JP3507639B2 - Liquid crystal display element, method of manufacturing the same, and liquid crystal display device - Google Patents
Liquid crystal display element, method of manufacturing the same, and liquid crystal display deviceInfo
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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、階調表示を実現す
る液晶表示素子およびその製造方法ならびに液晶表示装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display element for realizing gradation display, a method for manufacturing the same, and a liquid crystal display device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在、フラットパネルディスプレイの分
野において、液晶表示素子は、広汎に使用されるに至っ
ている。そのうち、ＴＮ（Twisted Nematic)型表示素子
は、低駆動電圧、低消費電力等の利点を多く備えている
ことから、低品位の表示素子として最も広く使用されて
いる。2. Description of the Related Art At present, liquid crystal display devices have been widely used in the field of flat panel displays. Among them, the TN (Twisted Nematic) type display element is most widely used as a low quality display element because it has many advantages such as low driving voltage and low power consumption.
【０００３】しかしながら、この表示素子の応答速度
は、陰極管、エレクトロルミネッセンス、プラズマディ
スプレイ等の発光型の表示素子の応答速度に比べて著し
く劣っている。また、捩れ角が１８０°〜２７０°に設
定されたＴＮ型表示素子、いわゆるＳＴＮ（Super Twis
ted Nematic)型表示素子が開発され、表示容量が飛躍的
に増大した。ところが、このＳＴＮ型表示素子によって
も、やはり応答速度の向上には限界がある。However, the response speed of this display element is significantly inferior to that of a light emitting display element such as a cathode ray tube, electroluminescence or plasma display. In addition, a TN type display element having a twist angle set to 180 ° to 270 °, a so-called STN (Super Twis
ted Nematic) type display device was developed, and the display capacity increased dramatically. However, even with this STN type display element, there is still a limit in improving the response speed.
【０００４】一方、最近、各画素がスイッチング素子を
備えている構成のＴＮ型表示素子が市場に登場してい
る。その多くは、スイッチング素子として薄膜トランジ
スタ（ＴＦＴ）を備えていることから、ＴＦＴ型表示素
子と呼ばれており、高密度、大容量かつフルカラーに適
した液晶表示素子として将来を嘱望されている。On the other hand, recently, a TN type display element having a structure in which each pixel is provided with a switching element has appeared on the market. Most of them are called thin film transistors (TFTs) because they are provided with thin film transistors (TFTs) as switching elements, and are expected to be the future as liquid crystal display elements suitable for high density, large capacity and full color.
【０００５】しかしながら、ＴＦＴ型表示素子は、半導
体製造技術を応用して作製されるため、最大の画面サイ
ズの限界が現状では十数インチと小さく、かつ生産コス
トが高いという問題点を有している。また、ＴＦＴ型表
示素子の時分割能は、１０００ライン程度が限界とされ
ている。However, since the TFT type display element is manufactured by applying the semiconductor manufacturing technique, it has a problem that the maximum screen size limit is as small as tens of inches at present and the production cost is high. There is. Further, the time-division capability of the TFT type display element is limited to about 1000 lines.
【０００６】強誘電性液晶を用いた表示方式は、ＴＦＴ
型表示素子が実現できない、十数インチサイズ以上の大
画面と生産コストの低減とを実現する可能性を秘めてい
る。この可能性は、N.A.Clark とS.T.Lagerwall によ
る"Applied Physics Letters"36, (1980) p.899におい
て示唆されている。The display system using the ferroelectric liquid crystal is TFT
It has the potential to realize a large screen with a size of more than a dozen inches and a reduction in production cost, which cannot be realized with a die-type display element. This possibility has been suggested in "Applied Physics Letters" 36, (1980) p. 899 by NAClark and ST Lagerwall.
【０００７】上記の表示方式は、強誘電性を示すキラル
スメクチックＣ相等のキラルスメクチック相を利用して
おり、一般には表面安定化強誘電性液晶（以降、ＳＳＦ
ＬＣと称する）表示方式と呼ばれている。ＳＳＦＬＣ表
示方式は、家電メーカーや材料メーカーによって製品化
が取り組まれており、そのために特性の改良が重ねられ
ている。The above-mentioned display system utilizes a chiral smectic phase such as a chiral smectic C phase exhibiting ferroelectricity, and is generally a surface-stabilized ferroelectric liquid crystal (hereinafter referred to as SSF).
(Referred to as LC) display method. The SSFLC display method is being commercialized by home appliance manufacturers and material manufacturers, and for this reason, the characteristics are being improved.
【０００８】強誘電性液晶（以降、適宜ＦＬＣと称す
る）は、高速応答性、メモリ性および広視野角という大
きな特徴を備えている。このような特徴がＳＳＦＬＣの
大容量表示への可能性を示唆していることから、ＳＳＦ
ＬＣの実用化は有望視されている。Ferroelectric liquid crystal (hereinafter appropriately referred to as FLC) has the major characteristics of high-speed response, memory property and wide viewing angle. Since such characteristics suggest the possibility of SSFLC for large-capacity display, SSFLC
Practical application of LC is considered promising.
【０００９】しかしながら、ＳＳＦＬＣは、基本的には
２つの配向方向で安定する双安定性を示すため、中間調
を得るための階調表示を実現することが困難であるとい
う欠点を有している。However, since SSFLC basically exhibits bistability which is stable in two orientation directions, it has a drawback that it is difficult to realize gradation display for obtaining a halftone. .
【００１０】通常のＦＬＣでは、図１１（ａ）ないし図
１１（ｃ）に示すように、明状態から画素に印加するパ
ルス電圧の幅を増大させていくと、ドメインが現れ、そ
のドメインが中間状態１を経て中間状態２に変化してい
く。この変化において、ドメインは、パルス幅の変化に
対して急峻に拡大し、かつ個々に大きく形成される。ま
た、閾値特性が場所によらず一定であるために、液晶セ
ルの表面状態、液晶セルに印加される実効電界または温
度の不均一性に左右されてドメインの面積を任意に制御
することができない。この結果、ドメインの広がりが不
均一になる。このように、通常のＦＬＣは階調表示に適
していない。In an ordinary FLC, as shown in FIGS. 11 (a) to 11 (c), when the width of the pulse voltage applied to the pixel is increased from the bright state, a domain appears and the domain appears in the middle. After the state 1, the state changes to the intermediate state 2. In this change, the domains sharply expand with respect to the change in pulse width, and are individually formed to be large. In addition, since the threshold characteristic is constant regardless of location, the domain area cannot be controlled arbitrarily depending on the surface state of the liquid crystal cell, the effective electric field applied to the liquid crystal cell, or the nonuniformity of temperature. . As a result, the domain spread becomes uneven. As described above, the normal FLC is not suitable for gradation display.
【００１１】これに対し、ＦＬＣを利用して階調表示を
実現するための手法がいくつか提案されている。On the other hand, some methods have been proposed for realizing gradation display using FLC.
【００１２】例えば、特開平６−１９４６３５号公報に
おいては、重合物質からなる異方性の３次元網状構造体
中に非反応性キラル液晶分子を捕捉した構造体を形成す
る技術が開示されている。これによれば、網状構造体に
よって相互に反対の分極方向を有する微小な隣接するド
メインを安定化させることができる。それゆえ、無電界
時でもグレイレベルを維持することができる。For example, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 6-194635 discloses a technique for forming a structure in which non-reactive chiral liquid crystal molecules are trapped in an anisotropic three-dimensional network structure made of a polymer material. . According to this, it is possible to stabilize minute adjacent domains having mutually opposite polarization directions by the network structure. Therefore, the gray level can be maintained even when there is no electric field.
【００１３】上記の３次元網状構造体を含む液晶表示素
子では、図１２（ａ）ないし図１２（ｃ）に示すよう
に、明状態から画素に印加するパルス電圧の幅を増大さ
せていくと、ドメインが中間状態１を経て中間状態２に
変化していく。この変化において、ドメインは、パルス
幅の変化に対して緩やかに拡大し、かつ徐々に数を増し
ていく。なお、図１２（ａ）ないし図１２（ｃ）は、約
１ｍｍ角の範囲内でのドメインの変化を表している。In the liquid crystal display device including the above three-dimensional network structure, as shown in FIGS. 12A to 12C, when the width of the pulse voltage applied to the pixel is increased from the bright state. , The domain changes to the intermediate state 2 through the intermediate state 1. In this change, the domain gradually expands with respect to the change in pulse width, and gradually increases in number. 12 (a) to 12 (c) show the change of the domain within a range of about 1 mm square.
【００１４】また、特開平７−２４８４８９号公報にお
いては、重合物質からなる３次元網目状合成樹脂を用い
て微細化されたドメインを形成する技術が開示されてい
る。この技術では、ＦＬＣがネマチック相を示す温度下
でプレポリマーを光重合させることによってＦＬＣと樹
脂との複合体（網目状ポリマー）が得られ、これによっ
てラビング方向に伸びた筋状のドメイン構造が形成され
る。そして、各ドメインの閾値特性が異なることを利用
してスイッチングする領域の面積を制御すれば、階調表
示が得られる。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-248489 discloses a technique for forming fine domains using a three-dimensional network synthetic resin made of a polymer. In this technique, a composite of FLC and resin (mesh-like polymer) is obtained by photopolymerizing a prepolymer at a temperature at which FLC exhibits a nematic phase, whereby a linear domain structure extending in the rubbing direction is obtained. It is formed. Then, the gradation display can be obtained by controlling the area of the switching region by utilizing the difference in the threshold characteristic of each domain.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の技術
によって得られる３次元網状構造体を用いると、液晶中
に形成されるドメインの大きさがランダムになる。この
ため、ドメインサイズの均一性を制御することができな
い上、パルス電圧の印加時にドメインの面積を任意に制
御することができない。さらに、そのドメインが実際の
画素の大きさ（約０．３ｍｍ角）に対して大きいため、
前者の技術を用いて中間調を表示させることは実用的に
困難である。However, when the three-dimensional network structure obtained by the former technique is used, the size of domains formed in the liquid crystal becomes random. Therefore, it is not possible to control the uniformity of the domain size, and it is not possible to arbitrarily control the area of the domain when the pulse voltage is applied. Furthermore, since the domain is large with respect to the actual pixel size (about 0.3 mm square),
It is practically difficult to display halftones using the former technique.
【００１６】また、上記の３次元（異方性）網状構造体
は、それを構成するポリマー分子自身が配向しているこ
とから、液晶性の構造体または液晶と共に配向した状態
の構造体と考えられる。このため、高い濃度（５〜６０
重量％）の網状構造体が液晶層中に形成されると、この
網状構造体とＦＬＣ分子との間に大きな相互作用が生じ
る。そして、この相互作用によりスイッチングが著しく
阻害される結果、ＦＬＣの高速駆動が困難になる。The above-mentioned three-dimensional (anisotropic) network structure is considered to be a liquid crystal structure or a structure aligned with a liquid crystal because the polymer molecules themselves constituting the three-dimensional network structure are aligned. To be Therefore, high concentration (5-60
When (wt%) network structure is formed in the liquid crystal layer, a large interaction occurs between the network structure and FLC molecules. Then, as a result of switching being significantly hindered by this interaction, it becomes difficult to drive the FLC at high speed.
【００１７】このように、前者の技術は、高精細ディス
プレイには不向きである。また、さらに高い濃度の３次
元網状構造体の存在は、光散乱を誘発するだけでなく、
ＦＬＣ分子の均一な配向状態を乱すため、表示画像のコ
ントラストを低下させるという問題がある。As described above, the former technique is not suitable for a high definition display. The presence of a higher concentration of the three-dimensional network structure not only induces light scattering, but also
Since the uniform alignment state of FLC molecules is disturbed, there is a problem that the contrast of a display image is lowered.
【００１８】一方、後者の技術によって得られる筋状の
細長いドメインは、１００μｍ程度の大きさであり、実
際のマトリクス型表示素子に適用するには大きすぎる。
また、この筋状ドメインが画素内にランダムに存在する
ために、複数の領域において同じ階調特性を得ることが
難しい。それゆえ、後者の技術によっても、実質的には
階調表示を得ることが難しい。On the other hand, the striped elongated domain obtained by the latter technique has a size of about 100 μm, which is too large to be applied to an actual matrix type display device.
Further, since the streak domains randomly exist in the pixel, it is difficult to obtain the same gradation characteristic in a plurality of regions. Therefore, it is practically difficult to obtain gradation display even with the latter technique.
【００１９】このように、上記の両者の技術は、ともに
スイッチングドメインの面積を広範囲にわたって均一に
制御し得る構造を提供していないので、局所的には中間
調を表現できても、広範囲にわたって中間調を表示する
ことができない。As described above, neither of the above techniques provides a structure capable of uniformly controlling the area of the switching domain over a wide range. The key cannot be displayed.
【００２０】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、ドメインサイズを画素サイズに比べて大幅
に小さくし、かつドメインの分布を広範囲にわたり均一
にすることにより、実用的に階調表示が可能な液晶表示
素子を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is practically possible to make the domain size much smaller than the pixel size and to make the domain distribution uniform over a wide range. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display element capable of displaying gray scale.
【００２１】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の液晶表示素子は、上記の課題を解決するために、それ
ぞれに電極が形成されている絶縁性の一対の基板と、電
極を覆うように基板に形成された配向膜と、基板間に介
在された液晶層と、両基板間で対向する一対の電極と液
晶層とで構成される複数の画素とを有する液晶表示素子
において、液晶層が液晶分子に局所的に異なる閾値特性
を与える等方性構造体を含んでおり、かつ等方性構造体
がスメクチック層の法線と垂直な方向の縞状の組織に形
成されており、高さおよび幅の少なくとも一方が可変の
パルス電圧を上記画素に印加する電圧印加手段とを備え
ていることを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, a liquid crystal display element according to claim 1 of the present invention comprises a pair of insulating substrates each having electrodes formed thereon, and an electrode. In a liquid crystal display device having an alignment film formed on a substrate so as to cover the substrate, a liquid crystal layer interposed between the substrates, and a plurality of pixels composed of a pair of electrodes and a liquid crystal layer facing each other between the substrates, a liquid crystal layer includes isotropic structure gives a locally different threshold characteristics to the liquid crystal molecules, and have isotropic structure is formed in a stripe-like structure of the normal line perpendicular to the direction of the smectic layer , Height and / or width are variable
Voltage applying means for applying a pulse voltage to the pixel
It is characterized by
【００２２】上記の構成において、等方性構造体は、配
向異方性を持たずにランダムな状態で液晶層に存在する
ので、液晶層における液晶分子とともに配向しない。そ
して、等方性構造体が液晶層内に分布することによっ
て、液晶分子は、等方性構造体により広範囲にわたって
局所的に異なる閾値特性が与えられる。また、液晶層に
おいて形成されるドメインが精細化される。したがっ
て、ドメインサイズの均一性を制御することができ、か
つパルス電圧の印加時にドメインの面積を任意に制御す
ることができる。また、画素に比べてドメインの大きさ
を十分細かくすることができる。In the above structure, the isotropic structure does not have the orientation anisotropy and exists in the liquid crystal layer in a random state, so that it is not aligned with the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer. The distribution of the isotropic structure in the liquid crystal layer allows the liquid crystal molecules to have locally different threshold characteristics over a wide range due to the isotropic structure. Further, the domains formed in the liquid crystal layer are refined. Therefore, the uniformity of the domain size can be controlled, and the area of the domain can be arbitrarily controlled when the pulse voltage is applied. Further, the size of the domain can be made finer than that of the pixel.
