JPH06281938A - Liquid crystal display element - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide the liquid crystal display element which is high in scattering characteristic low in driving voltage, superior in gradation characteristic and is equipped with wide angle of visibility characteristics. CONSTITUTION:A liquid crystal layer 18 composed of nematic liquid crystal, of which dielectric anisotropy is positive, and which is sandwiched between substrates 11 and 12 provided with two electrodes 13 and 15, and rubbing processing with liquid crystal molecules oriented in tilt is performed to the surfaces of substrates. Then, this liquid crystal display element is provided with a condition (a) that the intersecting angle of liquid crystal molecule arranging directions 11a and 12a on two substrates is theta(0 deg.<=theta<=90 deg.), in the case that a cell twist angle decided so as to make uniform twist arrangement of a liquid crystal component by the tilt orientation on two substrate surfaces is phi, when the phi is + or -theta in the state without impressing any voltage to the liquid crystal component, the twist angle omega of liquid crystal is + or -theta+180 deg. or pitheta-180 deg. and when the phi is + or -(theta-180 deg.), the liquid crystal twist angle omega is + or -theta (the above mentioned codes are in the same order) and a condition (b) that one picture element is provided with two kinds of areas or more finer than 30mum and making a pretilt angle different as well and the pretilt angle of faced parts between upper and lower substrates is made different.

Description

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

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に係わ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】一般に液晶表示素子（以下ＬＣＤと略
称）を光制御の観点から分類すると、明暗の変化を液晶
分子の偏光効果と偏光子を組み合わせにより生じさせる
ものと、液晶の相転移を利用し、光の散乱と透過により
生じさせるもの、及び染料を添加し、染料の可視光吸収
量を制御し、色の濃淡変化により生じさせるもの等に分
けられる。2. Description of the Related Art Generally, when a liquid crystal display element (hereinafter abbreviated as LCD) is classified from the viewpoint of light control, a combination of a polarization effect of liquid crystal molecules and a polarizer and a phase transition of liquid crystal are used. However, it is classified into those generated by light scattering and transmission, and those generated by adding a dye to control the visible light absorption amount of the dye and changing the shade of the color.

【０００３】前者の偏光効果と偏光子を組み合わせたＬ
ＣＤは、例えば９０°捩じれた分子配列をもつツイステ
ッドネマティック（ＴＮ）型液晶であり、原理的に薄い
液晶層厚、低電圧で偏光制御できることから、早い応答
速度、低消費電力にて、高いコントラスト比を示し、時
計や電卓、単純マトリクス駆動や、スイッチング素子を
各画素ごとに具備したアクティブマトリクス駆動で、ま
た、カラーフィルターと組み合わせて、フルカラーの表
示の液晶ＴＶなどに応用されている。L, which is a combination of the former polarization effect and a polarizer
CD is a twisted nematic (TN) type liquid crystal having a molecular arrangement twisted by 90 °, for example, and in principle, it has a thin liquid crystal layer thickness and can control polarization with a low voltage, and therefore has a high response speed, low power consumption, and high contrast. The ratio is used for a clock, a calculator, a simple matrix drive, an active matrix drive provided with a switching element for each pixel, and in combination with a color filter, it is applied to a full color display liquid crystal TV or the like.

【０００４】しかし、これら偏光効果と偏光子を組み合
わせたＬＣＤは、原理上偏光板を用いることから素子の
透過率が著しく低く、また分子配列の方位性により見る
角度・方位によって表示色やコントラスト比が大きく変
化するといった視角依存性を持ち冷陰極線管（ＣＲＴ）
の表示性能を完全に越えるまでにはいたらない。However, an LCD combining these polarization effects and a polarizer has a remarkably low transmissivity of the element since it uses a polarizing plate in principle, and the display color and the contrast ratio depend on the viewing angle / direction depending on the orientation of the molecular arrangement. Cold cathode ray tube (CRT), which has a viewing angle dependency such as a large change in
The display performance of is completely exceeded.

