the other hand, the transition to the ferroelectric phase is complete,
It becomes bright. Further, such an antiferroelectric liquid crystal has a structure shown in FIG.
Light transmittance (vertical axis) for DC applied voltage (horizontal axis) shown in
, There is a hysteresis with a well-defined threshold. Therefore, by utilizing this characteristic, multiplex drive matrix display is possible. For example, the bias voltage V 0 is always applied and the voltage V D
Alternatively, by applying V N , it is possible to display a bright state in the former case and a dark state in the latter case.
【0004】ところで、上述した特性を有する反強誘電
性液晶表示素子の実用化に向けての大きな課題の一つと
してコントラストの向上化が挙げられる。一般に、反強
誘電性液晶化合物はキラルネマティック相(N*)の熱
安定性が低いため、反強誘電性液晶組成物の相系列は、
例えば等方相(I)−スメクティックA相(A)−反強
誘電相(CA *)、等方相(I)−スメクティックA相
(A)−強誘電相(C*)−反強誘電相(CA *)、等方
相(I)−反強誘電相(CA *)などとなる場合が多い。
つまり、等方相から降温した場合、等方相から配向の秩
序度が高い相に直接相転移を起こすことになる。そのた
め、スメクティック相が出現する際にスメクティック層
法線のずれが生じる。その結果、クロスニコル下で均一
に消光せず、光が漏れるため良好な暗状態が得られず、
コントラストの低下を招くことになる。By the way, improvement of contrast is mentioned as one of the major problems for practical application of the antiferroelectric liquid crystal display device having the above-mentioned characteristics. In general, since an antiferroelectric liquid crystal compound has a low chiral nematic phase (N * ) thermal stability, the phase sequence of the antiferroelectric liquid crystal composition is
For example isotropic phase (I) - smectic A phase (A) - antiferroelectric phase (C A *), isotropic phase (I) - smectic A phase (A) - ferroelectric phase (C *) - antiferroelectric phase (C a *), isotropic phase (I) - antiferroelectric phase (C a *) is often the like.
That is, when the temperature is lowered from the isotropic phase, a direct phase transition occurs from the isotropic phase to a phase having a high degree of orientational order. Therefore, when the smectic phase appears, the smectic layer normal deviates. As a result, the light did not disappear evenly under crossed Nicols, and a good dark state could not be obtained due to light leakage,
This causes a decrease in contrast.
【0005】従って、高コントラストを実現するために
は、スメクティック層法線の揃った均一な配向を得る手
法を見い出すことが非常に重要である。この問題に関し
ては、以下の温度勾配法、シェアリング法、ラビング
法、磁場印加法および電界印加法などが提案されてい
る。Therefore, in order to realize a high contrast, it is very important to find a method for obtaining a uniform alignment in which the smectic layer normals are aligned. With respect to this problem, the following temperature gradient method, sharing method, rubbing method, magnetic field application method, electric field application method, etc. have been proposed.
【0006】(1)温度勾配法 この方法は、対向する基板の間に設けられるスペーサを
エッジがシャープになるように切り出し、このスペーサ
のエッジからのエピタキシャル成長を利用する手法であ
る(K.Ishikawa et al., Jpn.J.Appl.Phys.,23,L211(19
84))。(1) Temperature Gradient Method This method is a method in which a spacer provided between opposed substrates is cut out so that the edge becomes sharp, and epitaxial growth from the edge of this spacer is used (K. Ishikawa et al. al., Jpn.J.Appl.Phys., 23 , L211 (19
84)).
【0007】(2)シェアリング法 この方法は、一方のガラス基板を他方のガラス基板に対
して平行にスライドさせたり、またはガラス基板上をス
パーテルのようなものでこすり、分子を滑らすことによ
り均一に配向させる手法である(N.A.Clark et al.,App
l.Phys.Lett.,36,866(1980))。(2) Sharing method In this method, one glass substrate is slid in parallel with the other glass substrate, or a glass substrate is rubbed with something such as a spatula to allow molecules to slide uniformly. It is a method of orienting in (NAClark et al., App
L. Phys. Lett., 36 , 866 (1980)).
【0008】(3)ラビング法 このラビング法は、基板にポリイミドなどの高分子膜を
成膜し、これを布で擦ることにより液晶分子をその方向
に一様に配向させる方法である(D.W.Berrenan,Mol.Cry
st.&Liq.Cryst.,23,215(1973),J.A.Castellano,Mol.Cry
st.&Liq.Cryst.,94,33(1983))。ラビング法には、主に
パラレルラビング、アンチパラレルラビング、片ラビン
グの3つの手法がある。パラレルラビングは上下基板を
ラビングし、そのラビング方向が平行なラビング方法で
ある。アンチパラレルラビングは上下基板をラビング
し、そのラビング方向が反平行なラビング方法である。
片ラビングは上下基板のうち片側の基板のみラビングす
る手法である。(3) Rubbing Method This rubbing method is a method of forming a polymer film of polyimide or the like on a substrate and rubbing the film with a cloth to uniformly align liquid crystal molecules in that direction (DW Berrenan, Mol.Cry
st. & Liq.Cryst., 23 , 215 (1973), JA Castellano, Mol.Cry
st. & Liq.Cryst., 94 , 33 (1983)). There are mainly three rubbing methods: parallel rubbing, anti-parallel rubbing, and one-side rubbing. Parallel rubbing is a rubbing method in which upper and lower substrates are rubbed and the rubbing directions are parallel. Anti-parallel rubbing is a rubbing method in which upper and lower substrates are rubbed and the rubbing directions are anti-parallel.
One-side rubbing is a method of rubbing only one of the upper and lower substrates.
【0009】(4)磁場印加法 この磁場印加法は、液晶分子の磁気異方性を利用したも
のである。液晶に磁場をかけながら液晶を等方相から徐
冷していくと、液晶分子の長軸方向が磁界と平行にな
り、均一配向が得られる(K.Kondo et al.,Jpn.J.Appl.
Phys.,22.L13(1983))。(4) Magnetic field application method This magnetic field application method utilizes the magnetic anisotropy of liquid crystal molecules. When the liquid crystal is gradually cooled from the isotropic phase while applying a magnetic field to the liquid crystal, the long axis direction of the liquid crystal molecules becomes parallel to the magnetic field and uniform alignment is obtained (K.Kondo et al., Jpn.J.Appl .
Phys., 22 .L13 (1983)).
【0010】(5)電界印加法 この電界印加法は、液晶が反強誘電相(CA *)のときに
直流また交流電場をその液晶に印加して配向させる手法
(特開平4−51022)や、反強誘電相(CA *)−強
誘電相(C*)の転移温度付近または反強誘電相
(CA *)−スメクティックA相(A)の転移温度付近で
直流または交流電場を液晶に印加して配向させる手法
(特開平4−246623)である。電場により液晶分
子を滑らせるという観点では上述したシェアリング法の
一種である。(5) Electric field application method In this electric field application method, a direct current or an alternating electric field is applied to the liquid crystal to align it when the liquid crystal is in the antiferroelectric phase (C A * ) (JP-A-4-51022). and, antiferroelectric phase (C a *) - ferroelectric phase (C *) of the transition temperature near or anti-ferroelectric phase (C a *) - smectic a phase DC or AC electric field at a transition temperature near (a) A method of applying the liquid crystal to the liquid crystal to orient it (Japanese Patent Laid-Open No. 4-246623). From the viewpoint of causing liquid crystal molecules to slide by an electric field, it is one of the above-mentioned sharing methods.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各手法による場合には、以下のような課題がある。However, in the case of each of the above-mentioned methods, there are the following problems.