【００２３】さらに、液晶層が強誘電性液晶組成物（以
降、ＦＬＣ組成物と称する）を含んでいるため、このよ
うな液晶層では、等方性構造体が、ＦＬＣ組成物（キラ
ルスメクチックＣ液晶）におけるスメクチック層の層間
に挟まれるようにして縞状の 組織に形成される。これに
より、ＦＬＣ組成物におけるドメインを前記のように容
易に制御することができる。 Further, the liquid crystal layer has a ferroelectric liquid crystal composition ( hereinafter
Since it contains the FLC composition),
In such a liquid crystal layer, the isotropic structure has an FLC composition (kirara).
Between smectic layers in rusmectic C liquid crystal)
Is formed into a striped tissue. to this
The domains in the FLC composition are
It can be controlled easily.
【００２４】また、上記の等方性構造体が局所的に異な
る閾値特性を与えるために、等方性構造体が縞状の組織
に形成されているため、液晶層において、等方性構造体
が縞状に分布するので、ドメインをその縞状組織に応じ
て細かく形成することができる。なお、等方性構造体を
縞状組織に形成するには、本発明の請求項２に記載のよ
うに、液晶層における等方性構造体の含有量が０．１〜
５重量％であることが望ましい。 Further, since the isotropic structure described above to provide different threshold characteristic locally isotropic structure is formed in a stripe-like tissue, in the liquid crystal layer, isotropic structure Are distributed in a striped pattern, so that the domains can be formed finely according to the striped structure. In order to form the isotropic structure in a striped structure, the content of the isotropic structure in the liquid crystal layer is 0.1 to 0.1, as described in claim 2 of the present invention.
It is preferably 5% by weight.
【００２５】また、等方性構造体をなすポリマーは、例
えば、本発明の請求項３に記載のように、少なくとも１
種類の単官能性モノマーが重合されてなる。そのポリマ
ーにおいては、各モノマー分子が重合部位で互いに結合
してランダムな状態に分布することにより、等方性構造
体が形成される。Further, the polymer forming the isotropic structure is, for example, at least 1 as described in claim 3 of the present invention.
It is formed by polymerizing a kind of monofunctional monomer. In the polymer, each monomer molecule is bonded to each other at the polymerization site and distributed in a random state to form an isotropic structure.
【００２６】上記のＦＬＣ組成物において、本発明の請
求項４に記載のように、好ましくは、スメクチック層は
ラビング方向に屈曲するシェブロン構造をなしており、
スメクチック層内の液晶分子はスメクチック層が屈曲す
る側に向かって基板の表面に対して傾斜するように同一
のプレチルト角が付与されている。In the above FLC composition, as described in claim 4 of the present invention, preferably, the smectic layer has a chevron structure bent in the rubbing direction,
The liquid crystal molecules in the smectic layer are provided with the same pretilt angle so as to be inclined with respect to the surface of the substrate toward the side where the smectic layer is bent.
【００２７】上記のスメクチック層はいわゆるＣ２配向
である。このスメクチック層における基板の近傍の液晶
分子は、基板とスメクチックとの界面の影響を受けるの
で動かないかあるいは僅かしか動かない。このため、ス
メクチック層において動くのは界面近傍の領域以外の液
晶分子となり、スイッチング速度を高めることができ
る。The smectic layer has a so-called C2 orientation. The liquid crystal molecules in the smectic layer near the substrate do not move or move only slightly due to the influence of the interface between the substrate and the smectic. Therefore, liquid crystal molecules other than the region near the interface move in the smectic layer, and the switching speed can be increased.
【００２８】上記のＦＬＣ組成物は、本発明の請求項５
に記載のように、電圧−メモリパルス幅曲線が極小値を
有するように負の誘電異方性を有していることが好まし
い。このＦＬＣ組成物においては、パルス幅を一定とす
るとき、低電圧側および高電圧側に非スイッチング領域
を設け、その間にスイッチング領域を設けることができ
る。これにより、高電圧側の非スイッチング領域を用い
れば、非スイッチング状態（保持状態）の安定度が高く
なる結果、光の漏れが少なくなる。The above FLC composition is a composition according to claim 5 of the present invention.
As described in (4), it is preferable that the voltage-memory pulse width curve has a negative dielectric anisotropy so that it has a minimum value. In this FLC composition, when the pulse width is constant, a non-switching region can be provided on the low voltage side and the high voltage side, and a switching region can be provided therebetween. As a result, when the non-switching region on the high voltage side is used, the stability of the non-switching state (holding state) is increased, and as a result, light leakage is reduced.
【００２９】[0029]
【００３０】このような液晶表示装置では、等方性構造
体（縞状の組織）により、パルス電圧が印加されると精
細なドメインが発生する。また、液晶層の閾値特性が等
方性構造体により局所的に異なるので、電圧印加手段に
より印加されるパルス電圧の幅（持続時間）または高さ
（電圧レベル）を大きくしていくと、ドメインの面積が
増大するかあるいはドメインの数が増加する。これによ
り、スイッチング領域が徐々に広がっていく。このよう
なスイッチング領域（ドメイン）の広がりは、等方性構
造体からなる縞状組織により規則正しくなるので、広範
囲にわたって均一化が可能になる。In such a liquid crystal display device, due to the isotropic structure (striped structure), fine domains are generated when a pulse voltage is applied. In addition, since the threshold characteristics of the liquid crystal layer are locally different depending on the isotropic structure, when the width (duration) or height (voltage level) of the pulse voltage applied by the voltage applying means is increased, the domain is increased. Area increases or the number of domains increases. As a result, the switching region gradually expands. Since the spread of such a switching region (domain) becomes regular due to the striped structure made of the isotropic structure, it becomes possible to make it uniform over a wide range.
【００３１】本発明の液晶表示素子の製造方法は、上記
の課題を解決するために、それぞれに電極が形成される
とともに、その電極を覆うように配向膜が形成された絶
縁性の一対の基板を対向させて貼り合わせ、両基板間に
強誘電性液晶相を示す液晶組成物および少なくとも１種
類の単官能性モノマーが混合されてなる混合物を充填し
た後に、この混合物に光を照射することにより上記単官
能性モノマーを重合させるとともに、上記混合物に光を
照射する際の温度を上記液晶組成物がネマチック相また
は等方相を示す温度に設定し、光を照射した後、上記混
合物を冷却することを特徴としている。The method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, in order to solve the above problems, together with the electrode is formed on each of the electrodes the alignment film is formed a pair of insulating covering Substituting the substrates so that they face each other, filling a mixture of a liquid crystal composition exhibiting a ferroelectric liquid crystal phase and at least one kind of monofunctional monomer between the substrates, and then irradiating the mixture with light. While polymerizing the monofunctional monomer by, by setting the temperature at the time of irradiating the mixture with light to a temperature at which the liquid crystal composition exhibits a nematic phase or an isotropic phase, after irradiating with light, the mixture is cooled. It is characterized by doing.
【００３２】上記の製造方法では、両基板間に充填され
た混合物に光を照射することにより、単官能性モノマー
が重合されてポリマーとなる。このポリマーにおいては
各分子がランダム（等方的に）に分布するので、このポ
リマーによって等方性構造体が形成される。その等方性
構造体が前記のように液晶に局所的な閾値特性を付与し
易いという性質を有するので、ドメインサイズの均一性
を制御することができ、かつパルス電圧の印加時にドメ
インの面積を任意に制御することができる。In the above manufacturing method, the monofunctional monomer is polymerized into a polymer by irradiating the mixture filled between the substrates with light. Since each molecule is randomly (isotropically) distributed in this polymer, an isotropic structure is formed by this polymer. Since the isotropic structure has a property of easily giving a local threshold characteristic to the liquid crystal as described above, it is possible to control the uniformity of the domain size and to reduce the area of the domain when the pulse voltage is applied. It can be controlled arbitrarily.
【００３３】そして、液晶組成物としてＦＬＣ組成物を
用いているため、等方性構造体がＦＬＣ組成物における
スメクチック層の層間に挟まれるようにして縞状の組織
に形成される。これにより、ＦＬＣ組成物におけるドメ
インを前記のように容易に制御することができる。 Then, the FLC composition is used as the liquid crystal composition.
Since the isotropic structure is used in the FLC composition,
Striped texture as if sandwiched between layers of smectic layers
Is formed. This allows the domain in the FLC composition to
The in can be easily controlled as described above.
【００３４】また、混合物に光を照射する際の温度を液
晶組成物がネマチック相または等方相を示す温度に設定
すれば、単官能性モノマーがスメクチック層内で配向し
たまま重合することなく等方性構造体が形成される。 Further, the liquid crystal composition temperature at the time of irradiating light is set to a temperature exhibiting a nematic phase or isotropic phase, monofunctional monomer is polymerized while oriented smectic layer in mixed compounds Instead, an isotropic structure is formed.
【００３５】そして、光を照射した後の混合物を冷却す
ることにより、その冷却の過程において等方性構造体が
縞状に形成されていく。By cooling the mixture after irradiating it with light , the isotropic structure is formed in stripes in the cooling process.
【００３６】本発明の液晶表示素子の製造方法は、上記
の課題を解決するために、それぞれに電極が形成される
とともに、その電極を覆うように配向膜が形成された絶
縁性の一対の基板を対向させて貼り合わせ、両基板間に
強誘電性液晶相を示す液晶組成物および少なくとも１種
類の単官能性モノマーが混合されてなる混合物を充填し
た後に、上記液晶組成物がネマチック相を示す温度また
は等方相を示す温度にて上記混合物に光を照射すること
により上記単官能性モノマーを重合させてから冷却し、
さらに上記混合物を、上記液晶組成物が等方相を示す温
度にまで加熱することを特徴としている。The method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, in order to solve the above problems, together with the electrode is formed on each of a pair of insulative alignment film so as to cover the electrodes are formed The substrates are opposed to each other and bonded to each other, and a liquid crystal composition exhibiting a ferroelectric liquid crystal phase and a mixture of at least one monofunctional monomer are filled between the substrates, and then the liquid crystal composition has a nematic phase. Polymerize the monofunctional monomer by irradiating the mixture with light at a temperature shown or a temperature showing an isotropic phase and then cooled,
Further, the mixture is heated to a temperature at which the liquid crystal composition exhibits an isotropic phase.
【００３７】単官能性モノマーが低濃度の場合には、強
誘電性液晶相を示す液晶組成物がネマチック相もしくは
等方相を示す温度において混合物に光を照射し、その後
に冷却しただけでは縞状組織が形成されにくいことがあ
る。上記の製造方法では、両基板間に充填された混合物
への光照射後に冷却し、さらに、強誘電性液晶相を示す
液晶組成物が等方相を示す温度にまで再加熱することに
より、等方性構造体を縞状に分布させることができる。
それゆえ、このような等方性構造体によれば、単官能性
モノマーが低濃度である混合物を用いて製造された液晶
表示素子においても、ドメインサイズの均一性を制御す
ることができ、かつパルス電圧の印加時にドメインの面
積を任意に制御することができる。At low concentrations of monofunctional monomers, strong
The stripe structure may not be easily formed only by irradiating the mixture with light at a temperature at which the liquid crystal composition exhibiting a dielectric liquid crystal phase exhibits a nematic phase or an isotropic phase and then cooling. In the above-mentioned manufacturing method, the mixture filled between both substrates is irradiated with light, then cooled, and then reheated to a temperature at which the liquid crystal composition exhibiting a ferroelectric liquid crystal phase exhibits an isotropic phase. As a result, the isotropic structures can be distributed in stripes.
Therefore, according to such an isotropic structure, it is possible to control the uniformity of domain size even in a liquid crystal display device manufactured using a mixture having a low concentration of a monofunctional monomer, and The area of the domain can be arbitrarily controlled when the pulse voltage is applied.
【００３８】そして、液晶組成物としてＦＬＣ組成物を
用いているため、等方性構造体がＦＬＣ組成物における
スメクチック層の層間に挟まれるようにして縞状の組織
に形成される。これにより、ＦＬＣ組成物におけるドメ
インを前記のように容易に制御することができる。 Then, the FLC composition is used as the liquid crystal composition.
Since the isotropic structure is used in the FLC composition,
Striped texture as if sandwiched between layers of smectic layers
Is formed. This allows the domain in the FLC composition to
The in can be easily controlled as described above.
【００３９】本発明の液晶表示素子の製造方法は、上記
の課題を解決するために、それぞれに電極が形成される
とともに、その電極を覆うように配向膜が形成された絶
縁性の一対の基板を対向させて貼り合わせ、両基板間に
強誘電性液晶相を示す液晶組成物およびこの液晶組成物
の液晶分子に局所的に異なる閾値特性を与える等方性構
造体が混合されてなる混合物を充填し、上記等方性構造
体として上記液晶組成物との混合によってスメクチック
層の法線と垂直な方向の縞状の組織に形成される等方性
構造体を用いることを特徴としている。The method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention, in order to solve the above problems, together with the electrode is formed on each of the electrodes the alignment film is formed a pair of insulating covering A mixture obtained by adhering substrates facing each other and mixing a liquid crystal composition showing a ferroelectric liquid crystal phase between both substrates and an isotropic structure giving locally different threshold characteristics to liquid crystal molecules of the liquid crystal composition. And is used as the isotropic structure formed by mixing with the liquid crystal composition to form a striped structure in a direction perpendicular to the normal to the smectic layer.
【００４０】上記の製造方法では、強誘電性液晶相を示
す液晶組成物と等方性構造体との混合物を用いて液晶層
を形成するので、その液晶層において、等方性構造体が
前記のように液晶に局所的な閾値特性を付与する。これ
により、ドメインサイズの均一性を制御することがで
き、かつパルス電圧の印加時にドメインの面積を任意に
制御することができる。The above manufacturing method exhibits a ferroelectric liquid crystal phase.
Since the liquid crystal layer is formed by using a mixture of the liquid crystal composition and the isotropic structure, the isotropic structure imparts a local threshold characteristic to the liquid crystal in the liquid crystal layer as described above. Thereby, the uniformity of the domain size can be controlled, and the area of the domain can be arbitrarily controlled when the pulse voltage is applied.
【００４１】そして、液晶組成物としてＦＬＣ組成物を
用いているため、等方性構造体がＦＬＣ組成物における
スメクチック層の層間に挟まれるようにして縞状の組織
に形成される。これにより、ＦＬＣ組成物におけるドメ
インを前記のように容易に制 御することができる。 Then, the FLC composition is used as the liquid crystal composition.
