JPH09152609A - Liquid crystal display device - Google Patents
Liquid crystal display deviceInfo
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- JPH09152609A JPH09152609A JP30961395A JP30961395A JPH09152609A JP H09152609 A JPH09152609 A JP H09152609A JP 30961395 A JP30961395 A JP 30961395A JP 30961395 A JP30961395 A JP 30961395A JP H09152609 A JPH09152609 A JP H09152609A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広視野角特性を有する表示装置の応答速度の
改善、および各絵素ごとの軸対称配置の経時安定性を増
加させること。
【解決手段】 各絵素32内で、基板20および21の
表面に垂直な軸に沿って、液晶分子が軸対称配置した液
晶セル15を有する液晶表示素子であって、一対の基板
20および21間に挟まれた液晶層の厚さdが、0.5
μm以上4.0μm以下の液晶表示素子。
(57) Abstract: To improve the response speed of a display device having a wide viewing angle characteristic and to increase the temporal stability of an axisymmetric arrangement for each picture element. A liquid crystal display element having a liquid crystal cell (15) in which liquid crystal molecules are axially symmetrically arranged in each picture element (32) along an axis perpendicular to the surfaces of the substrates (20, 21). The thickness d of the liquid crystal layer sandwiched between is 0.5
A liquid crystal display device having a size of from μm to 4.0 μm.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、現在、TNモード
の液晶表示素子で問題となっている視角特性を改善する
液晶表示素子に関する。液晶表示素子は、その低消費電
力特性のため携帯用の表示素子、例えば、パソコン、ワ
ープロなどに使用されている。これらの機器では、ライ
ン数、画面サイズの増加が熱心に検討されている。この
場合、ライン当たり、又は、絵素当たりの選択時間が短
くなり、液晶素子として高速で動作できる素子が必要に
なっている。本発明は、高速、かつ広視角特性を生かし
て、高精細および大型LCDの分野で使用できる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device that improves the viewing angle characteristics that are currently a problem in TN mode liquid crystal display devices. Liquid crystal display devices are used in portable display devices such as personal computers and word processors because of their low power consumption characteristics. Increasing the number of lines and screen size of these devices are being enthusiastically studied. In this case, the selection time per line or pixel is shortened, and an element capable of operating at high speed is required as a liquid crystal element. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the fields of high-definition and large-sized LCDs by utilizing the characteristics of high speed and wide viewing angle.
【0002】[0002]
【従来の技術】以下で、従来の広視角技術を説明する。
液晶の配向状態を改善して、液晶表示素子の視角特性を
改良するためには、絵素内で少なくとも2方向以上の方
向に液晶分子を配向させることが必要である。2. Description of the Related Art A conventional wide viewing angle technique will be described below.
In order to improve the alignment state of the liquid crystal and the viewing angle characteristics of the liquid crystal display element, it is necessary to align the liquid crystal molecules in at least two directions within the picture element.
【0003】図6(a)〜(f)を参照して、少なくと
も2方向以上に液晶分子を配向させた液晶セルと、TN
モードの液晶セルとの比較を行う。図6(a)〜(c)
に示すように、高分子壁7で液晶層8を覆い、かつ2方
向以上に配向した液晶セルでは、基板外部の駆動回路1
1によって液晶層に電圧を印加する場合に、図6(b)
に示す中間状態において、一つの絵素内でそれぞれ異な
る方向に液晶分子9が立ち上がってくる。この配向によ
り、AおよびB両方向から見た場合の液晶分子の見かけ
上の光線透過率が平均化される。その結果、A、B両方
向からの光の透過率が等しくなり、視角特性が図6
(e)のTNモードに比べて改善される。Referring to FIGS. 6A to 6F, a liquid crystal cell in which liquid crystal molecules are aligned in at least two directions and a TN
Compare with the liquid crystal cell of the mode. 6 (a) to 6 (c)
In the liquid crystal cell in which the liquid crystal layer 8 is covered with the polymer wall 7 and is oriented in two or more directions as shown in FIG.
6 (b) when a voltage is applied to the liquid crystal layer in accordance with FIG.
In the intermediate state shown in, the liquid crystal molecules 9 rise in different directions in one picture element. This orientation averages the apparent light transmittance of the liquid crystal molecules when viewed from both the A and B directions. As a result, the transmittances of light from both A and B directions become equal, and the viewing angle characteristics are shown in FIG.
It is improved as compared with the TN mode of (e).
【0004】広視角モードの具体例として、以下に示す
ものがある。The following is a specific example of the wide viewing angle mode.
【0005】液晶セル内に高分子壁を有し、偏光板を
要さず、しかも配向処理を不要とするものとして、液晶
の複屈折率を利用し、透明または白濁状態を電気的にコ
ントロールする方法が提案されている。この方法は、基
本的には液晶分子の常光屈折率と支持媒体の屈折率とを
一致させ、電圧を印加して液晶の配向が揃うときには、
透明状態を表示し、電圧無印加時には、液晶分子の配向
の乱れによる光散乱状態を表示するものである。As a liquid crystal cell having a polymer wall which does not require a polarizing plate and does not require an alignment treatment, the birefringence of the liquid crystal is utilized to electrically control the transparent or cloudy state. A method has been proposed. This method basically matches the ordinary refractive index of the liquid crystal molecules with the refractive index of the support medium, and when a voltage is applied to align the liquid crystals,
The transparent state is displayed, and the light scattering state due to the disorder of the alignment of the liquid crystal molecules is displayed when no voltage is applied.