【0012】(1)温度勾配法の場合:スペーサのエッ
ジからのエピタキシャル成長を利用しているので配向状
態の善し悪しはエッジの切り口で決まり、液晶における
ドメイン発生の制御が困難であり、また基板の大面積化
が困難である。更に、スペーサーが厚くなるときれいな
エッジ面を形成できず、温度の均一性も悪くなるという
問題点もある。(1) In the case of the temperature gradient method: Since the epitaxial growth from the edge of the spacer is used, the quality of the alignment state is determined by the edge cut, it is difficult to control the domain generation in the liquid crystal, and the size of the substrate is large. It is difficult to make the area. Further, if the spacer is thick, it is not possible to form a clean edge surface, and there is a problem that the temperature uniformity is deteriorated.
【0013】(2)シェリング法の場合:大面積のガラ
ス基板をスライドさせるのは困難であり、また、スライ
ドさせるための装置を余分に搭載することによる素子の
大型化やコストアップが問題となる。従って、この手法
を用いて実用的な大面積の均一配向を得るには、多大の
困難が予想される。(2) In the case of the shelling method: It is difficult to slide a large area glass substrate, and there is a problem in that the size of the device and the cost increase due to the extra device for sliding. . Therefore, it is expected that great difficulties will be encountered in obtaining a practical large-area uniform alignment using this method.
【0014】(3)ラビング法の場合:液晶の配向は配
向膜材料および配向膜の成膜条件によって大きく異なる
ために、それぞれの液晶材料に適した配向膜材料の探
索、および成膜やラビング条件の検討などが必要であ
り、均一配向を得るのはそれほど容易ではない。また、
基板を布で擦ることによるゴミの発生の問題も挙げられ
る。(3) In the case of the rubbing method: Since the alignment of the liquid crystal is largely different depending on the alignment film material and the film formation conditions of the alignment film, the search for the alignment film material suitable for each liquid crystal material, and the film formation and rubbing conditions. However, it is not so easy to obtain uniform alignment. Also,
Another problem is the generation of dust by rubbing the substrate with a cloth.
【0015】(4)磁場配向法の場合:磁界による配向
規制力はバトネの大きさに比例する。セル厚が薄い場合
にはバトネが小さいので、配向に必要なトルクが十分に
得られない。均一な配向を得るには磁場を大きくする
か、徐冷速度を遅くする必要がある。そのため、数十キ
ロGの大きな磁場を長時間安定に発生させるための装置
が必要であり、小型化、コストの問題点が挙げられる。(4) In the case of the magnetic field orientation method: The orientation regulating force by the magnetic field is proportional to the size of the buttone. When the cell thickness is thin, the buttone is small, so that the torque required for orientation cannot be obtained sufficiently. To obtain a uniform orientation, it is necessary to increase the magnetic field or slow the slow cooling rate. Therefore, an apparatus for stably generating a large magnetic field of several tens of kilograms for a long time is required, and there are problems of downsizing and cost.
【0016】(5)電界印加法の場合:電界印加は画素
電極を用いることができるので、簡便な手法である。し
かしながら、公知技術に基づいて電界印加を行なっただ
けでは、良好な配向が得られない。更に、電界を印加し
ても層法線のずれが発生する微細部分が生じ、その部分
から光が漏れるためにコントラストの低下を招く。(5) In the case of the electric field application method: The electric field application is a simple method because a pixel electrode can be used. However, good alignment cannot be obtained only by applying an electric field based on a known technique. Further, even if an electric field is applied, a fine portion in which the layer normal shifts occurs, and light leaks from that portion, resulting in a reduction in contrast.
【0017】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、スメクティック層法線の
揃った大面積で均一な配向を得ることができる液晶表示
素子の製造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and provides a method of manufacturing a liquid crystal display device capable of obtaining a uniform alignment in a large area having a smectic layer normal. The purpose is to do.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子の
製造方法は、電極を有する一対の基板間に少なくとも反
強誘電相(CA *)を有する液晶を挟持してなる液晶表示
素子の製造方法であって、該一対の基板間に該液晶用の
液晶材料を設ける工程と、該液晶材料を等方相を示す温
度に加熱する工程と、該等方相の液晶材料を反強誘電相
を示す温度まで徐冷しつつ電界を該液晶材料に付与する
工程とを含むので、そのことにより上記目的が達成され
る。A method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device in which a liquid crystal having at least an antiferroelectric phase (C A * ) is sandwiched between a pair of substrates having electrodes. A method of manufacturing, comprising a step of providing a liquid crystal material for the liquid crystal between the pair of substrates, a step of heating the liquid crystal material to a temperature exhibiting an isotropic phase, and an antiferroelectric property of the isotropic phase liquid crystal material. And the step of applying an electric field to the liquid crystal material while gradually cooling to a temperature showing a phase, thereby achieving the above object.
【0019】本発明の液晶表示素子の製造方法におい
て、前記液晶の反強誘電相において電界印加を終了する
温度における反強誘電相から強誘電相への相転移に関し
て、50%および90%透過光量変化に要するセル厚1
μmに対する電圧をそれぞれV(50%)/μm、V
(90%)/μmとした場合、印加する電圧の最大値V
max/μmがV(50%)/μm≦Vmax/μm≦
{V(90%)+15V}/μmを満足するよう、電圧
を付与するのが好ましい。In the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, the amount of transmitted light of 50% and 90% with respect to the phase transition from the antiferroelectric phase to the ferroelectric phase at the temperature at which the electric field application is terminated in the antiferroelectric phase of the liquid crystal. Cell thickness required for change 1
The voltage for μm is V (50%) / μm, V
Maximum value V of applied voltage when (90%) / μm
max / μm is V (50%) / μm ≦ Vmax / μm ≦
It is preferable to apply a voltage so as to satisfy {V (90%) + 15 V} / μm.
【0020】本発明の液晶表示素子の製造方法におい
て、前記液晶材料に付与する電圧に、波形が単極性パル
スまたは双極性パルスであるものを用いるのが好まし
い。In the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, it is preferable to use a voltage having a unipolar pulse or a bipolar pulse as a voltage applied to the liquid crystal material.
【0021】[0021]
【作用】本発明においては、電極を有する一対の基板間
に少なくとも反強誘電相を有する液晶を挟持した液晶表
示素子において、該液晶が等方相を示す温度から反強誘
電相を示す温度まで液晶を徐冷しつつ、該液晶に電界を
印加することにより、スメクティック層法線を揃える。According to the present invention, in a liquid crystal display device in which at least a liquid crystal having an antiferroelectric phase is sandwiched between a pair of substrates having electrodes, the temperature from the liquid crystal exhibiting an isotropic phase to the temperature exhibiting an antiferroelectric phase. By applying an electric field to the liquid crystal while gradually cooling it, the smectic layer normals are aligned.