【０００５】一方、後者の液晶の相転移を利用したも
の、及び染料の可視光吸収量を制御したＬＣＤは、例え
ば、ヘリカル構造の分子配列をもつコレステリック相か
らホメオトロピック分子配列のネマティック相への相転
移を電場印加で生じさせるＰＣ型液晶及びこれに染料を
添加してなるホワイト・テイラー型ＧＨ液晶であり、偏
光子を用いず、原理的に偏光効果を用いないことから、
明るく、広い視認角を示し、自動車機器や、投影型表示
器などに応用されている。On the other hand, the latter one utilizing the phase transition of liquid crystal and the LCD in which the visible light absorption amount of the dye is controlled, for example, from a cholesteric phase having a molecular structure of helical structure to a nematic phase of homeotropic molecular alignment. A PC-type liquid crystal which causes a phase transition by applying an electric field and a white Taylor type GH liquid crystal obtained by adding a dye to the PC-type liquid crystal, which does not use a polarizer and theoretically does not use a polarization effect.
It is bright and has a wide viewing angle, and is used in automobile equipment and projection displays.

【０００６】しかし、充分な光の散乱を得るには、液晶
相厚を充分厚くしたり、散乱を生じさせるヘリカル強度
を強めたりする必要があり、高い駆動電圧を要し、応答
速度も極めて遅いといった問題点をもっているため表示
量（画素数）の多い表示素子への応用は困難とされてい
た。また、印加電圧の増加に伴い、透過率が急激に変化
するために階調性をもたらすことも困難とされていた。
さらに、その印加電圧−透過率特性にヒステリシスがあ
り、マルチプレクス駆動することが困難など実用的に問
題があった。However, in order to obtain sufficient light scattering, it is necessary to make the liquid crystal phase thick enough or to increase the helical strength that causes the scattering, which requires a high driving voltage and an extremely slow response speed. Therefore, it has been difficult to apply it to a display element having a large display amount (number of pixels). In addition, it has been considered difficult to provide gradation because the transmittance changes abruptly as the applied voltage increases.
Further, the applied voltage-transmittance characteristic has a hysteresis, and there is a practical problem that it is difficult to perform multiplex driving.

【０００７】さらに詳述すると、偏光効果と偏光子を用
いた場合、原理上透過率が低くなり、視角依存性を生じ
させる。すなわち、少なくとも１枚の偏光板を用いるた
め、透過光量は少なくとも５０％以下となり、また、製
造上及び配向の安定化のためプレティルト角を有し、そ
れが視角特性に影響する。特に透過率が低いといった問
題は、原理上の問題で、この方式を用いた場合、避けら
れない問題である。More specifically, when a polarizing effect and a polarizer are used, the transmittance is lowered in principle, and viewing angle dependence is caused. That is, since at least one polarizing plate is used, the amount of transmitted light is at least 50% or less, and a pretilt angle is provided for manufacturing and stabilization of orientation, which affects the viewing angle characteristics. In particular, the problem of low transmittance is a problem in principle and is an unavoidable problem when this method is used.