【0006】提案されている方法としては、液晶と、光
又は熱硬化性樹脂とを混合し、その後、樹脂を硬化する
ことにより液晶を析出させ樹脂中に液晶滴を形成させる
方法が、特開昭61−502128号公報に開示されて
いる。さらに、液晶表示素子と、互いに直交する偏光板
とを組み合わせた広視野角モードの表示素子が特開平4
−338923号公報、特開平4−212928号公報
に開示されている。As a proposed method, a method of mixing liquid crystal and a light or thermosetting resin and then curing the resin to deposit the liquid crystal to form liquid crystal droplets in the resin is known. It is disclosed in JP-A-61-502128. Further, a wide viewing angle mode display element in which a liquid crystal display element and polarizing plates which are orthogonal to each other are combined is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4 (1999) -1999.
No. 338923 and Japanese Patent Laid-Open No. 4-212928.
【0007】非散乱型で偏光板を用い液晶セルの視角
特性を改善する方法として、特開平5−27242号公
報に、液晶と光硬化性樹脂との混合物から、相分離によ
り液晶と高分子材料の複合材料を作製する方法が開示さ
れている。この方法では、生成した高分子体により、液
晶ドメインの配向状態が乱されランダムな状態になる。
その結果、電圧印加時に個々のドメインで液晶分子の立
ち上がる方向が異なり、△n×dの値が平均化され、各
方向から見た見かけ上の透過率が等しくなる。したがっ
て、この方法では、中間調状態での視角特性が改善され
るのである。As a method for improving the viewing angle characteristics of a liquid crystal cell using a non-scattering type polarizing plate, Japanese Patent Laid-Open No. 27242/1993 discloses a liquid crystal and a polymer material by phase separation from a mixture of liquid crystal and a photocurable resin. A method of making the composite material is disclosed. In this method, the produced polymer material disturbs the alignment state of the liquid crystal domain, resulting in a random state.
As a result, the rising directions of the liquid crystal molecules are different in each domain when a voltage is applied, the values of Δn × d are averaged, and the apparent transmittance seen from each direction becomes equal. Therefore, this method improves the viewing angle characteristics in the halftone state.
【0008】最近、本発明者らは、光重合時にホトマ
スクなどを用いて光制御することにより、液晶分子を絵
素領域内で軸対称状の配向状態(渦巻き状など)にし
た。この液晶分子を電圧で制御することにより、液晶分
子の渦巻き状配向が、ホメオトロピック状態に変化する
ように動作をし、視角特性を著しく改善させた液晶表示
素子を特開平7−120728号公報に開示している。Recently, the present inventors have made the liquid crystal molecules in an axially symmetrical orientation state (such as a spiral shape) in the pixel region by performing light control using a photomask or the like during photopolymerization. By controlling the liquid crystal molecules with a voltage, the spiral alignment of the liquid crystal molecules operates so as to change to a homeotropic state, and a liquid crystal display element with significantly improved viewing angle characteristics is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-120728. Disclosure.
【0009】さらに、本発明者らは、結晶性高分子で
あって、かつ球晶構造を有する軸対称な配向規制力を基
板表面に生かした広視角表示モードの液晶表示素子を特
開平6−308496号公報に開示している。Further, the inventors of the present invention have disclosed a liquid crystal display element in a wide viewing angle display mode, which is a crystalline polymer and which utilizes an axially symmetric alignment control force having a spherulite structure on the substrate surface. It is disclosed in Japanese Patent No. 308496.
【0010】また、基板上に配向膜を塗布し、ラビン
グなどの配向処理を行わず、液晶分子をランダム方向に
配向させる方法が特開平6−194655号公報に報告
されている。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 6-194655 discloses a method in which an alignment film is applied on a substrate and alignment treatment such as rubbing is not performed, and liquid crystal molecules are aligned in random directions.
【0011】絵素を複数の領域に分け、それぞれの配
向状態が、相互の領域の視角特性を互いに補償しあうよ
うに液晶分子を配列させた方法が、特開昭57−186
735号公報に開示されている。A method in which picture elements are divided into a plurality of regions and liquid crystal molecules are arranged so that their respective alignment states mutually compensate for the viewing angle characteristics of the respective regions is disclosed in JP-A-57-186.
No. 735 is disclosed.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上記にあげた広視角
表示用液晶表示素子は、TNモードをベースにしてお
り、液晶セルの厚さが4.5〜6μmで作製され、応答
速度は40ms程度(τd+τr)である。したがって、
高精細化されたLCD用としては応答速度に問題があ
る。The liquid crystal display element for wide viewing angle display described above is based on the TN mode, is manufactured with a liquid crystal cell thickness of 4.5 to 6 μm, and has a response speed of about 40 ms. (Τ d + τ r ). Therefore,
There is a problem in response speed for high definition LCDs.
【0013】上記に示したような、液晶と光硬化性樹
脂から軸対称配向を形成させる方法では、軸対称配向を
安定させる光硬化性樹脂の硬化反応前の状態において、
軸対称配向の経時変化(時間とともに軸対称配向から他
の配向状態に変化する。)が起こる。したがって、工業
的に軸対称配向を作製する場合、軸対称配向操作と硬化
反応による配向安定化処理との間で、時間を置くことが
できず、製造装置に制約が加わる。In the method for forming the axially symmetric alignment from the liquid crystal and the photocurable resin as described above, in the state before the curing reaction of the photocurable resin for stabilizing the axially symmetric alignment,
The time-dependent change of the axisymmetric orientation (change from the axisymmetric orientation to another orientation state with time) occurs. Therefore, when industrially producing an axially symmetric orientation, it is not possible to set a time between the axially symmetric orientation operation and the orientation stabilization treatment by the curing reaction, which imposes restrictions on the manufacturing apparatus.
【0014】また、基板上の配向処理により軸対称配向
を形成させるの方法では、室温保存状態においても、
軸対称配向が他の配向状態に変化しする。すなわち軸対
称性の安定性が悪い。Further, in the method of forming the axially symmetric orientation by the orientation treatment on the substrate, even in the storage state at room temperature,
The axisymmetric orientation changes to another orientation state. That is, the stability of axial symmetry is poor.