【0022】したがって、本発明では、等方相から反強
誘電相を示す温度まで電界が液晶材料に印加されること
になる。そのようにする理由は、スメクティック相が一
旦出現してしまうと、いくら電界を印加しても層法線が
揃いにくいからである。よって、等方相から電界を印加
することにより、スメクティック相の出現時にスメクテ
ィック層法線を揃えるようにしている。Therefore, in the present invention, the electric field is applied to the liquid crystal material from the isotropic phase to the temperature at which the antiferroelectric phase is exhibited. The reason for doing so is that once the smectic phase appears, it is difficult to align the layer normals no matter how much electric field is applied. Therefore, by applying an electric field from the isotropic phase, the smectic layer normals are aligned when the smectic phase appears.
【0023】ところで、等方相から徐冷する際、I−A
相転移温度付近では等方相領域からバトネという細長い
スメクティック相領域が発生する。この温度付近で電界
を印加することにより、例えば液晶分子が正の誘電異方
性を有する場合、バトネの長軸方向が電界印加方向に揃
うように回転することにより、スメクティック層法線が
揃った配向が得られる。By the way, when slowly cooling from the isotropic phase, IA
In the vicinity of the phase transition temperature, a slender smectic phase region called Butone is generated from the isotropic phase region. By applying an electric field in the vicinity of this temperature, for example, when the liquid crystal molecules have a positive dielectric anisotropy, the smectic layer normals are aligned by rotating so that the major axis direction of the buttone is aligned with the direction of the electric field application. An orientation is obtained.
【0024】また、A−CA *相転移点付近での電界印加
では、液晶分子のソフトモードが大きくなるため電傾効
果が起こり分子が動き易くなるので、スメクティック層
法線が揃う。In addition, when an electric field is applied in the vicinity of the A-C A * phase transition point, the soft mode of the liquid crystal molecules becomes large, so that the electroclinic effect occurs and the molecules move easily, so that the smectic layer normals are aligned.
【0025】更に、CA *相を示す温度範囲での電界印加
により、強誘電相−反強誘電相間の相転移が起こり、シ
ェアリング法と同等の効果のためスメクティック層法線
が揃う。Further, by applying an electric field in the temperature range showing the C A * phase, a phase transition between the ferroelectric phase and the antiferroelectric phase occurs, and the smectic layer normal line is aligned for the same effect as the shearing method.
【0026】このように、等方相から電界印加を行なう
場合は、反強誘電相を示す温度だけで電界印加を行なう
場合よりも上述の作用によりスメクティック層法線が揃
いやすいという利点がある。As described above, when the electric field is applied from the isotropic phase, the smectic layer normals are more easily aligned due to the above-mentioned action than when the electric field is applied only at the temperature exhibiting the antiferroelectric phase.
【0027】なお、本発明において印加する波形は、反
強誘電相を示す温度において、強誘電相と反強誘電相間
を相転移させるものであれば良く、例えば、三角波、正
弦波、単極性パルス、双極性パルスなどを用いることが
できる。また、液晶に直流成分が残るのを防ぐために交
流波が好ましい。電圧が連続的に変化する波形、例えば
三角波や正弦波の場合、高周波数では強誘電相−反強誘
電相の間での転移が電圧変化に対応しきれず、そのため
スメクティック層法線が揃いにくい。これを防ぐために
は周波数を小さくする必要がある。一方、ある程度の電
圧OV期間を設け反強誘電相を維持し、パルス的に電圧
を印加し強誘電相に相転移させる波形、例えば単極性パ
ルスや双極性パルスは、電圧変化に対応して相転移が起
こりやすく、スメクティック層法線が揃い易いので、よ
り好ましい波形と言える。The waveform to be applied in the present invention may be one that causes a phase transition between the ferroelectric phase and the antiferroelectric phase at a temperature indicating the antiferroelectric phase, for example, a triangular wave, a sine wave, or a unipolar pulse. , Bipolar pulses, etc. can be used. In addition, an AC wave is preferable in order to prevent a DC component from remaining in the liquid crystal. In the case of a waveform in which the voltage continuously changes, for example, a triangular wave or a sine wave, at a high frequency, the transition between the ferroelectric phase and the antiferroelectric phase cannot fully correspond to the voltage change, and therefore the smectic layer normal line is difficult to align. To prevent this, it is necessary to reduce the frequency. On the other hand, a waveform in which an antiferroelectric phase is maintained by applying a voltage OV period to some extent and a voltage is applied in a pulsed manner to cause a phase transition to the ferroelectric phase, for example, a unipolar pulse or a bipolar pulse, has a phase corresponding to a voltage change. The transition is likely to occur, and the smectic layer normals are easily aligned, which is a more preferable waveform.
【0028】また、印加する電界の周波数としては1m
Hz〜1kHzが好ましい。パルス的な波形は連続的に電
圧が変化する波形に比べ、強誘電相−反強誘電相間の相
転移が十分に起こりやすく、そのため高い周波数を用い
ることができる。周波数が小さい場合は、徐冷速度を小
さくしないと、電界によりスメクティック層法線が十分
揃う前に相転移が完了してしまい、均一な配向が得られ
ない。従って、周波数を高くできるということは、徐冷
速度を大きくすることができ、配向処理時間を短縮でき
るという利点がある。The frequency of the applied electric field is 1 m.
H z ~1kH z is preferable. The pulse-like waveform is more likely to undergo a phase transition between the ferroelectric phase and the antiferroelectric phase than the waveform in which the voltage continuously changes, and therefore a high frequency can be used. When the frequency is low, unless the slow cooling rate is reduced, the phase transition is completed before the smectic layer normals are sufficiently aligned by the electric field, and uniform orientation cannot be obtained. Therefore, the ability to increase the frequency has the advantage that the annealing rate can be increased and the alignment treatment time can be shortened.
【0029】また、印加する電圧は、電界印加を終了す
る温度における反強誘電相からの強誘電相への相転移に
おいて、50%および90%透過光量変化に要する電圧
をそれぞれV(50%)およびV(90%)とした場
合、セル厚1μmに対する電圧V/μmの最大値Vma
x/μmが、V(50%)/μm≦Vmax/μm≦
{V(90%)+15V}/μmであることが好まし
い。V(50%)/μm未満では、反強誘電相を示す温
度において、強誘電相−反強誘電相転移が十分に起こら
ず、層法線が揃いにくい。また、{V(90%)+15
V}/μmを超えると、層法線が大きくずれる微細部分
が発生し、そこから光が漏れるためにコントラストの低
下を招く。The applied voltage is V (50%), which is the voltage required to change the amount of transmitted light by 50% and 90% at the phase transition from the antiferroelectric phase to the ferroelectric phase at the temperature at which the electric field application is terminated. And V (90%), the maximum value Vma of the voltage V / μm for a cell thickness of 1 μm
x / μm is V (50%) / μm ≦ Vmax / μm ≦
It is preferably {V (90%) + 15V} / μm. If it is less than V (50%) / μm, the ferroelectric phase-antiferroelectric phase transition does not sufficiently occur at the temperature exhibiting the antiferroelectric phase, and it is difficult to align the layer normals. Also, {V (90%) + 15
If it exceeds V} / μm, a fine portion where the layer normal deviates greatly is generated, and light leaks from the fine portion, resulting in a reduction in contrast.