【０００８】また、液晶の相転移を利用した場合、これ
ら低い透過率、視角依存といった問題は生じないが、充
分に光を散乱させるためには、上記のように液晶相厚を
充分に厚くし、ヘリカル強度を強くしたりする必要があ
る。これは光の散乱を種々の液晶分子配列に因っている
からである。つまり、充分に光を散乱させるためには、
例えば、図２に示すようにヘリカル構造の分子配列をも
つコレステリック相の場合、入射光方向に対し、あらゆ
る方位にヘリカル軸を持つ必要性が生じる。このよう
に、多数の方位のヘリカル軸をもたせるためには、液晶
相厚を厚くしなくてはならない。また、有機電解質など
の導電性物質を溶解したＮｎ液晶を用い、低周波で高電
圧を印加することにより散乱性を得る手段（一般にＤＳ
効果という）が提案されているが、これも充分な散乱性
を得るためには、前記問題点を伴わねばなし得ない。無
論、相転移を熱光学効果による場合も同様である。When the phase transition of the liquid crystal is used, these problems such as low transmittance and viewing angle dependency do not occur, but in order to sufficiently scatter light, the liquid crystal phase thickness should be sufficiently thick as described above. , It is necessary to increase the helical strength. This is because the scattering of light is due to various liquid crystal molecule arrangements. In other words, in order to scatter light sufficiently,
For example, in the case of a cholesteric phase having a helical molecular arrangement as shown in FIG. 2, it is necessary to have a helical axis in every direction with respect to the incident light direction. As described above, in order to have the helical axes in many directions, the liquid crystal phase thickness must be increased. Further, a means for obtaining a scattering property by applying a high voltage at a low frequency using Nn liquid crystal in which a conductive substance such as an organic electrolyte is dissolved (generally DS
Effect) has been proposed, but this too must be accompanied by the above problems in order to obtain sufficient scattering properties. Of course, the same applies when the phase transition is caused by the thermo-optic effect.

【０００９】また、これら各種の相転移を利用した方式
では、光散乱状態と光透過状態とで液晶の分子配列が著
しく異なり、このため、前記２種の状態の相互変化を電
界制御でなし遂げる場合、その電気光学特性にヒステリ
シスが生じてしまう。このヒステリシスが生じる原因に
は諸説があり明確にされていないが、分子配列が著しく
異なると発生し、また、電界を印加していない状態で光
散乱状態（液晶の分子配列が微細なドメインの集合体と
なっている状態）を形成している場合に発生しやすいこ
とがわかっている。Further, in the methods utilizing these various phase transitions, the molecular alignment of the liquid crystal is remarkably different between the light scattering state and the light transmitting state. Therefore, the mutual change between the above two states can be achieved by electric field control. In that case, hysteresis will occur in the electro-optical characteristics. The cause of this hysteresis has not been clarified due to various theories, but it occurs when the molecular arrangement is significantly different, and it also occurs in the light-scattering state (the molecular arrangement of liquid crystals is a collection of fine domains) when no electric field is applied. It is known that this is more likely to occur when the body is in a state).

【００１０】また、カプセル状、及び繊維状のポリマー
を用いて散乱性を高める試みが提案されているが、高い
散乱性、充分に低い駆動電圧と応答速度など必要な特性
を得るには至っていない。これは、そのポリマーの形状
に製法上、及び原理から、ポリマーと液晶層との混合比
に制約があり、やはり、要求される駆動特性を満足しよ
うとすると、充分な散乱性を得られないためである。Attempts have been made to increase the scattering property by using a capsule-shaped or fibrous polymer, but the required properties such as high scattering property, sufficiently low driving voltage and response speed have not been obtained yet. . This is because, due to the manufacturing method and the principle of the shape of the polymer, there is a restriction on the mixing ratio of the polymer and the liquid crystal layer, and again, when trying to satisfy the required driving characteristics, sufficient scattering cannot be obtained. Is.

【００１１】また、これらの方式においても光散乱状態
と光透過状態とで液晶の分子配列が著しく異なるため、
前述したように電気光学特性にヒステリシスが生じてし
まう。これに対し散乱状態における液晶分子配列をある
程度制御（例えばカプセル内面における液晶分子配列を
制御するためにポリマーに疎水性の物質を混合する等）
し、前記ヒステリシスを軽減させることも可能である
が、このことは同時に光散乱を弱めることとなり、実用
的でない。Also in these systems, since the molecular alignment of the liquid crystal is significantly different between the light scattering state and the light transmitting state,
As described above, hysteresis occurs in electro-optical characteristics. On the other hand, the liquid crystal molecular alignment in the scattering state is controlled to some extent (for example, a polymer is mixed with a hydrophobic substance to control the liquid crystal molecular alignment on the inner surface of the capsule).
However, it is possible to reduce the hysteresis, but this also weakens the light scattering and is not practical.