【0015】上記問題点を鑑み、本発明者らは、液晶セ
ル構造、応答速度、および軸対称配向の安定性について
鋭意検討した。本発明は、高速応答を有し、かつ安定な
軸対称配向を有する広視角モードの液晶表示素子を提供
することを目的とする。In view of the above problems, the present inventors have diligently studied the liquid crystal cell structure, the response speed, and the stability of the axisymmetric alignment. It is an object of the present invention to provide a wide viewing angle mode liquid crystal display device having a fast response and a stable axially symmetric orientation.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、一対の透光性基板と、該一対の透光性基板に挟持さ
れた液晶層とを有する液晶セルを包含する液晶表示素子
であって、該一対の透光性基板は該液晶層に面する側に
透光性電極を有し、該液晶セルは、該透光性基板の平面
方向でマトリクス状に配列された複数の絵素を有してお
り、該液晶セルは、配向手段を有しており、該配向手段
は、該複数の絵素の各絵素内において、該液晶層の液晶
分子を、該透光性基板の表面に垂直な軸を中心に、軸対
称配向させ、該液晶層の厚さが、0.5μm以上4.0
μm以下の範囲にある液晶表示素子であり、そのことに
より上記目的が達成される。。A liquid crystal display element of the present invention is a liquid crystal display element including a liquid crystal cell having a pair of translucent substrates and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of translucent substrates. The pair of translucent substrates have translucent electrodes on the side facing the liquid crystal layer, and the liquid crystal cell has a plurality of pictures arranged in a matrix in the plane direction of the translucent substrate. The liquid crystal cell has an aligning means, and the aligning means arranges liquid crystal molecules of the liquid crystal layer in each of the plurality of picture elements in the transparent substrate. The liquid crystal layer has an axially symmetric orientation centered on an axis perpendicular to the surface of the liquid crystal and has a thickness of 0.5 μm or more and 4.0 or more.
The liquid crystal display device is in the range of μm or less, and the above object is achieved thereby. .
【0017】ある実施の形態では、前記複数の絵素内の
前記液晶層の△n×d(△nは液晶分子の複屈折率、d
は該液晶層の厚さ)の値が、300nm以上650nm
以下である。In one embodiment, Δn × d (Δn is a birefringence index of liquid crystal molecules, d of the liquid crystal layer in the plurality of picture elements.
Is the thickness of the liquid crystal layer) is 300 nm or more and 650 nm
It is as follows.
【0018】他の実施の形態では、前記複数の絵素内の
前記液晶層の、前記一対の透光性基板の一方から他方に
至るまでの液晶分子のねじれ角が、45°以上150°
以下の範囲にある。In another embodiment, a twist angle of liquid crystal molecules in the liquid crystal layers in the plurality of picture elements from one of the pair of transparent substrates to the other is 45 ° or more and 150 °.
It is in the following range.
【0019】さらに他の実施の形態では、前記液晶層の
液晶材料に、少なくともCl系の液晶化合物が含まれて
いる。さらに他の実施の形態では、前記配向手段が、前
記複数の絵素の間に形成された配向壁である。In still another embodiment, the liquid crystal material of the liquid crystal layer contains at least a Cl-based liquid crystal compound. In yet another embodiment, the alignment means is an alignment wall formed between the plurality of picture elements.
【0020】さらに他の実施の形態では、前記複数の絵
素の間にさらに高分子壁が形成されている。In still another embodiment, a polymer wall is further formed between the plurality of picture elements.
【0021】さらに他の実施の形態では、前記配向手段
が、該一対の透光性電極上に形成された、軸対称状の細
溝を有する配向膜である。In still another embodiment, the alignment means is an alignment film formed on the pair of translucent electrodes and having axially symmetrical fine grooves.
【0022】さらに他の実施の形態では、前記配向壁
が、垂直配向性を有している。In still another embodiment, the alignment wall has a vertical alignment property.
【0023】以下、作用について説明する。The operation will be described below.
【0024】本発明のおける液晶表示素子は、絵素内で
液晶分子が基板表面に垂直な軸に対して軸対称配置させ
た広視角特性を有する液晶表示素子であり、液晶セルの
厚さが薄いため、応答速度が速く、かつ軸対称の液晶分
子の配置が経時変化に対して安定である。The liquid crystal display element according to the present invention is a liquid crystal display element having wide viewing angle characteristics in which liquid crystal molecules are arranged in the picture element in axial symmetry with respect to an axis perpendicular to the substrate surface. Since it is thin, the response speed is fast, and the arrangement of the axisymmetric liquid crystal molecules is stable against changes over time.
【0025】[0025]
【実施の形態】以下に本発明の実施の形態を示すが、本
発明はこれらに限定されるものではない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited thereto.