Since the isotropic structure is used in the FLC composition,
Striped texture as if sandwiched between layers of smectic layers
Is formed. This allows the domain in the FLC composition to
Can Gosuru easily control so that in the.
【００４２】また、本発明の製造方法では、両基板間で
モノマーを重合させることによって等方性構造体を形成
する必要がないので、その重合における加熱および光の
照射によって液晶組成物を科学変化させることはない。
しかも、重合を必要としないことから、その重合におけ
る未反応物が残留するということはない。したがって、
上記の未反応物によって液晶組成物の純度が低下するこ
とも勿論ない。加えて、液晶表示素子の製造工程におい
て等方性構造体を形成する工程が組み込まれないので、
液晶表示素子の製造を簡素化することができる。Further, in the production method of the present invention, it is not necessary to polymerize a monomer between both substrates to form an isotropic structure. Therefore, the liquid crystal composition is chemically changed by heating and light irradiation in the polymerization. There is nothing to do.
Moreover, since polymerization is not required, unreacted substances in the polymerization do not remain. Therefore,
Of course, the purity of the liquid crystal composition does not decrease due to the unreacted substances. In addition, since the process of forming the isotropic structure is not incorporated in the manufacturing process of the liquid crystal display element,
The manufacturing of the liquid crystal display element can be simplified.
【００４３】さらに、上記の製造方法においては、上記
等方性構造体として上記液晶組成物との混合によって縞
状の組織に形成される等方性構造体を用いることによ
り、液晶層におけるドメインは、縞状に分布した等方性
構造体に応じて細かく形成される。[0043] Further, in the above manufacturing method, the Rukoto using isotropic structure as above Symbol isotropic structure is formed in a stripe-like tissue by mixing with the liquid crystal composition
Therefore , the domains in the liquid crystal layer are finely formed according to the isotropic structures distributed in stripes.
【００４４】また、上記の製造方法においては、上記等
方性構造体として少なくとも１種類の単官能性モノマー
が重合されてなる重合体を用いることが好ましい。これ
により、このポリマーにおいては、各分子がランダムに
分布することにより等方性構造体が容易に形成される。
その等方性構造体が前記のように液晶に局所的な閾値特
性を付与し易いという性質を有するので、ドメインサイ
ズの均一性を制御することができ、かつパルス電圧の印
加時にドメインの面積を任意に制御することができる。[0044] In the above manufacturing method, it is preferable to use at least one kind of monofunctional monomer is being polymerized polymer as above Symbol isotropic structure. Thereby, in this polymer, an isotropic structure is easily formed by randomly distributing each molecule.
Since the isotropic structure has a property of easily giving a local threshold characteristic to the liquid crystal as described above, it is possible to control the uniformity of the domain size and to reduce the area of the domain when the pulse voltage is applied. It can be controlled arbitrarily.
【００４５】本発明では、上記混合物を、上記両基板間
に充填した後に上記液晶組成物が等方相を示す温度にま
で加熱することが好ましい。これによれば、等方性構造
体（ポリマー）が低濃度であるような、縞状組織が形成
されにくい場合でも、等方性構造体を縞状に分布させる
ことができる。In the present invention , it is preferable to heat the mixture to a temperature at which the liquid crystal composition exhibits an isotropic phase after filling the space between the substrates. According to this, even if a striped structure is hard to be formed such that the concentration of the isotropic structure (polymer) is low, the isotropic structures can be distributed in a striped pattern.
【００４６】本発明では、上記混合物に、０．１〜３重
量％の光重合開始剤を添加することが好ましい。これに
よれば、開始剤が少なすぎると反応が良好に開始しない
し、開始剤が多すぎるとその分解物が不純物として残留
するため、上記範囲の光重合開始剤を添加することで、
良好な反応を生じさせることができる。In the present invention , it is preferable to add 0.1 to 3% by weight of a photopolymerization initiator to the above mixture. According to this, the reaction does not start well when the amount of the initiator is too small, and the decomposed product thereof remains as an impurity when the amount of the initiator is too large, and therefore, by adding the photopolymerization initiator in the above range,
A good reaction can occur.
【００４７】[0047]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図１
ないし図１０に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
The following is a description with reference to FIG.
【００４８】〔実施の形態１〕
本実施の形態に係る液晶表示素子（以降、液晶セルと称
する）は、図１に示すような構造をなしている。なお、
図１には１画素分の液晶セルの構造を示す。First Embodiment A liquid crystal display element according to the present embodiment (hereinafter referred to as a liquid crystal cell) has a structure as shown in FIG. In addition,
FIG. 1 shows the structure of a liquid crystal cell for one pixel.
【００４９】この液晶セルは、２枚の透光性かつ絶縁性
の基板１・２を備えている。基板１・２としては、通
常、透光性の高いガラス基板が使用される。This liquid crystal cell is provided with two transparent and insulating substrates 1 and 2. As the substrates 1 and 2, glass substrates having high translucency are usually used.
【００５０】基板１・２の表面には、それぞれ透明の導
電性膜からなる電極Ｌ・Ｓが形成されている。電極Ｌ・
Ｓは、InO3、SnO2、ITO(Indium Tin Oxide) 等がＣＶＤ
(Chemical Vapor Deposition) 法あるいはスパッタリン
グ法により所定のパターンに形成される。電極Ｌ・Ｓの
厚さは、５０〜２００ｎｍが好ましい。Electrodes L and S made of transparent conductive films are formed on the surfaces of the substrates 1 and 2, respectively. Electrode L
S is CVD of InO 3 , SnO 2 , ITO (Indium Tin Oxide), etc.
A predetermined pattern is formed by (Chemical Vapor Deposition) method or sputtering method. The thickness of the electrodes L and S is preferably 50 to 200 nm.
【００５１】電極Ｌ・Ｓ上には、それぞれ透明な絶縁膜
３・４が５０〜２００ｎｍの厚さに形成されている。こ
れらの絶縁膜３・４としては、SiO2、 SiNX 、AI2O3 、
Ta2O5 等の無機系薄膜またはポリイミド、フォトレジス
ト樹脂、高分子液晶等の有機系薄膜が使用される。Transparent insulating films 3 and 4 are formed on the electrodes L and S, respectively, to a thickness of 50 to 200 nm. As these insulating films 3 and 4, SiO 2 , SiN X , AI 2 O 3 ,
An inorganic thin film such as Ta 2 O 5 or an organic thin film such as polyimide, photoresist resin or polymer liquid crystal is used.
【００５２】無機系薄膜からなる絶縁膜３・４は、蒸着
法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、溶液塗布法等により
形成される。一方、有機系薄膜からなる絶縁膜３・４
は、有機物質またはその前駆体の溶液を、スピンナー塗
布法、浸漬塗布法、スクリーン印刷法、ロール塗布法等
により塗布し、所定の硬化条件（加熱、光照射等）で硬
化させることで形成される。また、有機系薄膜からなる
絶縁膜３・４の形成は、蒸着法、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、ＬＢ(Langumuir-Blodgett)法等によっても可能
である。The insulating films 3 and 4 made of an inorganic thin film are formed by a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, a solution coating method or the like. On the other hand, insulating films 3 and 4 made of organic thin films
Is formed by applying a solution of an organic substance or its precursor by a spinner coating method, a dip coating method, a screen printing method, a roll coating method or the like, and curing it under predetermined curing conditions (heating, light irradiation, etc.). It The insulating films 3 and 4 made of organic thin films are formed by vapor deposition, sputtering, C
It is also possible to use the VD method, the LB (Langumuir-Blodgett) method, or the like.
【００５３】なお、絶縁膜３・４は、省略することも可
能である。The insulating films 3 and 4 can be omitted.
【００５４】絶縁膜３・４上には、１０〜１００ｎｍの
厚さで配向膜５・６が形成されている。また、絶縁膜３
・４を省略した場合には、配向膜５・６が電極Ｌ・Ｓ上
に直接形成される。Alignment films 5 and 6 having a thickness of 10 to 100 nm are formed on the insulating films 3 and 4, respectively. Also, the insulating film 3
When 4 is omitted, the alignment films 5 and 6 are directly formed on the electrodes L and S.
【００５５】無機系の配向膜５・６は、酸化ケイ素を用
いて公知の成膜方法により形成される。その成膜方法と
しては、斜め蒸着法、回転蒸着法等が挙げられる。有機
系の配向膜５・６は、ナイロン、ポリビニルアルコー
ル、ポリイミド等を材料として形成され、通常その上側
からラビング処理が施される。The inorganic type alignment films 5 and 6 are formed by a known film forming method using silicon oxide. Examples of the film forming method include an oblique evaporation method and a rotary evaporation method. The organic alignment films 5 and 6 are made of nylon, polyvinyl alcohol, polyimide or the like, and are usually rubbed from above.
【００５６】また、配向膜５・６として高分子液晶また
はＬＢ膜を形成する場合には、磁場、スペーサエッジ法
等による配向処理が施される。さらに、SiO2、 SiNX 等
を、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により成膜
し、その上側からラビング処理を施す方法により配向膜
５・６を形成することも可能である。When a polymer liquid crystal or LB film is formed as the alignment films 5 and 6, alignment treatment is performed by a magnetic field, a spacer edge method or the like. Furthermore, it is possible to form the alignment films 5 and 6 by depositing SiO 2 , SiN X, or the like by a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, or the like and performing a rubbing treatment from the upper side.
【００５７】基板１・２において、それぞれ電極Ｌ・Ｓ
が形成される面と反対側の面には、偏光板７・８が形成
されている。偏光板７・８は、電極Ｌ・Ｓに選択的に電
圧を印加することによって生じる液晶の光軸の切り換え
を光学的に識別するために設けられる。The electrodes L and S are respectively formed on the substrates 1 and 2.
Polarizing plates 7 and 8 are formed on the surface opposite to the surface on which is formed. The polarizing plates 7 and 8 are provided for optically discriminating the switching of the optical axes of the liquid crystal caused by selectively applying a voltage to the electrodes L and S.
【００５８】上記の基板１、電極Ｌ、絶縁膜３、配向膜
５および偏光板７により、電極基板９が形成される。ま
た、上記の基板２、電極Ｓ、絶縁膜４、配向膜６および
偏光板８により、電極基板１０が形成される。An electrode substrate 9 is formed by the substrate 1, electrode L, insulating film 3, alignment film 5 and polarizing plate 7 described above. Further, the substrate 2, the electrode S, the insulating film 4, the alignment film 6 and the polarizing plate 8 described above form an electrode substrate 10.
【００５９】電極基板９・１０は、シール剤１１により
所定の間隔をおいて対向するように貼り合わされてい
る。電極基板９・１０の間に形成される空間には、ＦＬ
Ｃ（強誘電性液晶）組成物を含む混合物が充填されるこ
とにより、液晶層１２が形成されている。The electrode substrates 9 and 10 are bonded to each other with a sealant 11 so as to face each other with a predetermined gap. In the space formed between the electrode substrates 9 and 10, FL
The liquid crystal layer 12 is formed by filling a mixture containing a C (ferroelectric liquid crystal) composition.
【００６０】本液晶セルにおいて複数画素を構成する場
合、図２に示すように、複数の電極Ｌ（Ｌ1 ・Ｌ2 …）
が行方向に互いに平行に配される一方、複数の電極Ｓ
（Ｓ1・Ｓ2 …）が電極Ｌと直交するように列方向に互
いに平行に配されている。このようなマトリクス状の電
極配置により、電極Ｌと電極Ｓとが交差する部分に電極
Ｌ・Ｓで液晶層１２を挟持する構造の１つの画素が形成
される。したがって、電極Ｌ・Ｓを多数設けることによ
り、多数の画素が形成され、大容量の表示が可能にな
る。When a plurality of pixels are formed in this liquid crystal cell, as shown in FIG. 2, a plurality of electrodes L (L 1 · L 2 ...)
Are arranged parallel to each other in the row direction, while a plurality of electrodes S
(S 1 · S 2 ...) Are arranged parallel to each other in the column direction so as to be orthogonal to the electrodes L. With such a matrix-shaped electrode arrangement, one pixel having a structure in which the liquid crystal layer 12 is sandwiched between the electrodes L and S is formed at the intersection of the electrode L and the electrode S. Therefore, by providing a large number of electrodes L and S, a large number of pixels are formed and a large capacity display is possible.
【００６１】電極Ｌ…は行電極ドライバ２１に接続され
ており、電極Ｓ…は列電極ドライバ２２に接続されてい
る。電圧印加手段としての行電極ドライバ２１は、電極
Ｌ…を選択するための選択電圧（行電圧）を電極Ｌ…に
順次印加するようになっている。一方、電圧印加手段と
しての列電極ドライバ２２は、液晶層１２のスイッチ状
態を切り換えるための電圧（列電圧）を電極Ｓ…に印加
するようになっている。The electrodes L ... Are connected to the row electrode driver 21, and the electrodes S ... Are connected to the column electrode driver 22. The row electrode driver 21 as a voltage applying means sequentially applies a selection voltage (row voltage) for selecting the electrodes L ... To the electrodes L. On the other hand, the column electrode driver 22 as a voltage applying means applies a voltage (column voltage) for switching the switch state of the liquid crystal layer 12 to the electrodes S ...
【００６２】行電極ドライバ２１および列電極ドライバ
２２により、液晶層１２にはパルス電圧が印加される。
このパルス電圧は、行電圧と列電圧との組み合わせによ
り、幅（持続時間）と高さ（電圧レベル）とが可変であ
る任意の波形になる。A pulse voltage is applied to the liquid crystal layer 12 by the row electrode driver 21 and the column electrode driver 22.
This pulse voltage has an arbitrary waveform whose width (duration) and height (voltage level) are variable depending on the combination of the row voltage and the column voltage.
【００６３】ところで、前記の液晶層１２は、ＦＬＣ組
成物とポリマーからなる等方性構造体とを含んでいる。
等方性構造体は、実施例１ないし３にて後に詳述するよ
うに、光の照射により光重合性モノマー（以降、単にモ
ノマーと称する）が重合することにより形成される。By the way, the liquid crystal layer 12 includes an FLC composition and an isotropic structure made of a polymer.
The isotropic structure is formed by polymerizing a photopolymerizable monomer (hereinafter, simply referred to as a monomer) by irradiation with light, as described in detail in Examples 1 to 3 later.
【００６４】本実施の形態において用いるＦＬＣ組成物
は、負の誘電異方性を示し、かつパルス電圧が印加され
たときに、図３に示すように、極小値が存在するような
電圧−メモリパルス幅特性を示す。このとき印加される
パルス電圧は、図４に示すように、所定の間隔をおいた
極性の異なる波形をなす電圧である。なお、図３の電圧
−メモリパルス幅特性における縦軸を示すメモリパルス
幅は、あるパルス電圧において液晶分子を１００％スイ
ッチングさせるために必要なパルス幅である。The FLC composition used in this embodiment has a voltage-memory which exhibits a negative dielectric anisotropy and has a minimum value when a pulse voltage is applied as shown in FIG. The pulse width characteristics are shown. The pulse voltage applied at this time is, as shown in FIG. 4, a voltage having a waveform having different polarities with a predetermined interval. The memory pulse width shown on the vertical axis in the voltage-memory pulse width characteristic of FIG. 3 is a pulse width required for 100% switching of liquid crystal molecules at a certain pulse voltage.