【0030】[0030]
【実施例】以下に本発明の実施例を具体的に説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below.
【0031】図1は本発明の反強誘電性液晶表示素子の
例を示す断面図である。この液晶表示素子は対向配設さ
れた一対の基板1aと1bの間に反強誘電性液晶5が挟
まれた構成となっている。基板1aの反強誘電性液晶5
側には、電極2a、絶縁性膜3aおよび配向制御層4a
が基板1a側からこの順に形成されている。もう一方の
基板1bの反強誘電性液晶5側には、電極2b、絶縁性
膜3bおよび配向制御層4bが基板1b側からこの順に
形成されている。一対の基板1aと1bの各々の外側に
は、偏光板7が設けられている。FIG. 1 is a sectional view showing an example of an antiferroelectric liquid crystal display device of the present invention. This liquid crystal display element has a structure in which an antiferroelectric liquid crystal 5 is sandwiched between a pair of substrates 1a and 1b which are arranged to face each other. Antiferroelectric liquid crystal 5 on substrate 1a
On the side, the electrode 2a, the insulating film 3a, and the orientation control layer 4a are provided.
Are formed in this order from the substrate 1a side. An electrode 2b, an insulating film 3b, and an alignment control layer 4b are formed in this order from the substrate 1b side on the anti-ferroelectric liquid crystal 5 side of the other substrate 1b. A polarizing plate 7 is provided on the outside of each of the pair of substrates 1a and 1b.
【0032】上述した両基板1aと1bの間に挟まれた
反強誘電性液晶5は、シール材6によって封止されてい
る。反強誘電性液晶5の厚み、つまりセル厚は0.5〜
5μmがよく、特に1〜2μmがらせん構造の解除の点
で好ましい。The antiferroelectric liquid crystal 5 sandwiched between the above-mentioned substrates 1a and 1b is sealed by a sealing material 6. The thickness of the antiferroelectric liquid crystal 5, that is, the cell thickness is 0.5 to
5 μm is preferable, and 1 to 2 μm is particularly preferable in terms of releasing the helical structure.
【0033】次に、かかる構造の反強誘電性液晶表示素
子の製造法について説明する。Next, a method of manufacturing the antiferroelectric liquid crystal display device having such a structure will be described.
【0034】まず、基板1aと1b上にそれぞれ電極2
aと2bを形成する。基板1aと1bは、同一または異
なった材質のものを使用していもよいが、少なくとも一
方は透明性の基板を用いる必要がある。この基板1aと
1bには、例えばガラス基板、プラスティックフィルム
やシリコン基板などを使用することができる。また電極
2aと2bは、同一または異なった材質のものを使用し
てもよいが、少なくとも一方は透明性でなくてはならな
い。この電極2aと2bには、透明性の場合は、例えば
InO3,SnO2,ITO(Indium Tin O
xide)などを、不透明性の場合は、Al,Au,C
r,Cu,Mo,Ni,Taなどを使用することができ
る。電極2aと2bの形成はCVD(chemical
vapor deposition)法やスパッタ法
などにより所定のパターンに形成される。なお、電極2
aと2bの一方は、マトリックス状に配設された画素電
極であり、他方が基板のほぼ全面に形成された対向電極
となっている。この工程と前後して、画素電極の周囲を
通る状態で信号線や走査線が形成され、また、スイッチ
ング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)などが形
成される。First, the electrodes 2 are formed on the substrates 1a and 1b, respectively.
a and 2b are formed. The substrates 1a and 1b may be made of the same or different materials, but at least one of them needs to be a transparent substrate. A glass substrate, a plastic film, a silicon substrate, or the like can be used for the substrates 1a and 1b. The electrodes 2a and 2b may be made of the same material or different materials, but at least one of them must be transparent. The electrodes 2a and 2b, in the case of transparency, for example InO 3, SnO 2, ITO ( Indium Tin O
x)) is opaque, Al, Au, C
r, Cu, Mo, Ni, Ta, etc. can be used. The electrodes 2a and 2b are formed by CVD (chemical).
A predetermined pattern is formed by a vapor deposition method or a sputtering method. The electrode 2
One of a and 2b is a pixel electrode arranged in a matrix, and the other is a counter electrode formed on almost the entire surface of the substrate. Before and after this step, signal lines and scanning lines are formed while passing around the pixel electrodes, and thin film transistors (TFTs) as switching elements are formed.
【0035】次に、この電極2aと2bが形成された基
板1aと1bの上に、それぞれ絶縁性膜3aと3bを形
成する。絶縁性膜3aと3bは、同一または異なった材
質のものを使用してもよい。また、一方または両方とも
形成を省略することもできる。この絶縁性膜3aと3b
には例えば、SiO2,SiNx,Al2O3などの無機系
薄膜、あるいはポリイミド、フォトレジスト樹脂、高分
子液晶などの有機系薄膜などを使用することができる。
絶縁性膜3aと3bが無機系の場合には、蒸着法、スパ
ッタ法、CVD法、または溶液塗布法などによって形成
できる。また、有機系の場合には、有機物質を溶かした
溶液またはその前駆体を用いて、スピンナー塗布法、浸
漬法、スクリーン印刷法またはロール印刷法などで塗布
し、所定の硬化条件(加熱、光照射)で硬化させ形成す
ることができる。あるいは、蒸着法、スパッタ法、CV
D法またはLB(Langmuir−Blodget
t)法などで形成することができる。Next, insulating films 3a and 3b are formed on the substrates 1a and 1b on which the electrodes 2a and 2b are formed, respectively. The insulating films 3a and 3b may be made of the same material or different materials. Also, formation of one or both may be omitted. The insulating films 3a and 3b
For example, an inorganic thin film such as SiO 2 , SiN x or Al 2 O 3 or an organic thin film such as polyimide, photoresist resin or polymer liquid crystal can be used.
When the insulating films 3a and 3b are inorganic, they can be formed by a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, a solution coating method, or the like. Further, in the case of an organic system, a solution in which an organic substance is dissolved or a precursor thereof is used to apply by a spinner coating method, a dipping method, a screen printing method, a roll printing method, or the like under predetermined curing conditions (heating, light It can be cured and formed by irradiation. Alternatively, vapor deposition method, sputtering method, CV
D method or LB (Langmuir-Blodget)
t) method or the like.
【0036】次に、絶縁性膜3aと3bとの上に配向制
御層4aと4bを形成する。ただし、絶縁性膜の形成を
省略した場合には、電極上に直接配向制御層を形成す
る。配向制御層4aと4bとは同一または異なった材質
のものを使用してもよく、また、場合によっては一方の
形成を省略することもできる。この配向制御層4aと4
bとして無機系膜を形成する場合には、例えば酸化ケイ
素などを使用することができる。その成膜方法には公知
の方法が使用できるが、例えば、斜め蒸着法または回転
蒸着法などを使用することができる。また、有機系膜を
形成する場合には、ナイロン、ポリビニールアルコー
ル、またはポリイミドなどを使用することができ、通常
この配向制御層4aと4bの上はラビング処理される。
また、前記絶縁性膜3aと3bおよび配向制御層4aと
4bとして高分子液晶やLB膜などを使用する場合に
は、磁場により配向させたり、スペーサーエッジ法によ
る配向も可能である。さらには、SiO2,SiNxなど
を蒸着法、スパッタ法、CVD法などによって成膜し、
その上をラビングする方法も使用することができる。Next, orientation control layers 4a and 4b are formed on the insulating films 3a and 3b. However, when the formation of the insulating film is omitted, the orientation control layer is directly formed on the electrode. The orientation control layers 4a and 4b may be made of the same or different materials, and in some cases, one of them may be omitted. The orientation control layers 4a and 4
When forming an inorganic film as b, for example, silicon oxide can be used. Although a known method can be used for the film forming method, for example, an oblique vapor deposition method or a rotary vapor deposition method can be used. Further, when forming the organic film, nylon, polyvinyl alcohol, polyimide, or the like can be used, and the alignment control layers 4a and 4b are usually rubbed.