【0026】(実施の形態1〜4、および比較例1〜
3)図1に示すように、ITO層(酸化インジュウムお
よび酸化スズの混合物、厚さ150nm(1500
Å))からなる透光性共通電極18および透光性絵素電
極22をそれぞれ有する1.1mm厚の2枚のガラス基
板20および21を用いる。なお、絵素電極22は、基
板21上でマトリクス状に配列されている。この透光性
電極18および22は、基板外部の駆動回路に電気的に
接続されるが、駆動回路は、公知の駆動回路が利用でき
る。一方の透光性基板上に、透光性電極と基板外部の駆
動回路とを電気的に接続するTFTを設ける。TFT
(不図示)基板21上にOMR−83(東京応化社製)
レジストを用いて、図1(a)および(b)に示す構造
を有する配向壁24を作製した。このとき、配向壁24
の高さが、基板間の距離(液晶層の厚さ)の2/3より
も高いと、上下基板間の間隙が埋まり、液晶と光硬化性
樹脂との混合物を注入することが困難になるので、配向
壁24の高さを、各実施例の液晶層の厚さの2/3以下
になるように設定した。この配向壁24は、基板上の絵
素に相当する部分32の間に形成する。なお、この配向
壁24は、壁の表面で液晶分子を垂直に配向させる性質
(垂直配向性)を有することが好ましい。作製した2枚
の基板を使用しXμmのスペーサー(不図示)によりガ
ラス基板20および21の距離を保たせることにより、
それぞれ基板間距離が異なるセル15を構成した。(Embodiments 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 1)
3) As shown in FIG. 1, ITO layer (mixture of indium oxide and tin oxide, thickness 150 nm (1500
Two 1.1 mm-thick glass substrates 20 and 21 each having a transparent common electrode 18 and a transparent pixel electrode 22 made of Å)) are used. The pixel electrodes 22 are arranged in a matrix on the substrate 21. The translucent electrodes 18 and 22 are electrically connected to a drive circuit outside the substrate, and a known drive circuit can be used as the drive circuit. A TFT that electrically connects the translucent electrode and a drive circuit outside the substrate is provided on one translucent substrate. TFT
(Not shown) OMR-83 (made by Tokyo Ohka Co., Ltd.) on the substrate 21
An alignment wall 24 having the structure shown in FIGS. 1A and 1B was produced using a resist. At this time, the alignment wall 24
If the height is higher than 2/3 of the distance between the substrates (thickness of the liquid crystal layer), the gap between the upper and lower substrates is filled, and it becomes difficult to inject the mixture of the liquid crystal and the photocurable resin. Therefore, the height of the alignment wall 24 was set to be ⅔ or less of the thickness of the liquid crystal layer of each example. The orientation wall 24 is formed between the portions 32 corresponding to the picture elements on the substrate. The alignment wall 24 preferably has a property of vertically aligning liquid crystal molecules on the surface of the wall (vertical alignment property). By using the produced two substrates and keeping the distance between the glass substrates 20 and 21 by a spacer (not shown) of X μm,
A cell 15 having different substrate-to-substrate distances was constructed.
【0027】[0027]
【表1】 [Table 1]
【0028】用いた液晶材料は、ZLI−4792(メ
ルク社製:△n=0.094)、又はE8(メルク社
製:Δn=0.247)である。さらに、それぞれのセ
ルで液晶分子のツイスト角が90°(d/p(液晶層の
厚さdとピッチとの比)が0.25)になるように、液
晶材料にカイラル剤S−811(メルク社製)を加え調
整した。なお、基板間における液晶分子のツイスト角
が、約45°以下の場合、または約150°以上の場合
では、光の透過率が著しく低下するので、ツイスト角の
範囲は、約45°以上約150°以下であればよい。な
お、透過率の最大値は、ツイスト角を約90°にした場
合に得られる。The liquid crystal material used is ZLI-4792 (manufactured by Merck: Δn = 0.094) or E8 (manufactured by Merck: Δn = 0.247). Furthermore, the chiral agent S-811 (was added to the liquid crystal material so that the twist angle of the liquid crystal molecules was 90 ° (d / p (ratio of the thickness d of the liquid crystal layer to the pitch) was 0.25) in each cell. (Manufactured by Merck) was added for adjustment. If the twist angle of the liquid crystal molecules between the substrates is about 45 ° or less, or about 150 ° or more, the light transmittance is significantly reduced. Therefore, the twist angle range is about 45 ° or more and about 150 ° or less. It may be less than °. The maximum value of the transmittance is obtained when the twist angle is about 90 °.
【0029】次に、R−684(日本化薬社製)0.2
0g、pフェニルスチレン0.20g、下記化1で表す
化合物A0.10g、Next, R-684 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) 0.2
0 g, p-phenylstyrene 0.20 g, compound A 0.10 g represented by the following chemical formula 1,
【0030】[0030]
【化1】 Embedded image
【0031】液晶材料4.5g、および光開始剤Irg
uagure651(チバガイギ社製)0.025gの
混合物を均一混合後、表1に示すようにそれぞれ対応し
た材料をセル15に毛管注入した。その後、一旦、温度
を上げて均一相にし、温度を降下させて液晶領域が絵素
32に対して1つになるようにした。さらに、その後、
透光性電極間に電圧を印加し、軸対称配向状態とした。
この状態での軸対称配向率(全絵素中で軸対称配向して
いる確率)を偏光顕微鏡で観察した。その結果を表2に
示す(表2中、それぞれ、○は、軸対称配向率95%以
上、△は、80〜95%、×は、0〜80%を示す)。
なお、比較例1は、基板20および21間の距離が近す
ぎて、液晶と光硬化性樹脂との混合物を注入することが
できず液晶表示素子を作製することができなかった。4.5 g of liquid crystal material, and photoinitiator Irg
After 0.025 g of a mixture of uagure 651 (manufactured by Ciba-Geigy Co., Ltd.) was uniformly mixed, corresponding materials were capillary-injected into the cell 15 as shown in Table 1. After that, the temperature was once raised to obtain a uniform phase, and the temperature was lowered so that the liquid crystal region became one with respect to the picture element 32. And then,
A voltage was applied between the translucent electrodes to establish an axially symmetric orientation state.
The axisymmetric orientation ratio (probability of axisymmetric orientation in all picture elements) in this state was observed with a polarizing microscope. The results are shown in Table 2 (in Table 2, ◯ indicates an axially symmetrical orientation rate of 95% or more, Δ indicates 80 to 95%, and x indicates 0 to 80%).