【００６５】上記のような特性を示すＦＬＣ組成物は、
パルス幅を一定にすると、低電圧側でスイッチ状態を選
択し、高電圧側で非スイッチ状態を選択することができ
る。これにより、電圧が高いほど、非スイッチ状態すな
わち保持状態の安定度を高めることができ、液晶分子の
揺らぎが大きく抑えられる。それゆえ、上記のＦＬＣ組
成物を用いれば、光の漏れが少なくなる。The FLC composition having the above characteristics is
When the pulse width is constant, the switch state can be selected on the low voltage side and the non-switch state can be selected on the high voltage side. As a result, the higher the voltage, the higher the stability of the non-switched state, that is, the holding state, and the fluctuation of liquid crystal molecules can be greatly suppressed. Therefore, the use of the above FLC composition results in less light leakage.
【００６６】これに対し、通常のＦＬＣ組成物は、電圧
にほぼ反比例するようにパルス幅が変化して、極小値が
存在しない電圧−メモリパルス幅特性を示す。したがっ
て、このようなＦＬＣ組成物は、パルス幅を一定にする
と、低電圧側で非スイッチ状態を選択し、高電圧側でス
イッチ状態を選択することしかできない。低電圧側での
非スイッチ状態は、液晶分子が揺らぎやすいので、光が
多く漏れてコントラストを低下させるという不都合があ
る。On the other hand, the ordinary FLC composition exhibits a voltage-memory pulse width characteristic in which the pulse width changes so as to be almost inversely proportional to the voltage, and there is no minimum value. Therefore, such a FLC composition can only select the non-switched state on the low voltage side and the switched state on the high voltage side when the pulse width is constant. In the non-switched state on the low voltage side, liquid crystal molecules easily fluctuate, so that there is a disadvantage that a large amount of light leaks and the contrast is lowered.
【００６７】また、ＦＬＣ組成物は、図５に示すよう
に、電極基板９・１０の間においてスメクチック層３１
…が中央部分で折れ曲がるシェブロン構造をなしてい
る。このようなシェブロン構造には、ラビング方向の向
きに折れ曲がるＣ２配向と、ラビング方向と逆向きに折
れ曲がるＣ１配向とがある。図６に示すように、Ｃ１配
向およびＣ２配向では、液晶分子が一様に配向するＣ１
Ｕ（C1-Uniform) 配向およびＣ２Ｕ（C2-Uniform) 配向
がある。Further, as shown in FIG. 5, the FLC composition has a smectic layer 31 between the electrode substrates 9 and 10.
... has a chevron structure that bends in the central part. Such a chevron structure has a C2 orientation that bends in the rubbing direction and a C1 orientation that bends in the opposite direction to the rubbing direction. As shown in FIG. 6, in the C1 orientation and the C2 orientation, C1 in which liquid crystal molecules are uniformly oriented
There are U (C1-Uniform) orientation and C2U (C2-Uniform) orientation.
【００６８】Ｃ１配向の場合、電極基板９・１０の近傍
の液晶分子は、電極基板９・１０とスメクチック層３１
…との界面の影響を受けにくいので動きやすい。このた
め、スメクチック層３１…において液晶分子が全て動く
ためにスイッチングに遅れが生じやすくなる。In the case of C1 orientation, the liquid crystal molecules in the vicinity of the electrode substrates 9 and 10 are the same as the electrode substrates 9 and 10 and the smectic layer 31.
It is easy to move because it is hardly affected by the interface with. For this reason, all the liquid crystal molecules move in the smectic layers 31, so that switching is likely to be delayed.
【００６９】これに対し、Ｃ２配向の場合、電極基板９
・１０の近傍の液晶分子は、電極基板９・１０とスメク
チック層３１…との界面の影響を受けるので動かないか
あるいは僅かしか動かない。このため、スメクチック層
３１…において動くのは界面近傍の部位以外の液晶分子
となり、スイッチング速度をＣ１配向の場合より高める
ことができる。On the other hand, in the case of C2 orientation, the electrode substrate 9
Liquid crystal molecules near 10 do not move or slightly move because they are affected by the interface between the electrode substrates 9 and 10 and the smectic layers 31. For this reason, liquid crystal molecules other than the portion near the interface move in the smectic layers 31, ... And the switching speed can be higher than that in the C1 orientation.
【００７０】それゆえ、本液晶セルにおいて、スメクチ
ック層３１…は、Ｃ２配向（Ｃ２Ｕ配向）に統一される
ことが望ましい。また、液晶分子には、Ｃ２配向となる
スメクチック層３１…が折れ曲がる側に向かって傾斜す
るようにプレチルト角θp が付与されている。Therefore, in the present liquid crystal cell, it is desirable that the smectic layers 31 ... Are unified in C2 orientation (C2U orientation). Further, the liquid crystal molecules are provided with a pretilt angle θ p so as to incline toward the side where the smectic layers 31 having C2 orientation are bent.
【００７１】モノマーとしては、例えば、アクリレー
ト、メタクリレートまたはエポキシ系材料が挙げられ
る。これらは、１分子中に１箇所の重合部位を有する単
官能性の化合物であって、光照射することにより重合す
る性質を有している。Examples of the monomer include acrylate, methacrylate and epoxy materials. These are monofunctional compounds having one polymerization site in one molecule and have the property of being polymerized by irradiation with light.
【００７２】上記のモノマーは、それぞれ単独で使用さ
れてもよい。また、上記のモノマーは、分子中に少なく
とも１つの不斉炭素原子を有し、かつ光学活性であって
もよい。また、上記のモノマーを２種類以上混合して用
いる場合は、少なくとも１種類の分子が光学活性分子で
あってもよい。２種類のモノマーを混合する場合は、さ
らに必要に応じてポリマーやオリゴマーを混合してもよ
い。The above monomers may be used alone. Further, the above-mentioned monomer may have at least one asymmetric carbon atom in the molecule and be optically active. When two or more kinds of the above monomers are mixed and used, at least one kind of molecule may be an optically active molecule. When two kinds of monomers are mixed, a polymer or an oligomer may be further mixed if necessary.
【００７３】上記の混合物は、所望する液晶セルの特性
により異なるが、０．１〜１０重量％のモノマーを含有
していることが好ましく、０．１〜５重量％のモノマー
を含有していることがより好ましい。モノマーの含有量
が０．１重量％未満の場合、等方性網状構造体の形成が
不十分であり、縞状の組織が得られない。また、モノマ
ーの含有量が１０％以上の場合、配向の乱れや応答性の
低下が生じやすくなる。The above mixture preferably contains 0.1 to 10% by weight of a monomer, and preferably 0.1 to 5% by weight, though it depends on the desired characteristics of the liquid crystal cell. Is more preferable. When the content of the monomer is less than 0.1% by weight, formation of the isotropic network structure is insufficient and a striped structure cannot be obtained. Further, when the content of the monomer is 10% or more, the disorder of orientation and the deterioration of responsiveness are likely to occur.
【００７４】光学活性体と非光学活性体とからなるモノ
マーにおける光学活性体の含有量は、５０〜１００重量
％であることが望ましい。５０重量％未満では、液晶層
１２において局所的な閾値特性の変化が十分に起こらな
い。The content of the optically active substance in the monomer consisting of the optically active substance and the non-optically active substance is preferably 50 to 100% by weight. If it is less than 50% by weight, the local change in the threshold characteristic of the liquid crystal layer 12 does not sufficiently occur.
【００７５】また、上記の混合物には光重合開始剤が添
加される。開始剤としては、イルガキュア１８４、６５
１または９０７、タグロキュア１１７３、１１１６また
は１９５９（メルク社製）等が挙げられる。開始剤の混
合割合は、混合物に応じて０．１〜３重量％程度が好ま
しい。それは、開始剤が少なすぎると反応が良好に開始
しないし、開始剤が多すぎるとその分解物が不純物とし
て残留するからである。A photopolymerization initiator is added to the above mixture. As the initiator, Irgacure 184, 65
1 or 907, Tagrocure 1173, 1116 or 1959 (manufactured by Merck) and the like. The mixing ratio of the initiator is preferably about 0.1 to 3% by weight depending on the mixture. This is because if the amount of the initiator is too small, the reaction does not start well, and if the amount of the initiator is too large, the decomposed product remains as an impurity.
【００７６】混合物を液晶セル内に充填する方法は、特
に限定されないが、例えば、次のような方法が挙げられ
る。１つは、電極基板９・１０をシール剤１１により貼
り合わせた後、混合物を真空注入法等により注入する方
法である。もう１つは、混合物を一方の基板９（１０）
へ印刷法等により塗布した後、シール剤１１により他方
の基板１０（９）を貼り合わせる方法である。The method of filling the mixture into the liquid crystal cell is not particularly limited, but the following method may be mentioned, for example. One is a method of injecting the mixture by a vacuum injection method or the like after bonding the electrode substrates 9 and 10 with the sealant 11. The other is the mixture on one substrate 9 (10)
This is a method in which the other substrate 10 (9) is pasted with the sealant 11 after being applied by a printing method or the like.
【００７７】なお、電極基板９・１０を貼り合わせる際
には、液晶層１２の厚さ（セルギャップ）を一定に保つ
ために、電極基板９・１０の間に図示しないスペーサを
散布しておいてもよい。スペーサの直径は、１〜３０μ
ｍであり、好ましくは１〜５μｍである。When the electrode substrates 9 and 10 are bonded together, spacers (not shown) are scattered between the electrode substrates 9 and 10 in order to keep the thickness (cell gap) of the liquid crystal layer 12 constant. You may stay. Spacer diameter is 1-30μ
m, preferably 1 to 5 μm.
【００７８】続いて、液晶層１２の処理について説明す
る。Next, the processing of the liquid crystal layer 12 will be described.
【００７９】まず、液晶組成物として強誘電性液晶相を
示す組成物（ＦＬＣ組成物）を用いてモノマーとの混合
物を作製し、その混合物を電極基板９・１０間に充填す
る。次いで、混合物に紫外線等の光線を照射してモノマ
ーを重合させる。このとき、ＦＬＣ組成物がネマチック
相または等方相を示す温度に液晶セルを加熱し、その後
は室温まで十分な時間をかけて徐々に冷却する。First, a composition showing a ferroelectric liquid crystal phase (FLC composition) is used as a liquid crystal composition to prepare a mixture with a monomer, and the mixture is filled between the electrode substrates 9 and 10. Next, the mixture is irradiated with light rays such as ultraviolet rays to polymerize the monomers. At this time, the liquid crystal cell is heated to a temperature at which the FLC composition exhibits a nematic phase or an isotropic phase, and then gradually cooled to room temperature over a sufficient time.
【００８０】このようにして得られた液晶セルにおいて
は、偏光顕微鏡による観察で、図７（ｃ）に破線にて示
すように、スメクチック層３１の法線と垂直な方向に多
数の細かい縞状の組織の存在が確認された。ネマチック
相または等方相のような熱的揺らぎの大きな系にてモノ
マーが重合すると、図７（ａ）に示すように、生成され
たポリマー３２自身は液晶分子とともに配向しない。具
体的には、ポリマー３２の各分子が異方性を持たないラ
ンダムな状態に分布する。これにより、等方性を有する
組織（構造体）が形成される。In the liquid crystal cell thus obtained, a large number of fine stripes are formed in a direction perpendicular to the normal to the smectic layer 31 as shown by a broken line in FIG. The existence of the organization was confirmed. When the monomer is polymerized in a system having a large thermal fluctuation such as a nematic phase or an isotropic phase, the generated polymer 32 itself does not align with the liquid crystal molecules as shown in FIG. 7A. Specifically, each molecule of the polymer 32 is distributed in a random state having no anisotropy. As a result, an isotropic tissue (structure) is formed.
【００８１】このような等方性構造体は、上記の冷却の
過程において、図７（ｂ）に示すように、スメクチック
層３１…の間に挟まれて分布する。これにより、図７
（ｂ）に示すようなピッチ（１０〜２０μｍ）で縞状の
組織が形成される。Such an isotropic structure is distributed while being sandwiched between the smectic layers 31 ... As shown in FIG. 7 (b) during the above cooling process. As a result, FIG.
A striped structure is formed at a pitch (10 to 20 μm) as shown in (b).
【００８２】上記のように縞状組織が形成された液晶セ
ルに図４に示すパルス電圧を印加すると、上記の縞状の
組織に対応した細かいドメインが発生する。このドメイ
ンの面積および数の少なくともいずれか一方は、パルス
電圧の高さＶおよび幅τの少なくともいずれか一方によ
って制御される。When the pulse voltage shown in FIG. 4 is applied to the liquid crystal cell in which the striped texture is formed as described above, fine domains corresponding to the striped texture are generated. The area and / or the number of the domains are controlled by the height V and / or the width τ of the pulse voltage.
【００８３】ＦＬＣ組成物がスメクチック相のような秩
序度の高い相を示す温度でモノマー重合すると、生成さ
れたポリマー３２自身も液晶分子に作用する拘束力で配
向する。このため、ポリマー３２が混合物中に全体に分
散し、縞状組織が形成されない。このような状態でもポ
リマー３２周辺の局所的な閾値特性が変化しており、狭
い領域に限れば階調表示が可能である。しかしながら、
パルス電圧の高さまたは幅に対するドメインの広がりは
ランダムである。このため、大きい表示面積が必要な場
合、どの画素においてもドメインの広がりを均一にする
制御は困難である。When the FLC composition is subjected to monomer polymerization at a temperature exhibiting a highly ordered phase such as a smectic phase, the produced polymer 32 itself is oriented by the binding force acting on the liquid crystal molecules. For this reason, the polymer 32 is dispersed throughout the mixture, and a striped structure is not formed. Even in such a state, the local threshold characteristic around the polymer 32 changes, and gradation display is possible only in a narrow area. However,
The domain spread with respect to the height or width of the pulse voltage is random. Therefore, when a large display area is required, it is difficult to control the domain to be uniform in every pixel.
【００８４】したがって、本実施の形態では、前記のよ
うに、モノマーを高温下で光重合させることが重要であ
り、これにより、等方的な３次元構造体が縞状に形成さ
れる。そして、この縞状の組織により、パルス電圧の高
さまたは幅によるドメインの広がりが規則性を帯びて広
範囲にわたり均一になる。また、図７（ｃ）に示すよう
に、画素が構成される０．３ｍｍ角の範囲において縞状
の組織が十分に細かく形成されるので、各画素における
中間調の表示が可能になる。Therefore, in the present embodiment, as described above, it is important to photopolymerize the monomer at a high temperature, whereby an isotropic three-dimensional structure is formed in stripes. Then, due to the striped structure, the domain spread due to the height or width of the pulse voltage becomes regular and uniform over a wide range. Further, as shown in FIG. 7C, since the striped tissue is sufficiently finely formed in the range of 0.3 mm square in which the pixels are formed, it is possible to display halftone in each pixel.