When polymer liquid crystals or LB films are used as the insulating films 3a and 3b and the alignment control layers 4a and 4b, they can be aligned by a magnetic field or by a spacer edge method. Further, SiO 2 , SiN x or the like is formed by a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method or the like,
A method of rubbing on it can also be used.
【0037】ラビング方向としては、図2に示す構成が
使用できる。(a)はパラレルラビング方式であり、一
対の基板の両方にラビング処理を施し、ラビング方向が
同一または略並行になるように貼り合わせる構成であ
る。(b)はアンチパラレルラビング方式であり、一対
の基板の両方にラビング処理を施し、ラビング方向が逆
になるように基板を貼り合わせる構成である。(c)は
片ラビング方式であり、一対の基板の片方にのみラビン
グ処理を施した構成である。The structure shown in FIG. 2 can be used as the rubbing direction. (A) is a parallel rubbing method, in which both of a pair of substrates are subjected to rubbing treatment and bonded so that the rubbing directions are the same or substantially parallel. (B) is an anti-parallel rubbing method, in which both the pair of substrates are subjected to rubbing treatment and the substrates are bonded so that the rubbing directions are opposite. (C) is a one-sided rubbing method, in which only one of the pair of substrates is subjected to rubbing treatment.
【0038】次に、2枚の基板1aと1bを貼り合わ
せ、両基板1aと1bとの間に反強誘電性液晶5を注入
する。または、一方の基板上に反強誘電性液晶5をのせ
ておいてから、もう一方の基板で反強誘電性液晶5を挟
むようにしてもよい。Next, the two substrates 1a and 1b are bonded together, and the antiferroelectric liquid crystal 5 is injected between the two substrates 1a and 1b. Alternatively, the antiferroelectric liquid crystal 5 may be placed on one substrate and then the antiferroelectric liquid crystal 5 may be sandwiched between the other substrates.
【0039】次に、反強誘電性液晶5を、等方相を示す
温度にまで加熱し、その後、反強誘電相を示す温度まで
徐冷する。このとき、等方相を示す温度から反強誘電相
を示す温度までの間、該液晶材料に電界を付与する。Next, the antiferroelectric liquid crystal 5 is heated to a temperature showing an isotropic phase, and then gradually cooled to a temperature showing an antiferroelectric phase. At this time, an electric field is applied to the liquid crystal material from a temperature showing an isotropic phase to a temperature showing an antiferroelectric phase.
【0040】次に、液晶セルの両外側に偏光板7を設け
ることにより、反強誘電性液晶表示素子が製造される。Next, polarizing plates 7 are provided on both outer sides of the liquid crystal cell to manufacture an antiferroelectric liquid crystal display element.
【0041】したがって、本発明の液晶表示素子の製造
方法では、等方相から反強誘電相を示す温度まで電界を
液晶材料に付与するので、上述した作用の欄で説明した
効果がある。Therefore, in the method for manufacturing a liquid crystal display element of the present invention, an electric field is applied to the liquid crystal material from the isotropic phase to the temperature at which the antiferroelectric phase is exhibited, so that the effects described in the above-mentioned section of action are obtained.
【0042】すなわち、スメクティック相が一旦出現し
てしまうと、いくら電界を付与しても層法線が揃いにく
いため、等方相から電界を付与する。これにより、スメ
クティック相の出現時にスメクティック層法線を揃える
ことができる。I−A相転移温度付近では等方相領域か
らバトネという細長いスメクティック相領域が発生す
る。この温度付近で電界を付与することにより、例えば
液晶分子が正の誘電異方性を有する場合、バトネの長軸
方向が電界付与方向に揃うように回転させることによ
り、スメクティック層法線が揃った配向が得られる。That is, once the smectic phase appears, no matter how much electric field is applied, it is difficult to align the layer normals, so the electric field is applied from the isotropic phase. This makes it possible to align the smectic layer normals when the smectic phase appears. In the vicinity of the IA phase transition temperature, an elongated smectic phase region called Batone is generated from the isotropic phase region. By applying an electric field near this temperature, for example, when the liquid crystal molecules have a positive dielectric anisotropy, the smectic layer normals are aligned by rotating so that the major axis direction of the buttone is aligned with the direction of applying the electric field. An orientation is obtained.
【0043】また、A−CA *相転移点付近での電界付与
では、液晶分子のソフトモードが大きくなるため電傾効
果が起こり分子が動き易くなるので、スメクティック層
法線が揃う。In addition, when an electric field is applied in the vicinity of the A-C A * phase transition point, the soft mode of the liquid crystal molecules becomes large, so that the electroclinic effect occurs and the molecules move easily, so that the smectic layer normals are aligned.
【0044】更に、CA *相を示す温度範囲での電界付与
により、強誘電相−反強誘電相間の相転移が起こり、シ
ェアリング法と同等の効果のためスメクティック層法線
が揃う。Further, by applying an electric field in the temperature range showing the C A * phase, a phase transition between the ferroelectric phase and the antiferroelectric phase occurs, and the smectic layer normal line is aligned for the same effect as the shearing method.
【0045】このように、等方相から電界付与を行なう
場合は、反強誘電相を示す温度だけで電界付与を行なう
場合よりも上述の作用によりスメクティック層法線が揃
いやすいという利点がある。As described above, when the electric field is applied from the isotropic phase, the smectic layer normals are more easily aligned by the above-described action than when the electric field is applied only at the temperature exhibiting the antiferroelectric phase.
【0046】次に、本発明における電界付与について、
具体例を説明する。Next, regarding application of an electric field in the present invention,
A specific example will be described.
【0047】(実施例1)まず、以下のようにして液晶
セルを作製した。2枚のガラス基板上に膜厚100nm
のITOからなる透明電極を形成し、この透明電極上に
SiO2からなる膜厚120nmの絶縁成膜を形成し
た。この上にポリイミド膜を膜厚50nmとなるように
成膜し、ラビング処理を行なった。この2枚の基板をセ
ル厚が2μmで貼り合わせセルとした。Example 1 First, a liquid crystal cell was prepared as follows. 100nm film thickness on two glass substrates
A transparent electrode made of ITO was formed, and an insulating film made of SiO 2 having a film thickness of 120 nm was formed on the transparent electrode. A polyimide film was formed thereon to a film thickness of 50 nm, and a rubbing treatment was performed. The two substrates were bonded to each other with a cell thickness of 2 μm.