In Comparative Example 1, the distance between the substrates 20 and 21 was too short to inject the mixture of the liquid crystal and the photocurable resin, and the liquid crystal display element could not be manufactured.
【0032】[0032]
【表2】 [Table 2]
【0033】表2から、軸対称配向を固定する光硬化性
樹脂の硬化反応を起こさせる前の状態の安定性が、セル
15の厚さにより異なり、液晶層の厚さが約4μm以下
の場合に軸対称配向が安定化することがわかった。ガラ
ス基板20および21の間隔が小さいと、液晶材料と光
硬化性樹脂との混合物を注入することが困難になるた
め、望ましい軸対称配向の安定性を得るためには、液晶
層の厚さを約0.5μm以上約4μm以下に設定すれば
よい。From Table 2, the stability of the photocurable resin for fixing the axially symmetrical alignment before the curing reaction varies depending on the thickness of the cell 15, and the thickness of the liquid crystal layer is about 4 μm or less. It was found that the axially symmetric orientation was stabilized. If the distance between the glass substrates 20 and 21 is small, it becomes difficult to inject the mixture of the liquid crystal material and the photo-curable resin. Therefore, in order to obtain the desired stability of the axisymmetric alignment, the thickness of the liquid crystal layer should be adjusted. It may be set to about 0.5 μm or more and about 4 μm or less.
【0034】軸対称の配向状態を固定するために高圧水
銀ランプ下3mW/cm2(365nm)の位置で、液
晶セル15に30分間照射した。その後、さらに20分
間連続で紫外線を照射し樹脂を硬化させた。The liquid crystal cell 15 was irradiated for 30 minutes at a position of 3 mW / cm 2 (365 nm) under a high pressure mercury lamp in order to fix the axially symmetrical alignment state. After that, the resin was cured by continuously irradiating ultraviolet rays for 20 minutes.
【0035】作製したセルを偏光顕微鏡で観察したとこ
ろ、実施の形態1〜4および比較例2の液晶セルでは、
図2に示すように、配向壁24の部分にさらに高分子壁
25が形成された。また、配向壁24を形成したレジス
トパターンに縁取られて液晶領域32が形成され、か
つ、液晶分子の配向が、各絵素の中心に位置し、基板表
面に垂直な中心軸に対して、軸対称状の配向状態になっ
ていることが観察された。この観察によれば、各絵素領
域は、中心軸を挟んで向かい合う一対の消光領域23を
有している。Observation of the produced cell with a polarization microscope revealed that in the liquid crystal cells of Embodiments 1 to 4 and Comparative Example 2,
As shown in FIG. 2, a polymer wall 25 was further formed on the alignment wall 24. Further, the liquid crystal region 32 is formed by being framed by the resist pattern on which the alignment wall 24 is formed, and the alignment of the liquid crystal molecules is located at the center of each pixel and is perpendicular to the central axis perpendicular to the substrate surface. It was observed that they were in a symmetrical orientation. According to this observation, each picture element region has a pair of extinction regions 23 facing each other with the central axis interposed therebetween.
【0036】作製したセルの両基板上に、偏光軸が互い
に直交するように偏光板(不図示)を貼り、セルを完成
させた。なお、視角特性の観点から、偏光板の偏光軸
は、図3(b)に示すように、セルの縦横方向(xおよ
びy方向)と平行にすることが好ましい。Polarizing plates (not shown) were attached to both substrates of the prepared cell so that the polarization axes thereof were orthogonal to each other to complete the cell. From the viewpoint of viewing angle characteristics, the polarization axis of the polarizing plate is preferably parallel to the vertical and horizontal directions (x and y directions) of the cell as shown in FIG.
【0037】次に、作製したセルの応答速度を測定し
た。表3にその結果を示す。なお、表3において、τd
およびτrは、それぞれ電圧印加時と印加電圧を消去し
たときとの液晶層の応答速度である。Next, the response speed of the prepared cell was measured. Table 3 shows the results. In Table 3, τ d
And τ r are the response speeds of the liquid crystal layer when a voltage is applied and when the applied voltage is erased, respectively.
【0038】[0038]
【表3】 [Table 3]
【0039】表3から、液晶層の厚さを薄くすることに
より、液晶分子の応答速度が高速化する事がわかった。
液晶層の厚さが約4μmである実施の形態4の液晶セル
15は、応答時間が約38μsであり、高精細な表示装
置への応用に適している。この結果から、液晶層の厚さ
を約0.5μm以上約4μm以下の範囲に設定すること
で、高速な応答速度を実現する液晶セルを作製すること
ができることが分かる。From Table 3, it was found that the response speed of liquid crystal molecules was increased by reducing the thickness of the liquid crystal layer.
The liquid crystal cell 15 of the fourth embodiment having a liquid crystal layer thickness of about 4 μm has a response time of about 38 μs, and is suitable for application to a high-definition display device. From these results, it can be seen that by setting the thickness of the liquid crystal layer in the range of about 0.5 μm or more and about 4 μm or less, a liquid crystal cell that realizes a high response speed can be manufactured.
【0040】実施の形態4の液晶表示素子の視角特性
を、図3(a)に示す。図3(a)における座標、Ψお
よびθは、図3(b)に示すように決定した。図3
(a)に示す閉じた曲線は、CR=10を示す等コント
ラスト線であり、図示した等コントラスト線の内側は、
外側よりもコントラストが高い。図3(a)から明らか
なように、広範囲においてコントラストの低下が少ない
優れた表示特性が得られた。他の実施の形態の液晶表示
素子でも、ほぼ同様の視角特性となっていた。The viewing angle characteristics of the liquid crystal display element of Embodiment 4 are shown in FIG. The coordinates, Ψ and θ in FIG. 3 (a) were determined as shown in FIG. 3 (b). FIG.