【００８５】それゆえ、ＦＬＣ組成物を含む本液晶セル
においては、上記の構成を採用することにより、アナロ
グ的な階調表示を容易に行うことができる。また、この
液晶セルにカラーフィルタを組み合わせれば、フルカラ
ー表示のアナログ的な階調表示も容易に行うことができ
る。Therefore, in the present liquid crystal cell containing the FLC composition, by adopting the above configuration, analog gradation display can be easily performed. Also, by combining this liquid crystal cell with a color filter, analog gradation display of full-color display can be easily performed.
【００８６】なお、本実施の形態においては、モノマー
を光重合させることにより等方性構造体が形成された
が、ネマチック相以上の温度で熱重合するようなモノマ
ーであっても等方性構造体の形成が可能である。In the present embodiment, the isotropic structure is formed by photopolymerizing the monomer. However, even if the monomer is thermally polymerized at a temperature of a nematic phase or higher, the isotropic structure is obtained. Body formation is possible.
【００８７】〔実施例１〕
本実施例に係る液晶セルは、次のようにして作製され
る。Example 1 A liquid crystal cell according to this example is manufactured as follows.
【００８８】基板１・２としてガラス基板を用い、その
基板１・２上にそれぞれITO からなる電極Ｌ・Ｓを１０
００Åの厚さで形成し、この上にSiO2からなる絶縁膜３
・４をスピンコート法により１０００Åの厚さに形成す
る。次いで、ポリイミドからなる配向膜５・６を５００
Åの厚さに塗布して、その表面にラビング処理を施す。A glass substrate is used as the substrates 1 and 2, and electrodes L and S made of ITO are formed on the substrates 1 and 2, respectively.
Insulating film 3 made of SiO 2 with a thickness of 00Å
・ 4 is formed to a thickness of 1000 Å by spin coating. Next, 500 alignment films 5 and 6 made of polyimide are formed.
Apply to a thickness of Å and rub the surface.
【００８９】続いて、セルギャップが１．５μｍとなる
ように配向膜５・６にスペーサを散布し、基板１・２の
周辺部をシール剤１１で貼り合わせる。さらに、表１に
示すように、ＦＬＣ組成物とモノマーとを混合した混合
物Ａを電極基板９・１０の間に真空注入法により注入し
た。Subsequently, spacers are scattered on the alignment films 5 and 6 so that the cell gap becomes 1.5 μm, and the peripheral portions of the substrates 1 and 2 are bonded with the sealant 11. Furthermore, as shown in Table 1, the mixture A in which the FLC composition and the monomer were mixed was injected between the electrode substrates 9 and 10 by a vacuum injection method.
【００９０】表１に示す構造のモノマーは、非液晶性で
あり、かつ室温で液体である。このモノマーは、重合さ
れた場合に、液晶性を示さず、かつ結晶化しにくいの
で、スメクチック層３１…の間に挟まれて縞状に分布し
やすくなる。The monomers having the structures shown in Table 1 are non-liquid crystalline and are liquid at room temperature. When this monomer is polymerized, it does not exhibit liquid crystallinity and is hard to crystallize, so that it is easily sandwiched between the smectic layers 31 ... And distributed in stripes.
【００９１】なお、ＦＬＣ組成物と混合するモノマー
は、上記のような性質を有しておれば、他の構造のモノ
マーであってもよい。The monomer mixed with the FLC composition may be a monomer having another structure as long as it has the above-mentioned properties.
【００９２】[0092]
【表１】 [Table 1]
【００９３】そして、この液晶セルをホットプレート上
で９０℃に加熱し、波長３６０ｎｍの紫外線を４ｍＷ／
ｃｍ2 の強度で５分間照射する。紫外線の照射後、ホッ
トプレートの加熱を停止し、室温になるまで徐冷する。Then, this liquid crystal cell was heated to 90 ° C. on a hot plate, and was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 360 nm at 4 mW /
Irradiate with an intensity of cm 2 for 5 minutes. After the irradiation with ultraviolet rays, the heating of the hot plate is stopped and the temperature is gradually cooled to room temperature.
【００９４】上記のようにして作製された液晶セルにお
いて、層法線に対し垂直な方向に図７（ｃ）に示すよう
な細かい縞状の組織が形成されていることが、偏光顕微
鏡による観察で確認された。In the liquid crystal cell manufactured as described above, it was observed by a polarization microscope that a fine striped structure as shown in FIG. 7C was formed in a direction perpendicular to the layer normal. Confirmed in.
【００９５】また、上記の液晶セルに図４に示すパルス
電圧を印加することにより、パルス幅の変化に対する透
過率の測定を行った。測定に際しては、幅τが一定値
（７０μsec ）であるパルス電圧を、高さ（パルス電
圧）Ｖを異ならせて印加し、そのとき得られた透過光の
強度をフォトダイオードを用いて検出した。By applying the pulse voltage shown in FIG. 4 to the above liquid crystal cell, the transmittance was measured with respect to the change of the pulse width. In the measurement, a pulse voltage with a constant width τ (70 μsec) was applied with different heights (pulse voltages) V, and the intensity of the transmitted light obtained at that time was detected using a photodiode.
【００９６】この結果、図８に示すように、透過率が緩
やかに変化する特性が得られ、本液晶セルにより階調表
示が可能であることが確認された。As a result, as shown in FIG. 8, it was confirmed that a characteristic in which the transmittance gradually changes was obtained, and that gradation display was possible with the present liquid crystal cell.
【００９７】上記のように、モノマーの濃度（含有量）
が５重量％の本液晶セルでは、ＦＬＣ組成物がネマチッ
ク相を示す温度にてモノマーが重合されることにより縞
状組織が形成されることがわかった。As described above, the concentration (content) of the monomer
It was found that in the present liquid crystal cell containing 5% by weight, the striped structure was formed by polymerizing the monomer at a temperature at which the FLC composition exhibits a nematic phase.
【００９８】なお、本実施例では、紫外線照射時の加熱
温度をＦＬＣ組成物がネマチック相を示す温度である９
０℃としたが、その他、紫外線照射時の加熱温度をその
ＦＬＣ組成物が等方相を示す温度である１００℃に設定
して、それ以外は本実施例と同様にして液晶セルを作成
したところ、本実施例の液晶セルと同様に図７（ｃ）に
示すような縞状組織を確認することができた。In this example, the heating temperature at the time of ultraviolet irradiation was the temperature at which the FLC composition exhibited a nematic phase.
Although the temperature was set to 0 ° C., the heating temperature at the time of ultraviolet irradiation was set to 100 ° C. at which the FLC composition shows an isotropic phase, and otherwise the liquid crystal cell was prepared in the same manner as in this example. However, it was possible to confirm a striped structure as shown in FIG. 7C as in the liquid crystal cell of this example.
【００９９】〔実施例２〕
本実施例では、実施例１における混合物Ａの代わりに表
１に示す２種類の混合物Ｂ・Ｃを用いて同様な手順で液
晶セルを作製した。Example 2 In this example, a liquid crystal cell was prepared in the same procedure by using two kinds of mixtures B and C shown in Table 1 instead of the mixture A in Example 1.
【０１００】このようにして作製された２種類の液晶セ
ルを偏光顕微鏡で観察したが、液晶層１２には、層法線
に垂直な方向に形成される縞状の組織は確認されなかっ
た。When the two types of liquid crystal cells thus produced were observed with a polarization microscope, no striped structure formed in the liquid crystal layer 12 in the direction perpendicular to the layer normal was observed.
【０１０１】次に、これらの液晶セルを１００℃に再加
熱し、ＦＬＣ組成物が十分等方相を示した後に徐冷し
た。Next, these liquid crystal cells were reheated to 100 ° C. and gradually cooled after the FLC composition showed a sufficiently isotropic phase.
【０１０２】この液晶セルにおいては、偏光顕微鏡での
観察により、液晶層１２に層法線に垂直な方向に細かい
縞状の組織が現れていることが確認された。In this liquid crystal cell, it was confirmed by observation with a polarization microscope that a fine striped structure appeared in the liquid crystal layer 12 in a direction perpendicular to the layer normal.
【０１０３】上記のように、混合物におけるモノマーの
濃度が低い場合において、露光後に冷却しただけでは縞
状組織が形成されないが、その後にＦＬＣ組成物が等方
相を示す温度まで再加熱することで縞状組織が形成され
ることがわかった。As described above, when the monomer concentration in the mixture is low, a striped structure is not formed only by cooling after exposure, but after that, the FLC composition is reheated to a temperature at which it exhibits an isotropic phase. It was found that a striped tissue was formed.
【０１０４】なお、本実施例では、紫外線照射時の加熱
温度をＦＬＣ組成物がネマチック相を示す温度とした
が、紫外線照射時の加熱温度をそのＦＬＣ組成物が等方
相を示す温度に設定しても、単官能性モノマーが低濃度
の場合には、本実施例の製造方法と同様に、紫外線照射
後に冷却しただけでは縞状組織が形成されにくいことが
ある。その場合にも、本実施例と同様に、紫外線照射し
てから冷却し、さらに、そのＦＬＣ組成物が等方相を示
す温度に液晶層１２を加熱した結果、等方性構造体が縞
状に分布していることが確認できた。In this example, the heating temperature during UV irradiation was set to the temperature at which the FLC composition exhibits a nematic phase, but the heating temperature during UV irradiation was set to a temperature at which the FLC composition exhibited an isotropic phase. However, when the concentration of the monofunctional monomer is low, a striped structure may not be easily formed just by cooling after irradiation with ultraviolet rays, as in the manufacturing method of this example. Also in that case, as in this example, the liquid crystal layer 12 was irradiated with ultraviolet rays and then cooled, and the liquid crystal layer 12 was heated to a temperature at which the FLC composition exhibits an isotropic phase. It was confirmed that it was distributed in.
【０１０５】〔実施例３〕
本実施例では、図９に示す駆動電圧を印加して上記の実
施例１で用いた液晶セルの動作を確認した。Example 3 In this example, the driving voltage shown in FIG. 9 was applied to confirm the operation of the liquid crystal cell used in Example 1 above.
【０１０６】その駆動電圧は、電極Ｓ（列電極）に印加
される電圧と電極Ｌ（行電極）に印加される電圧との差
で与えられる。具体的には、電極Ｓに印加される電圧
（±Ｖd ）は、スイッチ状態を示すパルスおよびこのパ
ルスと逆極性の非スイッチ状態を示すパルスである。一
方、電極Ｌ（行電極）には、選択状態を示す電圧
（Ｖs）が印加されるとともに、非選択状態のときには
パルスが印加されない。上記の電圧Ｖd ・Ｖs は、それ
ぞれ５Ｖと３０Ｖに設定されている。また、フレーム周
波数は６０Ｈｚに設定されている。The drive voltage is given by the difference between the voltage applied to the electrode S (column electrode) and the voltage applied to the electrode L (row electrode). Specifically, the voltage (± V d ) applied to the electrode S is a pulse indicating the switch state and a pulse indicating the non-switch state having the opposite polarity to this pulse. On the other hand, the voltage (V s ) indicating the selected state is applied to the electrode L (row electrode), and no pulse is applied in the non-selected state. The above voltages V d and V s are set to 5 V and 30 V, respectively. The frame frequency is set to 60 Hz.
【０１０７】このような駆動電圧をパルス幅τを変化
（増大）させて印加し、そのときの液晶層１２における
ドメインの変化を観察した。この結果、図１０（ａ）に
示す明状態から、図１０（ｂ）ないし図１０（ｆ）に示
す中間状態１ないし５のように、パルス幅τの変化に対
応してドメインの面積が制御されており、階調表示が可
能であることが確認された。Such a driving voltage was applied while changing (increasing) the pulse width τ and observing the change of the domain in the liquid crystal layer 12 at that time. As a result, the area of the domain is controlled according to the change of the pulse width τ from the bright state shown in FIG. 10A to the intermediate states 1 to 5 shown in FIGS. 10B to 10F. It has been confirmed that gradation display is possible.
【０１０８】〔比較例１〕
本比較例では、実施例１で用いた同様な手順で液晶セル
を作製したが、露光温度のみを室温（２５℃）に変更し
た。Comparative Example 1 In this comparative example, a liquid crystal cell was prepared by the same procedure as used in Example 1, but the exposure temperature was changed to room temperature (25 ° C.).
【０１０９】この液晶セルを偏光顕微鏡により観察する
と、実施例１ないし３の液晶セルに見られたような縞状
の組織の存在は確認されなかった。また、実施例３と同
様にして本液晶セルの動作を確認したが、縞状組織がな
いために、それに沿ったドメインが観測されなかった。
それゆえ、階調表示を実現することができなかった。When this liquid crystal cell was observed with a polarizing microscope, the existence of the striped structure as seen in the liquid crystal cells of Examples 1 to 3 was not confirmed. Further, the operation of the present liquid crystal cell was confirmed in the same manner as in Example 3, but because there was no striped structure, domains along it were not observed.
Therefore, gradation display could not be realized.
【０１１０】本液晶セル内では、３次元構造体が形成さ
れているが、その構造体は等方性ではない。このため、
その構造体を構成するポリマーが液晶とともに配向し、
その結果、縞状の組織が形成されていない。Although a three-dimensional structure is formed in the present liquid crystal cell, the structure is not isotropic. For this reason,
The polymer that constitutes the structure is aligned with the liquid crystal,
As a result, a striped structure is not formed.
【０１１１】なお、本比較例では、紫外線照射時の加熱
温度をＦＬＣ組成物がキラルスメクチックＣ相を示す温
度である２５℃としたが、紫外線照射時の加熱温度をそ
のＦＬＣ組成物がスメクチックＡ相を示す温度である７
０℃に設定しても、本比較例と同様に、縞状の組織の存
在は確認できなかった。In this comparative example, the heating temperature during UV irradiation was 25 ° C., which is the temperature at which the FLC composition exhibits the chiral smectic C phase, but the heating temperature during UV irradiation was the smectic A of the FLC composition. Is the temperature at which the phase is 7
Even at 0 ° C., the presence of a striped tissue could not be confirmed as in this comparative example.
【０１１２】前記の実施例１および本比較例の結果をま
とめると表２のようになる。すなわち、紫外線照射時の
温度（露光温度）をＦＬＣ組成物がネマチック相を示す
温度または等方相を示す温度に設定した場合（実施例
１）には、縞状組織が形成された。これに対し、露光温
度をＦＬＣ組成物がスメクチック相を示す温度に設定し
た場合（比較例１）には縞状組織が形成されなかった。
そして、これらの液晶セルに駆動電圧を印加して動作を
確認したところ、実施例１の液晶セルでは図１０（ｂ）
ないし図１０（ｆ）に示すドメインの変化が見られ、比
較例１の液晶セルでは図１１（ｂ）および図１１（ｃ）
に示すドメインの変化が見られた。The results of Example 1 and this comparative example are summarized in Table 2. That is, when the temperature during UV irradiation (exposure temperature) was set to a temperature at which the FLC composition exhibited a nematic phase or an isotropic phase (Example 1), a striped structure was formed. On the other hand, when the exposure temperature was set to a temperature at which the FLC composition exhibited a smectic phase (Comparative Example 1), no striped structure was formed.