【0048】次に、作製したセルに反強誘電性液晶CS
−4000(チッソ社製)を注入し、液晶セルとした。
CS−4000の相転移温度は以下のとおりである。Next, an antiferroelectric liquid crystal CS was added to the fabricated cell.
-4000 (manufactured by Chisso Corporation) was injected to obtain a liquid crystal cell.
The phase transition temperature of CS-4000 is as follows.
【0049】(CA *)−82℃−(C*)−84℃−
(A)−101℃−(I) 次に、液晶セルを等方相を示す温度以上である120℃
に加熱した。その後、−1℃/minの徐冷速度で反強
誘電相の上限温度以下である75℃または30℃まで徐
冷を行なった。[0049] (C A *) -82 ℃ - (C *) -84 ℃ -
(A) -101 ° C .- (I) Next, the liquid crystal cell is at a temperature of at least 120 ° C. at which the liquid crystal cell exhibits an isotropic phase
Heated to. Then, it was annealed at a slow cooling rate of -1 ° C / min to 75 ° C or 30 ° C, which is lower than the upper limit temperature of the antiferroelectric phase.
【0050】このようにして製造された液晶表示素子を
クロスニコル下で配向観察を行なったところ、ラビング
方向に小さく細長いドメインが多数観察された。各ドメ
インの層法線のずれは75℃まで徐冷の場合は27.7
度、30℃まで徐冷の場合は29.7度であった。いず
れも光の漏れが多く、良好な暗状態が得られなかった。When the orientation of the liquid crystal display device thus manufactured was observed under crossed Nicols, many small and elongated domains were observed in the rubbing direction. The deviation of the layer normal of each domain is 27.7 when gradually cooled to 75 ° C.
In the case of slow cooling to 30 ° C, it was 29.7 ° C. In each case, a large amount of light leaked and a good dark state could not be obtained.
【0051】表1は、実施例1の液晶表示素子に関し、
表中に示す測定温度75℃または30℃で、波形が単極
性パルス(周波数がτ1=τ2=100ms)または三角
波(周波数が10または5Hz)の電界を付与し、30
%、50%、90%透過光量変化に要する電圧値V(3
0%)、V(50%)、V(90%)を求めた結果をま
とめた表である。ここで、上記クロスニコル下におい
て、電界無印加時の液晶セルの透過光量が最も小さくな
るように液晶セルを配置したときの透過光量を0、電界
を印加して完全に強誘電相に相転移したときの透過光量
を100と定義した。Table 1 relates to the liquid crystal display device of Example 1,
An electric field with a unipolar pulse (frequency τ 1 = τ 2 = 100 ms) or triangular wave (frequency 10 or 5 Hz) is applied at a measurement temperature of 75 ° C. or 30 ° C.
%, 50%, 90% Voltage value V (3
0%), V (50%), V (90%) is a table summarizing the results. Here, under the above-mentioned crossed Nicols, the amount of transmitted light when the liquid crystal cell is arranged so that the amount of transmitted light of the liquid crystal cell when no electric field is applied is minimized, and the phase transition is completely made to a ferroelectric phase by applying an electric field. The amount of transmitted light at that time was defined as 100.
【0052】[0052]
【表1】 [Table 1]
【0053】(実施例2)他の実施例について説明す
る。(Embodiment 2) Another embodiment will be described.
【0054】上記実施例1と同様にして作製した液晶セ
ルを等方相を温度以上である120℃に加熱した。その
後、3通りの方式により、具体的にはτ1=τ2=100
msの単極性パルス、10Hzの三角波、または5Hzの
三角波を印加しながら、−1℃/minの冷却速度で7
5℃まで徐冷を行なった。続いて、75℃において、各
電界印加条件における層法線のずれを測定した。その結
果を表2(a)(b)(c)にまとめた。The liquid crystal cell manufactured in the same manner as in Example 1 was heated to 120 ° C., which is an isotropic phase at a temperature higher than the temperature. After that, specifically, τ 1 = τ 2 = 100 by three methods.
ms unipolar pulses, while applying a triangular wave of the triangular wave of 10H z or 5H z,, 7 at a cooling rate of -1 ° C. / min
Gradually cooled to 5 ° C. Subsequently, at 75 ° C., the deviation of the layer normal line under each electric field application condition was measured. The results are summarized in Tables 2 (a) (b) (c).
【0055】[0055]
【表2】 [Table 2]
【0056】この表から理解されるように、電界を付与
しながら徐冷を行なった場合は、単に徐冷を行なった場
合(表2の左端の欄)に比べ層法線のずれが小さいこと
がわかる。更に、層法線のずれの程度は、印加電圧を0
から大きくしていくと小さくなり、或る印加電圧を超え
ると逆に大きくなっており、印加電圧に最適値が存在す
ることがわかる。なお、このことは、印加電圧が+であ
っても、−であっても同様である。As can be seen from this table, when the gradual cooling is performed while applying the electric field, the deviation of the layer normal line is smaller than that when the gradual cooling is performed (the leftmost column of Table 2). I understand. Furthermore, the degree of deviation of the layer normal is determined by setting the applied voltage to 0.
It is found that the value becomes smaller as it increases, and becomes larger when it exceeds a certain applied voltage, indicating that there is an optimum value for the applied voltage. This is the same regardless of whether the applied voltage is + or-.
【0057】例えば、表2(a)に示したように、徐冷
だけの場合は層法線のずれは27.7度であり、光が漏
れる部分が多く、良好なコントラストが良好な得られな
かった。これに対し、電圧印加+徐冷を行なった場合の
層法線のずれは14.2度から27.1度であり、徐冷
だけの場合に比べてずれが小さく、また、各ドメインの
面積が大きくなり、配向の改善が認められた。特に、印
加電圧が±3.3V/μmから±18.9V/μmの範
囲では層法線のずれは14.2度から20.7度の範囲
内であり、効果的であった。この印加電圧範囲より小さ
い±3.1V/μmの場合は、電圧印加の効果が小さか
った。逆に大きい±23.9V/μmの場合は、大きく
層法線がずれると共にドメインの微細部分の発生が見ら
れた。従って、印加電圧の好ましい範囲は±3.3V/
μmから±18.9V/μmであると言える。ここで、
この電圧範囲は表1より電界印加終了時の温度75℃に
おけるしきい値電圧V(50%)/μmから{V(90
%)+15V}/μmに相当している。すなわち、層法
線のずれを小さくするのに最適な印加電圧は、電界印加
が終了する温度におけるしきい値電圧と関連させること
ができ、V(50%)/μmから{V(90%)+15
V}/μmの範囲が好ましいと言える。For example, as shown in Table 2 (a), in the case of only slow cooling, the deviation of the layer normal is 27.7 degrees, there are many light leakage portions, and good contrast is obtained. There wasn't. On the other hand, the deviation of the layer normal when voltage application + slow cooling is performed is 14.2 to 27.1 degrees, which is smaller than the case of only slow cooling, and the area of each domain is small. Was increased, and an improvement in orientation was recognized. Particularly, when the applied voltage was in the range of ± 3.3 V / μm to ± 18.9 V / μm, the deviation of the layer normal was in the range of 14.2 ° to 20.7 °, which was effective. In the case of ± 3.1 V / μm smaller than this applied voltage range, the effect of voltage application was small. On the contrary, in the case of large ± 23.9 V / μm, the layer normal was largely deviated and the generation of the fine portion of the domain was observed. Therefore, the preferred range of applied voltage is ± 3.3 V /
It can be said that it is ± 18.9 V / μm from μm. here,
This voltage range is shown in Table 1 as the threshold voltage V (50%) / μm at the temperature of 75 ° C. at the end of the electric field application to {V (90
%) + 15 V} / μm. That is, the optimum applied voltage for reducing the deviation of the layer normal can be related to the threshold voltage at the temperature at which the application of the electric field ends, and is from V (50%) / μm to {V (90%). +15
It can be said that the range of V} / μm is preferable.