The closed curve shown in (a) is an isocontrast line indicating CR = 10, and the inside of the isocontrast line shown is:
Higher contrast than outside. As is clear from FIG. 3A, excellent display characteristics were obtained in which the reduction in contrast was small over a wide range. The liquid crystal display elements of the other embodiments also had substantially the same viewing angle characteristics.
【0041】これらの実施の形態、比較例を通して理解
できるように、軸対称配向した液晶表示素子(広視角表
示モード)は、液晶層の厚さを約0.5μm以上約4μ
m以下の範囲内に設定することで、軸対称配向を安定に
作製でき、軸対称配向操作と硬化反応による配向安定化
処理との間で、時間制約を少なくすることができる。ま
た液晶層の厚さを約0.5μm以上約4μm以下の範囲
内に設定することで、応答速度を高速化でき、高精細の
表示装置への応用に適した液晶セルを作製することがで
きる。また、配向壁24の材料が垂直配向性を有する
と、液晶分子の軸対称配向を固定するまでに、軸対称配
向をさらに安定して保持することができる。As can be understood through these embodiments and comparative examples, the liquid crystal display element (wide viewing angle display mode) in which the axially symmetric alignment is performed has a liquid crystal layer thickness of about 0.5 μm or more and about 4 μm.
By setting it within the range of m or less, the axially symmetric orientation can be stably produced, and the time constraint can be reduced between the axially symmetric orientation operation and the orientation stabilization treatment by the curing reaction. In addition, by setting the thickness of the liquid crystal layer within the range of about 0.5 μm or more and about 4 μm or less, the response speed can be increased, and a liquid crystal cell suitable for application to a high-definition display device can be manufactured. . Further, when the material of the alignment wall 24 has the vertical alignment property, the axially symmetric alignment can be more stably maintained until the axially symmetric alignment of the liquid crystal molecules is fixed.
【0042】(実施の形態5および6、ならびに比較例
4)図4に示すように、ITO層(酸化インジュウムお
よび酸化スズの混合物、150nm(1500Å))を
透光性共通電極18および透光性絵素電極22をそれぞ
れ有する2枚の1.1mm厚の透光性ガラス基板20お
よび21を用いる。なお、絵素電極22は、基板21上
でマトリクス状に配列されている。この透光性電極18
および22は、基板外部の駆動回路に電気的に接続され
る。駆動回路は、公知の駆動回路が利用できる。透光性
基板21上に、透光性絵素電極22と基板外部の駆動回
路とを電気的に接続するTFT(不図示)を設ける。そ
の後、各透光性基板上の透光性電極18および22上に
スピンコート法によりそれぞれ感光性ポリイミド36お
よび38をコートする。その後、ホトリソグラフィによ
り、各絵素ごとに、図5(a)に示すような同心円状の
細溝42を有するポリイミド配向膜40を作製した。ま
た、この細溝は、図5(b)に示すような放射状の細溝
43でもよい。このようにして作製した透光性基板間
に、Yμmのスペーサー(不図示)を入れ、ガラス基板
20および21の距離を保たせることによりそれぞれ基
板間距離が異なるセル15’を作製した。このセル内
に、液晶材料ZLI−4792(メルク社製:基板間の
ツイスト角が90゜となるようにカイラル剤S−811
で調整)を注入した。なお、基板間における液晶分子の
ツイスト角が、約45°以下の場合、または約150°
以上の場合では、光の透過率が著しく低下するので、ツ
イスト角の範囲は、約45°以上約150°以下であれ
ばよい。なお、透過率の最大値は、ツイスト角を約90
°にした場合に得られる。一旦、このセルを液晶材料の
アイソトロピック温度以上に加熱した後、徐々に冷却し
た。液晶セル内の液晶分子は、透光性基板上の細溝42
の方向に配向し、軸対称状の配向状態となっていた。さ
らに、実施の形態1〜4と同様に偏光板(不図示)を貼
り合わせ、液晶表示素子を作製した。作製したセルのス
ペーサー径、△n×d、表示特性、および高温保存時の
経時変化を表4に示す。(Embodiments 5 and 6 and Comparative Example 4) As shown in FIG. 4, an ITO layer (a mixture of indium oxide and tin oxide, 150 nm (1500 Å)) is formed on a transparent common electrode 18 and a transparent layer. Two 1.1 mm thick translucent glass substrates 20 and 21 each having a pixel electrode 22 are used. The pixel electrodes 22 are arranged in a matrix on the substrate 21. This transparent electrode 18
And 22 are electrically connected to a drive circuit outside the substrate. A known drive circuit can be used as the drive circuit. A TFT (not shown) that electrically connects the translucent pixel electrode 22 and a drive circuit outside the substrate is provided on the translucent substrate 21. Then, the light-transmissive electrodes 18 and 22 on each light-transmissive substrate are coated with photosensitive polyimides 36 and 38 by spin coating. Then, by photolithography, a polyimide alignment film 40 having concentric narrow grooves 42 as shown in FIG. 5A was prepared for each picture element. Further, this narrow groove may be a radial narrow groove 43 as shown in FIG. A cell (15 ′) having a different inter-substrate distance was produced by inserting a Y μm spacer (not shown) between the translucent substrates thus produced and keeping the distance between the glass substrates 20 and 21. In this cell, a liquid crystal material ZLI-4792 (manufactured by Merck & Co .: chiral agent S-811 so that the twist angle between the substrates was 90 °) was obtained.
Adjusted). When the twist angle of the liquid crystal molecules between the substrates is about 45 ° or less, or about 150 °
In the above cases, the light transmittance is significantly reduced, so the twist angle range may be about 45 ° or more and about 150 ° or less. In addition, the maximum value of the transmittance is about 90 for the twist angle.