Then, when a driving voltage was applied to these liquid crystal cells and the operation was confirmed, in the liquid crystal cell of Example 1, FIG.
10 (f), the liquid crystal cell of Comparative Example 1 has a change in the domain shown in FIG. 11 (b) and FIG. 11 (c).
The domain changes shown in were observed.
【０１１３】[0113]
【表２】 [Table 2]
【０１１４】〔比較例２〕
本比較例では、実施例１で用いた同様な手順で電極基板
９・１０の貼り合わせまでの工程を行い、電極基板９・
１０の間に表３に示す構成の混合物Ｄを注入する。次い
で、この液晶セルをホットプレート上で７０℃に加熱
し、波長３６５ｎｍの紫外線を８ｍＷ／ｃｍ2 の強度で
５分間照射する。紫外線の照射後、ホットプレートの加
熱を停止し、室温になるまで徐冷する。[Comparative Example 2] In this comparative example, the steps up to the bonding of the electrode substrates 9 and 10 are performed in the same procedure as that used in the first embodiment.
During 10 the mixture D with the composition shown in Table 3 is injected. Then, this liquid crystal cell is heated to 70 ° C. on a hot plate and irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm at an intensity of 8 mW / cm 2 for 5 minutes. After the irradiation with ultraviolet rays, the heating of the hot plate is stopped and the temperature is gradually cooled to room temperature.
【０１１５】なお、本比較例で用いた光重合性モノマー
は、単官能性モノマーではない。The photopolymerizable monomer used in this comparative example is not a monofunctional monomer.
【０１１６】[0116]
【表３】 [Table 3]
【０１１７】このようにして作製された液晶セルにおい
ては、偏光顕微鏡による観察にて、ポリマーがＦＬＣ組
成物の配向を乱していることが確認された。このため、
本液晶セルに駆動電圧を印加しても、駆動が不可能であ
った。In the liquid crystal cell thus produced, it was confirmed by observation with a polarizing microscope that the polymer disturbed the orientation of the FLC composition. For this reason,
Even if a drive voltage was applied to this liquid crystal cell, it could not be driven.
【０１１８】〔結果〕
以上のように、露光温度の違いにより縞状組織の形成で
きるか否かが確認された。すなわち、スメクチック相で
露光すると、モノマーがスメクチック層３１…内で配向
したまま重合するので、縞状組織はおろか等方性構造体
も形成されない。したがって、そのような液晶層１２に
おけるドメインは、通常のＦＬＣ組成物（図１１（ｂ）
および図１１（ｃ）参照）と同様に変化する。[Results] As described above, it was confirmed whether or not a striped structure could be formed depending on the difference in exposure temperature. That is, when exposed in the smectic phase, the monomers are polymerized while being oriented in the smectic layers 31, so that neither a striped structure nor an isotropic structure is formed. Therefore, the domain in such a liquid crystal layer 12 has a conventional FLC composition (FIG. 11 (b)).
And FIG. 11C).
【０１１９】一方、ネマチック相または等方相で露光す
ると、生成されたポリマー自身が配向しないため、等方
性構造体が形成され、さらにこの等方性構造体は冷却の
過程で縞状の組織に形成される。したがって、そのよう
な液晶層１２におけるドメインは、図１０（ｂ）ないし
図１０（ｆ）に示すように変化する。また、単官能性モ
ノマーが低濃度の場合でも、等方相で再加熱すれば縞状
の組織を得ることができる。On the other hand, when exposed in a nematic phase or an isotropic phase, the produced polymer itself is not oriented, so that an isotropic structure is formed. Furthermore, this isotropic structure has a striped structure during the cooling process. Is formed. Therefore, the domains in such a liquid crystal layer 12 change as shown in FIGS. 10 (b) to 10 (f). Even when the monofunctional monomer has a low concentration, a striped structure can be obtained by reheating in the isotropic phase.
【０１２０】〔実施の形態２〕
本実施の形態に係る液晶セルは、実施の形態１に係る液
晶セルと同様に図１に示す構造をなしている。[Embodiment 2] The liquid crystal cell according to the present embodiment has the structure shown in FIG. 1 similarly to the liquid crystal cell according to the first embodiment.
【０１２１】この液晶セルでも、液晶層１２は、前述の
ＦＬＣ組成物とポリマーからなる等方性構造体とを含ん
でいる。ただし、ここでの等方性構造体は、実施の形態
１で説明した等方性構造体のように電極基板９・１０間
に配されたモノマーに光が照射されることによって形成
されたポリマーではなく、予め重合されている。すなわ
ち、本実施の形態で用いるポリマーは、ＦＬＣ組成物と
混合された後に、実施の形態１で用いた方法によって電
極基板９・１０間に充填（注入）される。Also in this liquid crystal cell, the liquid crystal layer 12 includes the above-mentioned FLC composition and an isotropic structure made of a polymer. However, the isotropic structure here is a polymer formed by irradiating the monomer disposed between the electrode substrates 9 and 10 with light like the isotropic structure described in the first embodiment. Not pre-polymerized. That is, the polymer used in the present embodiment is mixed (injected) between the electrode substrates 9 and 10 by the method used in the first embodiment after being mixed with the FLC composition.
【０１２２】上記のポリマーとしては、例えば、ポリア
クリレート、ポリメタクリレート、エポキシ系樹脂とい
った材料が挙げられる。これらは、１分子中に１箇所の
重合部位を有する単官能性の化合物の重合体である。ま
た、上記のポリマーは、単独で使用されてもく、また光
学活性化合物を含んでいてもよい。Examples of the above polymer include materials such as polyacrylate, polymethacrylate, and epoxy resin. These are polymers of monofunctional compounds having one polymerization site in one molecule. Further, the above polymers may be used alone or may contain an optically active compound.
【０１２３】ＦＬＣ組成物およびポリマーの混合物は、
所望する液晶セルの特性により異なるが、ポリマーを
０．１〜１０重量％（より好ましくは０．１〜５重量
％）含有している。ポリマーの含有量が０．１重量％未
満の場合、縞状の組織が得られないので階調表示に適さ
ない。また、モノマーの含有量が１０％以上の場合、配
向の乱れや応答性の低下が生じやすくなるので表示品位
の低下を招く。The FLC composition and polymer mixture are:
The content of the polymer is 0.1 to 10% by weight (more preferably 0.1 to 5% by weight) depending on the desired characteristics of the liquid crystal cell. When the content of the polymer is less than 0.1% by weight, a striped structure cannot be obtained, which is not suitable for gradation display. Further, when the content of the monomer is 10% or more, the disorder of the alignment and the deterioration of the responsiveness are apt to occur, which causes the deterioration of the display quality.
【０１２４】上記のようなポリマーを含む液晶セルにお
いても、偏光顕微鏡による観察で、図７（ｃ）に破線に
て示すように、スメクチック層３１の法線と垂直な方向
に多数の細かい縞状の組織の存在が確認された。ポリマ
ーの濃度が低い場合、ＦＬＣ組成物およびポリマーの混
合物が注入された後に上記のような縞状の組織が形成さ
れにくい。この場合には、混合物を、ＦＬＣ組成物が等
方相を示す温度まで加熱した後に、室温まで自然冷却す
ることにより、上記のような縞状の組織が形成される。Also in the liquid crystal cell containing the polymer as described above, as observed by a polarization microscope, as shown by a broken line in FIG. 7C, a large number of fine stripes are formed in a direction perpendicular to the normal line of the smectic layer 31. The existence of the organization was confirmed. When the concentration of the polymer is low, it is difficult to form the above-mentioned striped structure after the mixture of the FLC composition and the polymer is injected. In this case, the striped texture as described above is formed by heating the mixture to a temperature at which the FLC composition exhibits an isotropic phase and then naturally cooling to room temperature.
【０１２５】このように、低濃度の等方性構造体が縞状
の組織を形成するのは、上記の冷却の過程において、図
７（ｂ）に示すように、等方性構造体がスメクチック層
３１…の間に挟まれて分布するからである。これによ
り、図７（ｂ）に示すようなピッチ（１０〜２０μｍ）
で縞状の組織が形成される。Thus, the low-concentration isotropic structure forms a striped structure because the isotropic structure has a smectic structure as shown in FIG. 7B during the above cooling process. This is because the layers are distributed by being sandwiched between the layers 31 .... As a result, the pitch (10 to 20 μm) as shown in FIG.
A striped tissue is formed.
【０１２６】上記の液晶セルに図４に示すパルス電圧を
印加すると、上記の縞状の組織に対応した細かいドメイ
ンが発生する。また、図７（ｃ）に示すように、画素が
構成される０．３ｍｍ角の範囲において縞状の組織が十
分に細かく形成されるので、各画素における中間調の表
示が可能になる。上記のドメインの面積および数の少な
くともいずれか一方は、パルス電圧の高さＶおよび幅τ
の少なくともいずれか一方によって制御される。When the pulse voltage shown in FIG. 4 is applied to the above liquid crystal cell, fine domains corresponding to the above-mentioned striped structure are generated. Further, as shown in FIG. 7C, since the striped tissue is sufficiently finely formed in the range of 0.3 mm square in which the pixels are formed, it is possible to display halftone in each pixel. At least one of the area and / or number of the above-mentioned domains is the height V and the width τ of the pulse voltage.
Is controlled by at least one of the above.
【０１２７】それゆえ、ＦＬＣ組成物を含む本液晶セル
においては、上記の構成を採用することにより、アナロ
グ的な階調表示を容易に行うことができる。また、この
液晶セルにカラーフィルタを組み合わせれば、フルカラ
ー表示のアナログ的な階調表示も容易に行うことができ
る。Therefore, in the present liquid crystal cell containing the FLC composition, by adopting the above configuration, analog gradation display can be easily performed. Also, by combining this liquid crystal cell with a color filter, analog gradation display of full-color display can be easily performed.
【０１２８】続いて、本実施の形態を実施例４ないし７
によってさらに詳細に説明する。Next, the present embodiment will be described with reference to Examples 4 to 7.
Will be described in more detail by.
【０１２９】〔実施例４〕
本実施例に係る液晶セルは、次のようにして作製され
る。Example 4 A liquid crystal cell according to this example is manufactured as follows.
【０１３０】ガラス製の基板１・２上にそれぞれITO か
らなる電極Ｌ・Ｓを１０００Åの厚さで形成し、この上
にSiO2からなる絶縁膜３・４をスピンコート法により１
０００Åの厚さに形成する。次いで、ポリイミドからな
る配向膜５・６を５００Åの厚さに塗布して、その表面
にラビング処理を施す。The electrodes L and S made of ITO are respectively formed on the glass substrates 1 and 2 with a thickness of 1000 Å, and the insulating films 3 and 4 made of SiO 2 are formed thereon by spin coating.
Form to a thickness of 000Å. Then, alignment films 5 and 6 made of polyimide are applied to a thickness of 500 Å, and the surface thereof is subjected to rubbing treatment.
【０１３１】続いて、セルギャップが１．５μｍとなる
ように配向膜５・６にスペーサを散布し、基板１・２の
周辺部をシール剤１１で貼り合わせる。さらに、表４に
示すＦＬＣ組成物とポリマーとの混合物Ｅを電極基板９
・１０の間に真空注入法により注入した。Subsequently, spacers are scattered on the alignment films 5 and 6 so that the cell gap becomes 1.5 μm, and the peripheral portions of the substrates 1 and 2 are bonded with the sealant 11. Further, the mixture E of the FLC composition and the polymer shown in Table 4 was used as the electrode substrate 9
-Injected by the vacuum injection method during 10.
【０１３２】混合物Ｅにおけるポリマーは、光学活性体
すなわちＳ(sinister)体であり、３．０％の割合で含有
されている。このポリマーは、１つのビニル基（ＣＨ2
＝ＣＨ−）を光重合性の官能基として有しているモノマ
ーに光を照射して重合されることにより形成される側鎖
型のポリマーであり、図７（ａ）に示すように等方性構
造体（ポリマー３２）を形成し、かつ液晶性を示さな
い。The polymer in the mixture E is an optically active substance, that is, an S (sinister) substance, and is contained in a ratio of 3.0%. This polymer has one vinyl group (CH 2
= CH-) is a side chain polymer formed by irradiating light to a monomer having a photopolymerizable functional group and isotropic as shown in FIG. Forming a crystalline structure (polymer 32) and exhibiting no liquid crystallinity.
【０１３３】なお、上記のＦＬＣ組成物は、前述の実施
例１で用いたＳＥＣ−８であり、負の誘電異方性を示
す。The above FLC composition is SEC-8 used in the above-mentioned Example 1 and exhibits a negative dielectric anisotropy.
【０１３４】[0134]
【表４】 [Table 4]
【０１３５】上記のようにして作製された液晶セルにお
いて、層法線に対し垂直な方向に図７（ｃ）に示すよう
な細かい縞状の組織が形成されていることが、偏光顕微
鏡による観察で確認された。Observation by a polarization microscope shows that in the liquid crystal cell manufactured as described above, a fine striped structure as shown in FIG. 7C is formed in a direction perpendicular to the layer normal. Confirmed in.
【０１３６】また、上記の液晶セルに図４に示すパルス
電圧を印加することにより、パルス電圧の変化に対する
透過率の測定を行った。測定に際しては、幅τが一定値
（７０μsec ）であるパルス電圧を、高さ（パルス電
圧）Ｖを異ならせて印加し、そのとき得られた透過光の
強度をフォトダイオードを用いて検出した。Further, by applying the pulse voltage shown in FIG. 4 to the above liquid crystal cell, the transmittance was measured with respect to the change of the pulse voltage. In the measurement, a pulse voltage with a constant width τ (70 μsec) was applied with different heights (pulse voltages) V, and the intensity of the transmitted light obtained at that time was detected using a photodiode.
【０１３７】この結果、図８に示すように、透過率が緩
やかに変化する特性が得られ、本液晶セルにより階調表
示が可能であることが確認された。As a result, as shown in FIG. 8, it was confirmed that a characteristic in which the transmittance gradually changes was obtained, and that gray scale display was possible with the present liquid crystal cell.
【０１３８】〔実施例５〕
本実施例では、実施例４における混合物Ｅの代わりに表
４に示す混合物Ｆを用いて同様な手順で液晶セルを作製
した。混合物Ｆにおけるポリマーは、光学活性体（Ｓ
体）であり、１．５％の割合で含有されている。Example 5 In this example, a liquid crystal cell was prepared by the same procedure using the mixture F shown in Table 4 instead of the mixture E in Example 4. The polymer in the mixture F is an optically active substance (S
Body) and is contained at a rate of 1.5%.