【0058】表2(a)は単極性パルスを、表2(b)
と表2(c)は三角波を印加した例である。両波形とも
層法線のずれが小さくなる効果が認められた。しかし、
単極性パルスの方が、同じしきい値電圧を印加しても層
法線のずれがより小さくなり、また、効果的な電圧範囲
も広かった。三角波の場合は、周波数が5Hzの方が1
0Hzのに比べてずれが小さかった。これは、高周波数
では印加電圧変化に対して相転移が十分に対応し切れな
いためと考えられる。従って、印加電圧波形はある程度
のOV印加期間を設け、電圧変化に対して強誘電相−反
強誘電相間の相転移が十分に対応できるようにするのが
好ましい。このような波形としては例えば、単極性パル
ス、双極性パルスが挙げられる。図3(a)に単極性パ
ルス、図3(b),(c)に双極性パルスの例を示す。
また、印加電圧が連続的に変化する波形、例えば三角
波、正弦波では、周波数を低くして電圧変化に相転移が
対応するようにする必要がある。Table 2 (a) shows unipolar pulses and Table 2 (b) shows
Table 2 (c) is an example in which a triangular wave is applied. Both waveforms have the effect of reducing the deviation of the layer normal. But,
With the unipolar pulse, the deviation of the layer normal became smaller even when the same threshold voltage was applied, and the effective voltage range was wider. In the case of the triangular wave, it is more frequency of 5H z 1
Deviation compared to 0H z is small. It is considered that this is because the phase transition cannot sufficiently respond to changes in applied voltage at high frequencies. Therefore, it is preferable that the applied voltage waveform is provided with a certain OV application period so that the phase transition between the ferroelectric phase and the antiferroelectric phase can sufficiently cope with the voltage change. Examples of such a waveform include a unipolar pulse and a bipolar pulse. FIG. 3A shows an example of a unipolar pulse, and FIGS. 3B and 3C show an example of a bipolar pulse.
In addition, for a waveform in which the applied voltage changes continuously, for example, a triangular wave or a sine wave, it is necessary to lower the frequency so that the phase transition corresponds to the voltage change.
【0059】(実施例3)更に他の実施例について説明
する。(Embodiment 3) Still another embodiment will be described.
【0060】上記実施例1と同様にして作製した液晶セ
ルを一旦120℃に加熱した後、τ1=τ2=100ms
の単極性パルスを印加しながら、−1℃/minの冷却
速度で30℃まで徐冷を行なった。続いて、30℃にお
いて層法線のずれを測定した。その結果を表3にまとめ
た。The liquid crystal cell manufactured in the same manner as in Example 1 above was once heated to 120 ° C., and then τ 1 = τ 2 = 100 ms.
While applying the unipolar pulse of 1), it was gradually cooled to 30 ° C at a cooling rate of -1 ° C / min. Subsequently, the deviation of the layer normal was measured at 30 ° C. The results are summarized in Table 3.
【0061】[0061]
【表3】 [Table 3]
【0062】この表3より理解されるように、表2
(a)の75℃まで電界印加を行なった場合に比べ、3
0℃まで電界を行った方が層法線のずれの最小値がより
小さかった。As can be understood from Table 3, Table 2
Compared to the case of applying an electric field up to 75 ° C in (a), 3
The minimum value of the deviation of the layer normal was smaller when the electric field was applied up to 0 ° C.
【0063】従って、このことより反強誘電相の上限温
度付近で電界印加を終了するよりも、更に電界印加を続
けた方が効果的であることが理解される。Therefore, it is understood that it is more effective to continue the electric field application than to terminate the electric field application near the upper limit temperature of the antiferroelectric phase.
【0064】表4は、比較例1の液晶表示素子における
層法線のずれを測定した結果をまとめた表である。Table 4 is a table summarizing the results of measuring the deviation of the layer normals in the liquid crystal display device of Comparative Example 1.
【0065】[0065]
【表4】 [Table 4]
【0066】上記比較例1の液晶表示素子は、以下のよ
うに作製した。すなわち、上記実施例1と同様にして作
製した液晶セルを一旦120℃に加熱した後、−1℃/
minの冷却速度で75℃まで徐冷を行った。次に、7
5℃において、τ1=τ2=100msの単極性パルス、
10Hzの三角波、または5Hzの三角波を印加して作製
した。The liquid crystal display device of Comparative Example 1 was manufactured as follows. That is, the liquid crystal cell produced in the same manner as in Example 1 above was once heated to 120 ° C., and then -1 ° C. /
Gradually cooled to 75 ° C. at a cooling rate of min. Next, 7
Unipolar pulse of τ 1 = τ 2 = 100 ms at 5 ° C.,
It was prepared by applying a triangular wave 10H z triangular or 5H z,.
【0067】表5は、比較例2の液晶表示素子における
層法線のずれを測定した結果をまとめた表である。Table 5 is a table summarizing the results of measuring the deviation of the layer normal line in the liquid crystal display element of Comparative Example 2.
【0068】[0068]
【表5】 [Table 5]
【0069】上記比較例2の液晶表示素子は、以下のよ
うに作製した。すなわち、上記実施例1と同様にして作
製した液晶セルを一旦120℃に加熱した後、−1℃/
minの冷却速度で30℃まで徐冷を行なった。次に3
0℃において、τ1=τ2=100msの単極性パルスを
印加して作製した。The liquid crystal display device of Comparative Example 2 was manufactured as follows. That is, the liquid crystal cell produced in the same manner as in Example 1 above was once heated to 120 ° C., and then -1 ° C. /
Gradually cooled to 30 ° C. at a cooling rate of min. Then 3
It was produced by applying a unipolar pulse of τ 1 = τ 2 = 100 ms at 0 ° C.
【0070】これら表4および表5より理解されるよう
に、反強誘電相を示す温度で電界印加を始めても、一旦
スメクティック相が出現してしまうと、電界印加によっ
て層法線を揃えることが困難であることがわかる。従っ
て、このことより、等方相から電界印加を始めるのが好
ましいことがわかる。As can be understood from Tables 4 and 5, once the smectic phase appears even if the electric field application is started at the temperature showing the antiferroelectric phase, the layer normals can be aligned by the application of the electric field. It turns out to be difficult. Therefore, it is understood from this that it is preferable to start the electric field application from the isotropic phase.