Obtained when the angle is set to °. The cell was once heated above the isotropic temperature of the liquid crystal material and then gradually cooled. The liquid crystal molecules in the liquid crystal cell are formed on the transparent substrate by the narrow groove 42.
Was oriented in the direction of, and was in an axially symmetric orientation state. Further, a polarizing plate (not shown) was attached in the same manner as in Embodiments 1 to 4 to manufacture a liquid crystal display element. Table 4 shows the spacer diameter, Δn × d, display characteristics, and changes with time of high temperature storage of the fabricated cells.
【0043】[0043]
【表4】 [Table 4]
【0044】このように、液晶層の厚さを約4μm以下
にすることにより、実施の形態1〜4と同様に高速で動
作し、安定性の優れた液晶表示素子を作製することがで
きた。ガラス基板20および21の間隔が小さいと、液
晶材料と光硬化性樹脂との混合物を注入することが困難
になるため、液晶層の厚さを約0.5μm以上約4μm
以下に設定すればよい。As described above, by setting the thickness of the liquid crystal layer to about 4 μm or less, it was possible to manufacture a liquid crystal display device which operates at high speed and has excellent stability as in the first to fourth embodiments. . If the distance between the glass substrates 20 and 21 is small, it becomes difficult to inject the mixture of the liquid crystal material and the photo-curable resin. Therefore, the thickness of the liquid crystal layer is about 0.5 μm or more and about 4 μm.
You can set it as follows.
【0045】上記の実施の形態1〜6において、全方位
にわたって、明るい表示を得るためには、△n×d(△
nは液晶分子の複屈折率、dは液晶層の厚さ)の値の範
囲を約300nm以上約650nm以下の範囲に設定す
ることが望ましい。In the first to sixth embodiments described above, in order to obtain a bright display in all directions, Δn × d (Δ
It is desirable that the range of the value of n is the birefringence of the liquid crystal molecules and the value of d is the thickness of the liquid crystal layer is set in the range of about 300 nm to about 650 nm.
【0046】さらに、液晶材料は、Cl(塩素)を含む
液晶化合物が好ましい。Cl系の液晶材料は、他の液晶
材料よりも△n(複屈折率)が大きく、液晶層の厚さを
薄くしても、望ましいリタデーション(△n×dの値)
を得ることができるからである。このような液晶材料と
して、例えば、TL202(△n=0.1851)を用
いることができる。Further, the liquid crystal material is preferably a liquid crystal compound containing Cl (chlorine). The Cl-based liquid crystal material has a larger Δn (birefringence) than other liquid crystal materials, and even if the thickness of the liquid crystal layer is reduced, the desired retardation (value of Δn × d)
Is obtained. As such a liquid crystal material, for example, TL202 (Δn = 0.1851) can be used.
【0047】上記の実施の形態1〜6で示す液晶セル
は、単純マトリックス駆動、a−SiTFT、p−Si
TFT、MIMなどの能動素子を用いたアクティブ駆動
などの駆動方法で駆動でき、本発明では特に限定しな
い。本システムに使用する液晶表示素子の特性に合わせ
て、上記駆動法から選定することができる。The liquid crystal cells shown in the first to sixth embodiments are simple matrix drive, a-Si TFT, p-Si.
It can be driven by a driving method such as active driving using active elements such as TFT and MIM, and is not particularly limited in the present invention. The driving method can be selected according to the characteristics of the liquid crystal display element used in the present system.
【0048】さらに、基板材料としては、透明固体であ
るガラス、高分子フィルムなどが利用できる。Further, as the substrate material, transparent solid glass, polymer film or the like can be used.
【0049】プラスチック基板としては、可視光に吸収
を持たない材料が好ましく、PET、アクリル系ポリマ
ー、スチレン、およびポリカーボネートなどが使用でき
る。さらに、これらの基板を2種組み合わせて異種基板
でセルを作製することもでき、又、同種異種に問わず基
板の厚みの異なった基板を2枚組み合わせて使用するこ
ともできる。As the plastic substrate, a material which does not absorb visible light is preferable, and PET, acrylic polymer, styrene, polycarbonate, etc. can be used. Further, two kinds of these substrates may be combined to form a cell on a different kind of substrate, and two kinds of substrates having different thicknesses may be used in combination regardless of the same kind and different kind.
【0050】また、プラスチック基板の場合、基板自身
に偏光能を持たせることにより偏光板を一体化した液晶
表示素子を作製することができる。Further, in the case of a plastic substrate, a liquid crystal display device in which a polarizing plate is integrated can be manufactured by making the substrate itself have a polarizing ability.
【0051】[0051]
【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、液晶分子が軸
対称状に配向しており、そのことにより広視角表示が可
能であり、さらに液晶層の厚さを薄くすることにより、
応答速度を速め、かつ軸対称配向の安定性が向上する効
果を有する。In the liquid crystal display element of the present invention, the liquid crystal molecules are oriented in axial symmetry, which allows wide viewing angle display, and further by reducing the thickness of the liquid crystal layer,
It has the effects of increasing the response speed and improving the stability of the axisymmetric orientation.
【0052】また、液晶セルの絵素間に、垂直配向性を
有する配向壁を形成することによって、硬化性高分子か
らなる高分子壁が硬化する前でも、液晶分子の軸対称性
配置が安定して保持される。Further, by forming an alignment wall having a vertical alignment property between the picture elements of the liquid crystal cell, the axially symmetric arrangement of the liquid crystal molecules is stable even before the polymer wall made of the curable polymer is cured. And held.
【0053】また、△n×dの値を300nm以上65
0nm以下とすることにより、全方位においてコントラ
ストの高い表示装置が得られる。Further, the value of Δn × d is set to 300 nm or more and 65
By setting the thickness to 0 nm or less, a display device having high contrast in all directions can be obtained.