【０１３９】このようにして作製された液晶セルを偏光
顕微鏡で観察したが、液晶層１２には、層法線に垂直な
方向に形成される縞状の組織は確認されなかった。When the liquid crystal cell thus manufactured was observed with a polarization microscope, no striped structure formed in the liquid crystal layer 12 in the direction perpendicular to the layer normal was observed.
【０１４０】次に、これらの液晶セルを１００℃に加熱
し、ＦＬＣ組成物が十分等方相を示した後に徐冷した。Next, these liquid crystal cells were heated to 100 ° C. and gradually cooled after the FLC composition exhibited a sufficiently isotropic phase.
【０１４１】この液晶セルにおいては、偏光顕微鏡での
観察により、液晶層１２に層法線に垂直な方向に細かい
縞状の組織が現れていることが確認された。In this liquid crystal cell, it was confirmed by observation with a polarization microscope that a fine striped structure appeared in the liquid crystal layer 12 in a direction perpendicular to the layer normal.
【０１４２】上記のように、混合物における光学活性を
示すポリマーの濃度が低い場合において、ＦＬＣ組成物
が等方相を示す温度まで加熱し、冷却することで縞状組
織が形成されることがわかった。As described above, it was found that when the concentration of the optically active polymer in the mixture is low, the striped texture is formed by heating the FLC composition to a temperature at which it exhibits an isotropic phase and then cooling it. It was
【０１４３】〔実施例６〕
本実施例では、実施例５における混合物Ｆの代わりに表
４に示す混合物Ｇを用いて同様な手順で液晶セルを作製
した。混合物Ｇにおけるポリマーは、ラセミ体であり、
１．５％の割合で含有されている。Example 6 In this example, a liquid crystal cell was produced by the same procedure as in Example 5, except that the mixture G shown in Table 4 was used instead of the mixture F. The polymer in mixture G is racemic,
It is contained at a rate of 1.5%.
【０１４４】このようにして作製された液晶セルを偏光
顕微鏡で観察したが、液晶層１２には、層法線に垂直な
方向に形成される縞状の組織は確認されなかった。When the liquid crystal cell thus manufactured was observed with a polarization microscope, no striped structure formed in the liquid crystal layer 12 in the direction perpendicular to the layer normal was confirmed.
【０１４５】次に、これらの液晶セルを１００℃に加熱
し、ＦＬＣ組成物が十分等方相を示した後に徐冷した。Next, these liquid crystal cells were heated to 100 ° C. and gradually cooled after the FLC composition showed a sufficiently isotropic phase.
【０１４６】この液晶セルにおいては、偏光顕微鏡での
観察により、液晶層１２に層法線に垂直な方向に細かい
縞状の組織が現れていることが確認された。In this liquid crystal cell, it was confirmed by observation with a polarization microscope that a fine striped structure appeared in the liquid crystal layer 12 in a direction perpendicular to the layer normal.
【０１４７】上記のように、混合物における非光学活性
を示すポリマーの濃度が低い場合においても、ＦＬＣ組
成物が等方相を示す温度まで加熱し、冷却することで、
ポリマーが実施例４および５のように光学活性体である
場合と同様に縞状組織が形成されることがわかった。As described above, even when the concentration of the non-optically active polymer in the mixture is low, by heating to a temperature at which the FLC composition exhibits an isotropic phase and cooling,
It was found that a striped structure was formed as in the case where the polymer was an optically active substance as in Examples 4 and 5.
【０１４８】〔実施例７〕
本実施例では、図９に示す駆動電圧を印加して上記の実
施例４で用いた液晶セルの動作を確認した。Example 7 In this example, the driving voltage shown in FIG. 9 was applied to confirm the operation of the liquid crystal cell used in Example 4 above.
【０１４９】ここでは、実施例３と同様にして駆動電圧
をパルス幅τを変化（増大）させて印加し、そのときの
液晶層１２におけるドメインの変化を観察した。この結
果、図１０（ａ）に示す明状態から、図１０（ｂ）ない
し図１０（ｆ）に示す中間状態１ないし５のように、パ
ルス幅τの変化に対応してドメインの面積が制御されて
おり、階調表示が可能であることが確認された。Here, the drive voltage was applied with the pulse width τ changed (increased) in the same manner as in Example 3, and the change of the domain in the liquid crystal layer 12 at that time was observed. As a result, the area of the domain is controlled according to the change of the pulse width τ from the bright state shown in FIG. 10A to the intermediate states 1 to 5 shown in FIGS. 10B to 10F. It has been confirmed that gradation display is possible.
【０１５０】[0150]
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１に記載
の液晶表示素子は、それぞれに電極が形成されている絶
縁性の一対の基板と、電極を覆うように基板に形成され
た配向膜と、基板間に介在された強誘電性液晶組成物を
含む液晶層と、両基板間で対向する一対の電極と液晶層
とで構成される複数の画素とを有する液晶表示素子にお
いて、液晶層が液晶分子に局所的に異なる閾値特性を与
える等方性構造体を含んでおり、かつ等方性構造体がス
メクチック層の法線と垂直な方向の縞状の組織に形成さ
れており、高さおよび幅の少なくとも一方が可変のパル
ス電圧を上記画素に印加する電圧印加手段とを備えてい
る構成である。As described above, the liquid crystal display element according to claim 1 of the present invention is formed on the substrate so as to cover the pair of insulative substrates each having an electrode formed thereon. In a liquid crystal display device having an alignment film, a liquid crystal layer containing a ferroelectric liquid crystal composition interposed between substrates, and a plurality of pixels composed of a pair of electrodes and a liquid crystal layer facing each other between the substrates, a liquid crystal layer includes isotropic structure gives a locally different threshold characteristics to the liquid crystal molecules, and have isotropic structure is formed in a stripe-like structure of the normal line perpendicular to the direction of the smectic layer , Pal with variable height and / or width
Voltage applying means for applying a bias voltage to the pixel .
【０１５１】このように、等方性構造体により、液晶層
に広範囲にわたって局所的に異なる閾値特性が与えられ
るとともに、液晶層において形成されるドメインが精細
化される。それゆえ、ドメインサイズの均一性を制御す
ることができ、かつパルス電圧の印加時にパルス高さお
よびパルス幅の少なくともいずれか一方でドメインの面
積を任意に制御することができる。また、画素に比べて
ドメインの大きさを十分細かくすることができる。As described above, the isotropic structure gives locally different threshold characteristics to the liquid crystal layer over a wide range, and finer domains are formed in the liquid crystal layer. Therefore, the uniformity of the domain size can be controlled, and the area of the domain can be arbitrarily controlled by at least one of the pulse height and the pulse width when the pulse voltage is applied. Further, the size of the domain can be made finer than that of the pixel.
【０１５２】したがって、本液晶表示素子を採用すれ
ば、実用的な階調表示を実現することができるという効
果を奏する。Therefore, when the present liquid crystal display element is adopted, there is an effect that a practical gradation display can be realized.
【０１５３】さらに、上記の液晶層がＦＬＣ組成物を含
んいるので、ＦＬＣ組成物における スメクチック層の層
間に等方性構造体が挟まれるようにして縞状の組織に形
成される。これにより、ＦＬＣ組成物におけるドメイン
を前記のように容易に制御することができる。それゆ
え、マトリクス型のＦＬＣ表示素子における実用的な階
調表示を実現することができる。 In addition, the above liquid crystal layer contains a FLC composition.
The smectic layer in the FLC composition.
A striped tissue is formed with an isotropic structure sandwiched between them.
Is made. Thereby, the domain in the FLC composition
Can be easily controlled as described above. Soreyu
A practical floor in a matrix type FLC display device
Key display can be realized.
【０１５４】また、上記等方性構造体が縞状の組織に形
成されているので、上記の等方性構造体が液晶分子に局
所的に異なる閾値特性を与えやすくなる。これにより、
液晶層において、縞状に分布する等方性構造体によっ
て、ドメインをその網状組織に応じて細かく形成するこ
とができる。[0154] Further, since the isotropic structure is formed in a stripe-like tissue, isotropic structure of the is likely given a locally different threshold characteristics to the liquid crystal molecules. This allows
In the liquid crystal layer, the isotropic structures distributed in stripes allow the domains to be finely formed according to the network structure.
【０１５５】本発明の請求項２に記載の液晶表示素子
は、上記の請求項１に記載の液晶表示素子であって、液
晶層における等方性構造体の含有量が０．１〜５重量％
であるので、縞状組織をより良好に形成することができ
る。The liquid crystal display element according to claim 2 of the present invention is the liquid crystal display element according to claim 1 , wherein the content of the isotropic structure in the liquid crystal layer is 0.1 to 5 weight. %
Therefore, the striped structure can be formed more favorably.
【０１５６】本発明の請求項３に記載の液晶表示素子
は、上記の請求項１に記載の液晶表示素子であって、等
方性構造体をなすポリマーが、少なくとも１種類の単官
能性モノマーが重合されてなる重合体であるので、上記
のような特性を有する等方性構造体を容易に得ることが
できる。The liquid crystal display device according to claim 3 of the present invention is the liquid crystal display device according to claim 1, wherein the polymer forming the isotropic structure is at least one kind of monofunctional monomer. Is a polymer obtained by polymerizing, it is possible to easily obtain an isotropic structure having the above-mentioned characteristics.
【０１５７】本発明の請求項４に記載の液晶表示素子
は、上記の請求項１に記載の液晶表示素子であって、上
記のＦＬＣ組成物において、スメクチック層はラビング
方向に屈曲するシェブロン構造をなしており、スメクチ
ック層内の液晶分子はスメクチック層が屈曲する側に向
かって基板の表面に対して傾斜するように同一のプレチ
ルト角が付与されている。スメクチック層における基板
の近傍の液晶分子は、基板とスメクチックとの界面の影
響を受けるので動かないかあるいは僅かしか動かない。
このため、スメクチック層において動くのは界面近傍の
領域以外の液晶分子となり、スイッチング速度を高める
ことができる。それゆえ、応答性の高いＦＬＣ表示素子
を提供することができる。The liquid crystal display element according to claim 4 of the present invention is the liquid crystal display element according to claim 1 , wherein the smectic layer has a chevron structure bent in the rubbing direction. The liquid crystal molecules in the smectic layer are provided with the same pretilt angle so as to be inclined with respect to the surface of the substrate toward the side where the smectic layer is bent. The liquid crystal molecules near the substrate in the smectic layer do not move or move only slightly due to the influence of the interface between the substrate and the smectic.
Therefore, liquid crystal molecules other than the region near the interface move in the smectic layer, and the switching speed can be increased. Therefore, a highly responsive FLC display element can be provided.
【０１５８】本発明の請求項５に記載の液晶表示素子
は、上記の請求項１に記載の液晶表示素子であって、上
記のＦＬＣ組成物が、極小値を有する電圧−メモリパル
ス幅曲特性を示すように負の誘電異方性を有している。
これにより、パルス幅を一定にするとき、高電圧側の非
スイッチング領域を用いれば、非スイッチング状態（保
持状態）の安定度が高くなる。この結果、光の漏れが少
なくなり、コントラストを高めることができる。The liquid crystal display element according to claim 5 of the present invention is the liquid crystal display element according to claim 1 above, wherein the FLC composition has a minimum voltage-memory pulse width bending characteristic. Has a negative dielectric anisotropy.
As a result, when the pulse width is kept constant, the stability of the non-switching state (holding state) is increased by using the high-voltage side non-switching region. As a result, light leakage is reduced and the contrast can be enhanced.
【０１５９】[0159]
【０１６０】このような液晶表示装置では、パルス電圧
が印加されると、等方性構造体（縞状の組織）により精
細化されたドメインが発生する。また、液晶層の閾値特
性が等方性構造体により局所的に異なるので、電圧印加
手段により印加されるパルス電圧の幅または高さを大き
くしていくと、ドメインの面積が増大するかあるいはド
メインの数が増加する。このとき、スイッチング領域
（ドメイン）が、等方性構造体により規則性を帯びて広
範囲にわたって均一に広がる。In such a liquid crystal display device, when a pulse voltage is applied, refined domains are generated by the isotropic structure (striped structure). Further, since the threshold characteristics of the liquid crystal layer are locally different depending on the isotropic structure, increasing the width or height of the pulse voltage applied by the voltage applying means increases the area of the domain or the domain. Increase in number. At this time, the switching region (domain) is regularly distributed by the isotropic structure and spreads uniformly over a wide range.
【０１６１】したがって、本液晶表示装置を採用すれ
ば、パルス電圧の印加により容易に階調表示を制御する
ことができるという効果を奏する。Therefore, if the present liquid crystal display device is adopted, there is an effect that gradation display can be easily controlled by applying a pulse voltage.
【０１６２】本発明の液晶表示素子の製造方法は、それ
ぞれに電極が形成されるとともに、その電極を覆うよう
に配向膜が形成された絶縁性の一対の基板を対向させて
貼り合わせ、両基板間に強誘電性液晶相を示す液晶組成
物および少なくとも１種類の単官能性モノマーが混合さ
れてなる混合物を充填した後に、この混合物に光を照射
することにより上記単官能性モノマーを重合させるとと
もに、上記混合物に光を照射する際の温度を上記液晶組
成物がネマチック相または等方相を示す温度に設定し、
光を照射した後、上記混合物を冷却する手順を含んでい
る。[0162] manufacturing process of the liquid crystal display device of the present invention, together with the electrode is formed on each, bonded to an alignment film are opposed to the pair of insulating substrate which is formed to cover the electrodes, both A liquid crystal composition exhibiting a ferroelectric liquid crystal phase and a mixture of at least one monofunctional monomer are filled between the substrates, and the mixture is irradiated with light to polymerize the monofunctional monomer. At the same time, the temperature when irradiating the mixture with light is set to a temperature at which the liquid crystal composition exhibits a nematic phase or an isotropic phase,
After irradiating with light, the procedure includes cooling the mixture.
【０１６３】これにより、重合の結果生成されたポリマ
ーにおける各分子が、ランダムに分布することにより等
方性構造体を形成する。その等方性構造体が液晶分子に
局所的な閾値特性を付与し易くするので、ドメインサイ
ズの均一性を制御することができ、かつパルス電圧の印
加時にドメインの面積を任意に制御することができる。
また、複雑な手順が必要ないことから、比較的簡単に液
晶表示素子を製造することができる。As a result, each molecule in the polymer produced as a result of the polymerization is randomly distributed to form an isotropic structure. Since the isotropic structure facilitates giving a local threshold characteristic to liquid crystal molecules, it is possible to control the uniformity of domain size, and it is possible to arbitrarily control the area of the domain when a pulse voltage is applied. it can.
Moreover, since a complicated procedure is not required, the liquid crystal display device can be manufactured relatively easily.