【００１２】カプセル状の高分子分散型のＮＣＡＰ形Ｌ
ＣＤは散乱モードの液晶表示素子であり、偏光板をもち
いないため、明るく、広い視認角を示し、自動車機器
や、投影型表示器などに応用されている。しかしなが
ら、外部から印加した電圧は有機高分子中と液晶とに分
圧され、液晶には印加電圧の一部しか印加されず、実用
的には動作電圧が高まり問題であった。また、充分な光
の散乱を得るには、液晶厚を充分厚くする必要があり、
応答速度も極めて遅いといった問題点をもっているため
表示量（画素数）の多い表示素子への応用は困難とされ
ていた。さらに、その印加電圧−透過率特性にヒステリ
シスがあり、マルチプレクス駆動することが困難など実
用的に問題があった。これと同様の動作原理で動作する
繊維状ポリマーの網目状有機高分子中に液晶を保持した
高分子分散形ＬＣＤにおいても、同様の問題があった。Capsule-like polymer dispersion type NCAP type L
The CD is a scattering mode liquid crystal display element, and since it does not have a polarizing plate, it is bright and has a wide viewing angle, and is applied to automobile equipment, projection type displays and the like. However, the voltage applied from the outside is divided into the organic polymer and the liquid crystal, and only a part of the applied voltage is applied to the liquid crystal, which causes a problem that the operating voltage is increased practically. Further, in order to obtain sufficient light scattering, it is necessary to make the liquid crystal thickness sufficiently thick,
Since it has a problem that the response speed is extremely slow, it has been difficult to apply it to a display element having a large display amount (number of pixels). Further, the applied voltage-transmittance characteristic has a hysteresis, and there is a practical problem that it is difficult to perform multiplex driving. The polymer-dispersed LCD in which liquid crystal is held in a network organic polymer of fibrous polymer, which operates on the same operation principle, has the same problem.

【００１３】また、光を散乱させる手法として、２枚の
電極付基板の表面において種々の方向に液晶分子を配列
させるよう微細な領域毎に配向処理を行い、これらを内
面として対向させた間隙に液晶を挟持させることも考え
れらるが、これも前記ヒステリシスの問題を解決する手
段とはならないし、また、こうした構成を実現する手段
は見出だされておらず、現実的な手法とはなっていな
い。こうした構成が実現できない理由は微細な領域毎に
配向処理方向（例えばラビング方向）を異ならせること
が困難であるからである。Further, as a method of scattering light, an alignment treatment is performed for each fine region so that liquid crystal molecules are arranged in various directions on the surfaces of two electrode-attached substrates, and these are treated as inner surfaces to form a gap facing each other. It is conceivable to sandwich the liquid crystal, but this is not a means for solving the above-mentioned problem of hysteresis, and a means for realizing such a structure has not been found, which is a practical method. Not not. The reason why such a configuration cannot be realized is that it is difficult to make the orientation processing direction (for example, the rubbing direction) different for each fine region.

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の液晶表示素子は透過率が低く、視角依存性を持つか、
高い駆動電圧を要し、応答速度も遅いといった問題点を
もっていた。As described above, the conventional liquid crystal display device has a low transmittance and a viewing angle dependency.
There was a problem that a high drive voltage was required and the response speed was slow.

【００１５】したがって、光を散乱させる手段として、
光散乱状態を得るために液晶以外の媒体を必要とせず、
なおかつ、光透過状態とで液晶の分子配列が著しく異な
らず、良好な光散乱状態を得るような構成であり、なお
かつ、製法上制約がない構成であれば前述した問題点は
発生しない。Therefore, as means for scattering light,
Does not require any medium other than liquid crystal to obtain the light scattering state,
Moreover, the above-mentioned problems do not occur as long as the molecular arrangement of the liquid crystal is not significantly different from that in the light-transmitting state and a good light-scattering state is obtained, and there is no restriction in the manufacturing method.

【００１６】本発明はこの条件を満足する新規な構成を
提供するものである。The present invention provides a novel structure satisfying this condition.