【0054】さらに、液晶材料としてCl(塩素)を含
む化合物を用いることによって、液晶層の△nが大きく
なり、液晶層を薄くしても、全方位においてコントラス
トの高い液晶表示装置が得られる。Furthermore, by using a compound containing Cl (chlorine) as the liquid crystal material, Δn of the liquid crystal layer becomes large, and even if the liquid crystal layer is made thin, a liquid crystal display device having high contrast in all directions can be obtained.
【図1】(a)は、実施の形態1〜4で作製したセルの
横断面図である。(b)は、(a)のセルにおける配向
壁の平面図である。FIG. 1A is a cross-sectional view of a cell manufactured in any of Embodiments 1 to 4. (B) is a plan view of the alignment wall in the cell of (a).
【図2】偏光顕微鏡で観察された、実施の形態1で示し
た表示素子の配向状態を示す図である。2A and 2B are diagrams showing an alignment state of the display element shown in Embodiment Mode 1 observed with a polarization microscope.
【図3】(a)は、実施の形態4で示す表示装置の視角
特性を示す等コントラスト線図である。(b)は、
(a)における座標を表す模式図である。FIG. 3A is an iso-contrast diagram showing the viewing angle characteristics of the display device shown in the fourth embodiment. (B)
It is a schematic diagram showing the coordinate in (a).
【図4】実施の形態5および6で作製したセルの横断面
図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the cells manufactured in the fifth and sixth embodiments.
【図5】(a)および(b)は、実施の形態5および6
で作製した、基板上の絵素ごとの細溝模様を示す図であ
る。5 (a) and (b) show Embodiments 5 and 6; FIG.
It is a figure which shows the fine groove pattern for every picture element on the board | substrate produced by.
【図6】視角特性改善の原理図。(a)〜(c)は、従
来の広視角表示装置の断面図である。(d)〜(f)
は、従来のTNモードの表示装置の断面図である。FIG. 6 is a principle diagram of improving the viewing angle characteristics. (A)-(c) is sectional drawing of the conventional wide viewing angle display device. (D)-(f)
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional TN mode display device.
18 透光性共通電極 20、21 透光性基板 22 透光性絵素電極 24 配向壁 25 高分子壁 32 絵素領域 40 配向膜 42 同心円状の細溝 43 放射状の細溝 18 translucent common electrode 20, 21 translucent substrate 22 translucent pixel electrode 24 alignment wall 25 polymer wall 32 pixel region 40 alignment film 42 concentric circular grooves 43 radial thin grooves
Claims (8)
板に挟持された液晶層とを有する液晶セルを包含する液
晶表示素子であって、 該一対の透光性基板は該液晶層に面する側に透光性電極
を有し、 該液晶セルは、該透光性基板の平面方向でマトリクス状
に配列された複数の絵素を有しており、 該液晶セルは、配向手段を有しており、該配向手段は、
該複数の絵素の各絵素内において、該液晶層の液晶分子
を、該透光性基板の表面に垂直な軸を中心に、軸対称配
向させ、 該液晶層の厚さが、0.5μm以上4.0μm以下の範
囲にある液晶表示素子。1. A liquid crystal display device comprising a liquid crystal cell having a pair of translucent substrates and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of translucent substrates, wherein the pair of translucent substrates are A transparent electrode is provided on the side facing the liquid crystal layer, and the liquid crystal cell has a plurality of picture elements arranged in a matrix in the plane direction of the transparent substrate. Orienting means is provided, and the orienting means comprises
Within each picture element of the plurality of picture elements, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are oriented in axial symmetry about an axis perpendicular to the surface of the transparent substrate, and the thickness of the liquid crystal layer is 0. A liquid crystal display device in the range of 5 μm or more and 4.0 μm or less.
d(△nは液晶分子の複屈折率、dは該液晶層の厚さ)
の値が、300nm以上650nm以下である請求項1
に記載の液晶表示素子。2. Δn × of the liquid crystal layer in the plurality of picture elements
d (Δn is the birefringence of liquid crystal molecules, d is the thickness of the liquid crystal layer)
The value of is 300 nm or more and 650 nm or less.
3. The liquid crystal display device according to item 1.
一対の透光性基板の一方から他方に至るまでの液晶分子
のねじれ角が、45°以上150°以下の範囲にある請
求項1または2に記載の液晶表示素子。3. The twist angle of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layers in the plurality of picture elements from one of the pair of translucent substrates to the other is in the range of 45 ° to 150 °. Item 3. The liquid crystal display device according to item 1 or 2.
l系の液晶化合物が含まれている請求項1から3の何れ
かに記載の液晶表示素子。4. The liquid crystal material of the liquid crystal layer contains at least C
The liquid crystal display device according to claim 1, which contains an l-based liquid crystal compound.
形成された配向壁である請求項1から4の何れかに記載
の液晶表示素子。5. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the alignment means is an alignment wall formed between the plurality of picture elements.
形成された請求項5に記載の液晶表示素子。6. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein a polymer wall is further formed between the plurality of picture elements.
に形成された、軸対称状の細溝を有する配向膜である請
求項1から4の何れかに記載の液晶表示素子。7. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the alignment means is an alignment film formed on the pair of translucent electrodes and having axially symmetrical fine grooves.
請求項5または6に記載の液晶表示素子。8. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the alignment wall has a vertical alignment property.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30961395A JPH09152609A (en) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | Liquid crystal display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30961395A JPH09152609A (en) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | Liquid crystal display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09152609A true JPH09152609A (en) | 1997-06-10 |
Family
ID=17995145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30961395A Withdrawn JPH09152609A (en) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | Liquid crystal display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09152609A (en) |
-
1995
- 1995-11-28 JP JP30961395A patent/JPH09152609A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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