【0071】更に、別の比較例3の液晶表示素子を作製
した。この液晶表示素子は、上記実施例1と同様にして
作製した液晶セルを一旦120℃に加熱した後、−1℃
/minの冷却速度で75℃まで徐冷を行なった。ただ
し、液晶がスメクティックA相になった温度98℃から
75℃まで冷却する間は±8.9V/μm,τ1=τ2=
100msの単極性パルスを印加した。75℃において
層法線のずれを測定したところ、23.7度であった。Further, another liquid crystal display device of Comparative Example 3 was manufactured. In this liquid crystal display element, a liquid crystal cell produced in the same manner as in Example 1 above was once heated to 120 ° C., and then -1 ° C.
Gradually cooled to 75 ° C at a cooling rate of / min. However, during cooling from the temperature at which the liquid crystal becomes the smectic A phase from 98 ° C to 75 ° C, ± 8.9 V / μm, τ 1 = τ 2 =
A unipolar pulse of 100 ms was applied. The layer normal deviation measured at 75 ° C. was 23.7 degrees.
【0072】したがって、この比較例3より以下のこと
が理解される。すなわち、上述した表2(a)におい
て、同じ電圧値で等方相から電界印加を始めた場合は1
7.7であった。よって、スメクティックA相−強誘電
相、および強誘電相−反強誘電相転移温度付近だけで電
界印加を行なうよりも、等方相−スメクティックA相、
スメクティックA相−強誘電相、および強誘電相−反強
誘電相転移温度付近でそれぞれ電界印加するのが好まし
いといえる。つまり、本発明のように、最初に出現する
スメクティック相より高温側の相である等方相から、電
界付与を始め、更に続いて反強誘電相まで電界付与を行
なうのが好ましい。Therefore, the following is understood from this Comparative Example 3. That is, in Table 2 (a) described above, it is 1 when the electric field application is started from the isotropic phase at the same voltage value.
It was 7.7. Therefore, rather than applying an electric field only near the smectic A phase-ferroelectric phase and the ferroelectric phase-antiferroelectric phase transition temperature, isotropic phase-smectic A phase,
It can be said that it is preferable to apply electric fields in the vicinity of the smectic A phase-ferroelectric phase and the ferroelectric phase-antiferroelectric phase transition temperature, respectively. That is, as in the present invention, it is preferable to start the electric field application from the isotropic phase, which is the higher temperature side than the first appearing smectic phase, and then to the antiferroelectric phase.
【0073】なお、上記説明では一対の基板1a、1b
の間に形成された反強誘電性液晶5の構成としては明言
していないが、本発明においては、反強誘電性液晶5と
しては少なくとも一部に反強誘電相(CA *)を有する液
晶構成であれば適用することができる。In the above description, the pair of substrates 1a and 1b are used.
Although not explicitly stated as the structure of the antiferroelectric liquid crystal 5 formed between the two, in the present invention, at least a part of the antiferroelectric liquid crystal 5 has an antiferroelectric phase (C A * ). Any liquid crystal structure can be applied.
【0074】[0074]
【発明の効果】本発明による場合には、等方相から反強
誘電相まで電界を印加することにより、スメクティック
層法線の揃った均一で大面積の配向を得ることができ
る。また、均一な配向が得られることで、コントラスト
の向上が期待できる。更に、本発明による場合には、液
晶表示素子に既に設けられている画素電極を使用して電
界を印加すればよいので、簡単に行なうことができる、
また、装置の小型化、コスト面でも他の手法に比べ有利
である。According to the present invention, by applying an electric field from the isotropic phase to the antiferroelectric phase, it is possible to obtain a uniform and large-area orientation in which the smectic layer normals are aligned. Further, improvement in contrast can be expected by obtaining uniform orientation. Further, according to the present invention, since it is sufficient to apply the electric field by using the pixel electrode already provided in the liquid crystal display element, it can be easily performed.
Further, it is advantageous compared to other methods in terms of downsizing of the device and cost.
【図1】本発明を適用した反強誘電性液晶表示素子の例
を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an example of an antiferroelectric liquid crystal display device to which the present invention is applied.
【図2】(a)〜(c)の各々は本発明に適用可能なラ
ビング方向の構成図である。2A to 2C are configuration diagrams of a rubbing direction applicable to the present invention.
【図3】本発明に適用される波形図であり、(a)は単
極性パルスの例を示し、(b)および(c)は双極性パ
ルスの例を示す。FIG. 3 is a waveform diagram applied to the present invention, in which (a) shows an example of a unipolar pulse, and (b) and (c) show an example of a bipolar pulse.
【図4】反強誘電性液晶表示素子における反強誘電性液
晶の安定状態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a stable state of an antiferroelectric liquid crystal in an antiferroelectric liquid crystal display element.
【図5】反強誘電性液晶におけるDC印加電圧(横軸)
と光透過率(縦軸)との関係を示す図である。FIG. 5: DC applied voltage in antiferroelectric liquid crystal (horizontal axis)
It is a figure which shows the relationship between and the light transmittance (vertical axis).
1a、1b 基板 2a、2b 電極 3a、3b 絶縁性膜 4a、4b 配向制御層 5 反強誘電性液晶 6 シール材 7 偏光板 1a, 1b Substrates 2a, 2b Electrodes 3a, 3b Insulating films 4a, 4b Alignment control layer 5 Antiferroelectric liquid crystal 6 Sealing material 7 Polarizing plate
Claims (3)
反強誘電相(CA *)を有する液晶を挟持してなる液晶表
示素子の製造方法であって、 該一対の基板間に該液晶用の液晶材料を設ける工程と、 該液晶材料を等方相を示す温度に加熱する工程と、 該等方相の液晶材料を反強誘電相を示す温度まで徐冷し
つつ電界を該液晶材料に付与する工程とを含む液晶表示
素子の製造方法。1. A method of manufacturing a liquid crystal display device comprising a pair of substrates having electrodes, and a liquid crystal having at least an antiferroelectric phase (C A * ) sandwiched between the pair of substrates. And a step of heating the liquid crystal material to a temperature exhibiting an isotropic phase, and an electric field is applied to the liquid crystal material while gradually cooling the liquid crystal material in the isotropic phase to a temperature exhibiting an antiferroelectric phase. A method of manufacturing a liquid crystal display device, which comprises a step of applying.
を終了する温度における反強誘電相から強誘電相への相
転移に関して、50%および90%透過光量変化に要す
るセル厚1μmに対する電圧をそれぞれV(50%)/
μm、V(90%)/μmとした場合、印加する電圧の
最大値Vmax/μmがV(50%)/μm≦Vmax
/μm≦{V(90%)+15V}/μmを満足するよ
う、電圧を付与する請求項1に記載の液晶表示素子の製
造方法。2. With respect to the phase transition from the antiferroelectric phase to the ferroelectric phase at the temperature at which the application of the electric field is terminated in the antiferroelectric phase of the liquid crystal, a voltage for a cell thickness of 1 μm required for 50% and 90% change in transmitted light amount is set. V (50%) /
When μm and V (90%) / μm, the maximum value Vmax / μm of the applied voltage is V (50%) / μm ≦ Vmax
The method for manufacturing a liquid crystal display element according to claim 1, wherein a voltage is applied so as to satisfy / μm ≦ {V (90%) + 15V} / μm.
単極性パルスまたは双極性パルスであるものを用いる請
求項1または2に記載の液晶表示素子の製造方法。3. The method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 1, wherein the voltage applied to the liquid crystal material has a waveform of a unipolar pulse or a bipolar pulse.
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