【０１６４】したがって、本製造方法を採用すれば、実
用的な階調表示を実現する液晶表示素子を容易に得るこ
とができるという効果を奏する。Therefore, if this manufacturing method is adopted, there is an effect that it is possible to easily obtain a liquid crystal display element which realizes a practical gradation display.
【０１６５】また、混合物に光を照射する際の温度を液
晶組成物がネマチック相または等方相を示す温度に設定
するので、単官能性モノマーがスメクチック層で配向し
たまま重合することなく等方性構造体が形成される。[0165] Further, since the liquid crystal composition temperature at the time of irradiating light to the mixture is set to a temperature exhibiting a nematic phase or isotropic phase, isotropic without monofunctional monomer is polymerized while oriented in the smectic layers A sexual structure is formed.
【０１６６】さらに、光を照射した後の混合物を冷却す
るので、等方性構造体を容易に縞状に分布させることが
できる。 Furthermore, since the mixture after being irradiated with light is cooled, the isotropic structures can be easily distributed in stripes.
【０１６７】本発明の液晶表示素子の製造方法は、それ
ぞれに電極が形成されるとともに、その電極を覆うよう
に配向膜が形成された絶縁性の一対の基板を対向させて
貼り合わせ、両基板間に強誘電性液晶相を示す液晶組成
物および少なくとも１種類の単官能性モノマーが混合さ
れてなる混合物を充填した後に、上記液晶組成物がネマ
チック相を示す温度または等方相を示す温度にて上記混
合物に光を照射することにより上記単官能性モノマーを
重合させてから冷却し、さらに上記混合物を、上記液晶
組成物が等方相を示す温度にまで加熱する手順を含んで
いる。[0167] manufacturing process of the liquid crystal display device of the present invention, together with the electrode is formed on each, bonded to an alignment film are opposed to the pair of insulating substrate which is formed to cover the electrodes, both The temperature at which the liquid crystal composition exhibits a nematic phase or an isotropic phase after filling a mixture of a liquid crystal composition exhibiting a ferroelectric liquid crystal phase and at least one kind of monofunctional monomer between the substrates. In order to polymerize the monofunctional monomer by irradiating the mixture with light, the mixture is cooled, and then the mixture is heated to a temperature at which the liquid crystal composition exhibits an isotropic phase.
【０１６８】上記の製造方法では、両基板間に充填され
た混合物に光を照射後に冷却してから、混合物を液晶組
成物が等方相を示す温度にまで再加熱することにより、
等方性構造体を縞状に分布させることができる。このよ
うな等方性構造体によれば、単官能性モノマーが低濃度
の場合でも、確実に等方性構造体を縞状組織に形成する
ことができる。それゆえ、ドメインサイズの均一性を制
御することができ、かつパルス電圧の印加時にドメイン
の面積を任意に制御することができる。In the above manufacturing method, the mixture filled between the substrates is irradiated with light, cooled, and then reheated to a temperature at which the liquid crystal composition exhibits an isotropic phase.
The isotropic structures can be distributed in stripes. According to such an isotropic structure, the isotropic structure can be reliably formed in a striped structure even when the concentration of the monofunctional monomer is low. Therefore, the uniformity of the domain size can be controlled, and the area of the domain can be arbitrarily controlled when the pulse voltage is applied.
【０１６９】したがって、本製造方法を採用すれば、低
濃度の単官能性モノマーを用いても、実用的な階調表示
を実現する液晶表示素子を容易に得ることができるとい
う効果を奏する。Therefore, if this manufacturing method is adopted, it is possible to easily obtain a liquid crystal display element that realizes a practical gradation display even when a low-concentration monofunctional monomer is used.
【０１７０】本発明の液晶表示素子の製造方法は、それ
ぞれに電極が形成されるとともに、その電極を覆うよう
に配向膜が形成された絶縁性の一対の基板を対向させて
貼り合わせ、両基板間に強誘電性液晶相を示す液晶組成
物およびこの液晶組成物の液晶分子に局所的に異なる閾
値特性を与える等方性構造体が混合されてなる混合物を
充填し、上記等方性構造体として上記液晶組成物との混
合によってスメクチック層の法線と垂直な方向の縞状の
組織に形成される等方性構造体を用いる手順を含んでい
る。[0170] manufacturing process of the liquid crystal display device of the present invention, together with the electrode is formed on each, bonded to an alignment film are opposed to the pair of insulating substrate which is formed to cover the electrodes, both A liquid crystal composition exhibiting a ferroelectric liquid crystal phase between substrates and a mixture formed by mixing isotropic structures that give locally different threshold characteristics to liquid crystal molecules of the liquid crystal composition are filled with the above-mentioned isotropic structure. The procedure includes the use of an isotropic structure as a body, which is formed into a striped structure in a direction perpendicular to the normal to the smectic layer by mixing with the above liquid crystal composition.
【０１７１】また、本発明の製造方法では、両基板間で
モノマーを重合させることによって等方性構造体を形成
する必要がないので、その重合における加熱および光の
照射によって液晶組成物を科学変化させることはない。
加えて、等方性構造体を形成する工程が液晶表示素子の
製造工程と独立するので、液晶表示素子の製造を簡素化
することができる。Further, in the production method of the present invention, since it is not necessary to form an isotropic structure by polymerizing a monomer between both substrates, the liquid crystal composition is chemically changed by heating and light irradiation in the polymerization. There is nothing to do.
In addition, since the process of forming the isotropic structure is independent of the manufacturing process of the liquid crystal display element, the manufacturing of the liquid crystal display element can be simplified.
【０１７２】したがって、本製造方法を採用すれば、請
求項７に記載の製造方法に比べて、実用的な階調表示を
実現する液晶表示素子を高品位かつ容易に得ることがで
きるという効果を奏する。Therefore, when this manufacturing method is adopted, it is possible to obtain a liquid crystal display element which realizes a practical gradation display with high quality and easily, as compared with the manufacturing method described in claim 7. Play.
【０１７３】そして、液晶組成物としてＦＬＣ組成物を
用いているため、等方性構造体がＦＬＣ組成物における
スメクチック層の層間に挟まれるようにして縞状の組織
に形成される。これにより、ＦＬＣ組成物におけるドメ
インを前記のように容易に制御することができる。 Then, the FLC composition was used as the liquid crystal composition.
Since the isotropic structure is used in the FLC composition,
Striped texture as if sandwiched between layers of smectic layers
Is formed. This allows the domain in the FLC composition to
The in can be easily controlled as described above.
【０１７４】また、上記等方性構造体として上記液晶組
成物との混合によって縞状の組織に形成される等方性構
造体を用いるので、液晶層におけるドメインを、縞状に
分布した等方性構造体に応じて細かく形成することがで
きる。[0174] Further, since use of the isotropic structure formed in a stripe-like tissue by mixing with the liquid crystal composition as the isotropic structure, the domains in the liquid crystal layer, distributed in stripes isotropic It can be finely formed according to the flexible structure.
【０１７５】本発明の製造方法においては、上記等方性
構造体として少なくとも１種類の単官能性モノマーが重
合されてなる重合体を用いるので、このポリマーにおい
ては、各分子がランダムに分布することにより等方性構
造体が容易に形成される。このような等方性構造体によ
って液晶に局所的な閾値特性が付与されるので、ドメイ
ンサイズの均一性を制御することができ、かつパルス電
圧の印加時にドメインの面積を任意に制御することがで
きる。[0175] In the production method of the present invention uses at least one monofunctional monomer is formed by polymerizing polymer as above Symbol isotropic structure, in the polymer, each molecule randomly distributed As a result, the isotropic structure is easily formed. Since such a isotropic structure imparts a local threshold characteristic to the liquid crystal, it is possible to control the uniformity of the domain size, and it is possible to arbitrarily control the area of the domain when the pulse voltage is applied. it can.
【０１７６】本発明では、上記混合物を、上記両基板間
に充填した後に上記液晶組成物が等方相を示す温度にま
で加熱するので、等方性構造体（ポリマー）が低濃度で
あるような、縞状組織が形成されにくい場合でも、等方
性構造体を縞状に分布させることができる。 In the present invention , since the liquid crystal composition is heated to a temperature at which the liquid crystal composition exhibits an isotropic phase after the mixture is filled between the both substrates, the isotropic structure (polymer) may have a low concentration. Do, even if the striped structure is not easily formed, Ru can distribute isotropic structure in stripes.
【０１７７】本発明では、上記混合物に、０．１〜３重
量％の光重合開始剤を添加することが好ましい。これに
よれば、開始剤が少なすぎると反応が良好に開始しない
し、開始剤が多すぎるとその分解物が不純物として残留
するため、上記範囲の光重合開始剤を添加することで、
良好な反応を生じさせることができる。In the present invention , it is preferable to add 0.1 to 3% by weight of a photopolymerization initiator to the above mixture. According to this, the reaction does not start well when the amount of the initiator is too small, and the decomposed product thereof remains as an impurity when the amount of the initiator is too large, and therefore, by adding the photopolymerization initiator in the above range,
A good reaction can occur.
【図１】本発明の実施の一形態に係る液晶セルの構成を
示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal cell according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１の液晶セルにおける電極および電極ドライ
バの構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a configuration of an electrode and an electrode driver in the liquid crystal cell of FIG.
【図３】図１の液晶セルに印加されるパルス電圧の電圧
−メモリパルス幅特性を示すグラフである。3 is a graph showing a voltage-memory pulse width characteristic of a pulse voltage applied to the liquid crystal cell of FIG.
【図４】図１の液晶セルの動作特性を測定する際に印加
されるパルス電圧の波形を示す波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram showing a waveform of a pulse voltage applied when measuring the operating characteristics of the liquid crystal cell of FIG.
【図５】図１の液晶セルにおいてシェブロン構造をなす
スメクチック層を示す説明図である。5 is an explanatory diagram showing a smectic layer having a chevron structure in the liquid crystal cell of FIG.
【図６】図５のスメクチック層における液晶分子の配向
状態を示す説明図である。6 is an explanatory diagram showing an alignment state of liquid crystal molecules in the smectic layer of FIG.
【図７】図１の液晶セルにおいて生成されるポリマー、
スメクチック層構造をなす液晶層およびその液晶層にお
いて上記のポリマーにより形成される縞状組織を示す説
明図である。7 is a polymer produced in the liquid crystal cell of FIG. 1,
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a liquid crystal layer having a smectic layer structure and a striped structure formed of the polymer in the liquid crystal layer.
【図８】本発明の実施例１に係る液晶セルにおいて測定
されたパルス電圧−透過率特性を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing pulse voltage-transmittance characteristics measured in the liquid crystal cell according to Example 1 of the present invention.
【図９】本発明の実施例３に係る液晶セルに印加される
駆動電圧の波形を示す波形図である。FIG. 9 is a waveform diagram showing a waveform of a drive voltage applied to a liquid crystal cell according to a third embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の実施例３に係る液晶セルにおいて図
９の駆動電圧を印加した結果として観測されたパルス幅
に応じたドメインの変化を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a change in domain according to the pulse width observed as a result of applying the drive voltage of FIG. 9 in the liquid crystal cell according to the third embodiment of the present invention.
【図１１】通常のＦＬＣ組成物におけるドメインの変化
を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing changes in domains in a normal FLC composition.
【図１２】３次元網状構造体を含む従来の液晶表示素子
におけるドメインの変化を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing changes in domains in a conventional liquid crystal display device including a three-dimensional network structure.
１・２ 基板 ５・６ 配向膜 ９・１０ 電極基板 １２ 液晶層 ２１ 行電極ドライバ（電圧印加手段） ２２ 列電極ドライバ（電圧印加手段） ３１ スメクチック層 ３２ ポリマー（等方性構造体） Ｌ・Ｓ 電極 1.2 substrate 5.6 Alignment film 9/10 electrode substrate 12 Liquid crystal layer 21 row electrode driver (voltage application means) 22 column electrode driver (voltage application means) 31 Smectic layer 32 Polymer (isotropic structure) L / S electrode
フロントページの続き (72)発明者 向殿 充浩 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 酒匂 禎裕 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−248489（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−168162（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−160818（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−341271（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−194635（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−36169（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−281966（ＪＰ，Ａ)Continued front page (72) Inventor Mitsuhiro Mukoden 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Within Sharp Corporation (72) Inventor Sakayu Sadahiro 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Within Sharp Corporation (56) Reference JP-A-7-248489 (JP, A) JP-A-7-168162 (JP, A) JP-A-6-160818 (JP, A) JP-A-5-341127 (JP, A) JP-A-6-194635 (JP, A) JP-A-8-36169 (JP, A) JP-A-6-281966 (JP, A)
Claims (5)
の一対の基板と、上記電極を覆うように上記基板に形成
された配向膜と、上記基板間に介在された強誘電性液晶
組成物を含む液晶層と、上記両基板間で対向する一対の
上記電極と上記液晶層とで構成される複数の画素とを有
する液晶表示素子において、 上記液晶層が液晶分子に局所的に異なる閾値特性を与え
る等方性構造体を含んでおり、かつ上記等方性構造体が
スメクチック層の法線と垂直な方向の縞状の組織に形成
されており、高さおよび幅の少なくとも一方が可変のパ
ルス電圧を上記画素に印加する電圧印加手段とを備えて
いることを特徴とする液晶表示素子。1. A pair of insulative substrates each having electrodes formed thereon, an alignment film formed on the substrates so as to cover the electrodes, and a ferroelectric liquid crystal composition interposed between the substrates. In a liquid crystal display device having a liquid crystal layer containing a liquid crystal layer, and a plurality of pixels composed of the pair of electrodes facing each other between the substrates and the liquid crystal layer, the liquid crystal layer has locally different threshold characteristics for liquid crystal molecules. And the isotropic structure is formed in a striped structure in a direction perpendicular to the normal of the smectic layer, and at least one of height and width is variable. Pa
A liquid crystal display device, comprising: a voltage applying unit that applies a loose voltage to the pixel .
含有量が０．１〜５重量％であることを特徴とする請求
項１に記載の液晶表示素子。2. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the content of the isotropic structure in the liquid crystal layer is 0.1 to 5% by weight.
単官能性モノマーが重合されてなる重合体であることを
特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。3. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the isotropic structure is a polymer obtained by polymerizing at least one kind of monofunctional monomer.
クチック層はラビング方向に屈曲するシェブロン構造を
なしており、上記スメクチック層内の液晶分子は上記ス
メクチック層が屈曲する側に向かって上記基板の表面に
対して傾斜するように同一のプレチルト角が付与されて
いることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。4. In the ferroelectric liquid crystal composition, the smectic layer has a chevron structure which bends in the rubbing direction, and the liquid crystal molecules in the smectic layer have a chevron structure of the substrate toward the side where the smectic layer bends. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the same pretilt angle is provided so as to be inclined with respect to the surface.
リパルス幅曲線が極小値を有するように負の誘電異方性
を有していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表
示素子。5. The liquid crystal according to claim 1, wherein the ferroelectric liquid crystal composition has a negative dielectric anisotropy so that the voltage-memory pulse width curve has a minimum value. Display element.
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|---|---|---|---|
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