【００１７】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は課題を解決する
手段として、２枚の電極付き基板間に誘電異方性が正の
ネマティック液晶からなる液晶層を挟持し、前記基板表
面上で液晶分子長軸を一方向に配列させるチルト配向を
誘起する手段を有しており、２枚の基板上での液晶分子
配列方向の交差角がθ（０°≦θ≦９０°）であり、２
枚の基板表面上でのチルト配向によって液晶組成物をユ
ニフォームツイスト配列させるように決まるセルツイス
ト角がφである液晶表示素子において、液晶組成物に電
圧を印加しない状態で、φが±θ（便宜的にツイスト方
向が左まわりの時＋、右回りの時−とする。）のとき、
液晶のツイスト角ωが±θ＋１８０°または、±θ−１
８０°であり、φが±（θ−１８０°）のとき、液晶ツ
イスト角ωが±θであり（以上複号同順）、少なくとも
一方の基板は、最も狭い幅が３０μｍ以下である微細な
領域を単位としたプレチルト角の異なる２種以上の領域
からなり、上下基板間で対向する部分のプレチルト角が
異なることを特徴とする。また、前記２種以上のプレチ
ルト角のうち、最も角度の小さい領域のプレチルト角は
０°であることを特徴とする。また、前記、液晶表示素
子を直交する２枚の偏光板間に挟んだことを特徴とす
る。As a means for solving the problems, the present invention sandwiches a liquid crystal layer made of nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy between two substrates with electrodes, and liquid crystal is formed on the surface of the substrates. It has a means for inducing a tilt alignment in which the molecular long axes are aligned in one direction, and the crossing angle of the liquid crystal molecule alignment directions on the two substrates is θ (0 ° ≦ θ ≦ 90 °).
In a liquid crystal display element having a cell twist angle of φ, which is determined by the tilt alignment on the surface of a single substrate so as to arrange the liquid crystal composition in uniform twist alignment, φ is ± θ (for convenience) when no voltage is applied to the liquid crystal composition. When the twist direction is counterclockwise +, and when it is clockwise-.
The liquid crystal twist angle ω is ± θ + 180 ° or ± θ-1
When the angle is 80 ° and φ is ± (θ−180 °), the liquid crystal twist angle ω is ± θ (the above is the same order as the compound number), and at least one of the substrates has a narrowest width of 30 μm or less. It is characterized in that it is composed of two or more types of regions having different pretilt angles in units of regions, and the pretilt angles of the parts facing each other between the upper and lower substrates are different. Further, the pretilt angle of the region having the smallest angle among the two or more types of pretilt angles is 0 °. The liquid crystal display element is sandwiched between two polarizing plates which are orthogonal to each other.

【００１８】[0018]

【作用】本発明は、上記目的を達成するものであり以下
その達成原理及び手法について説明する。The present invention achieves the above object, and the principle and method of achieving the same will be described below.

【００１９】本発明は液晶をユニフォームツイスト配列
させない場合に、印加電圧の有無によって液晶分子の向
きがプレチルト角に大きく依存することを利用して光散
乱効果を高めるようにしたもので、微小領域内に少なく
とも２種の相異なるプレチルト角領域を形成することで
達成する。The present invention is intended to enhance the light scattering effect by utilizing the fact that the orientation of the liquid crystal molecules largely depends on the pretilt angle depending on the presence or absence of an applied voltage when the liquid crystal is not arranged in a uniform twist arrangement. It is achieved by forming at least two different pretilt angle regions.

【００２０】本発明の作用を説明する前提として、プレ
チルト角、ユニフォームツイスト配列、非ユニフォーム
ツイスト配列について述べる。As a premise for explaining the operation of the present invention, a pretilt angle, a uniform twist arrangement, and a non-uniform twist arrangement will be described.

【００２１】ネマティック液晶の分子は細長い棒状をな
している。液晶分子が基板上のラビングした配向膜に接
すると、その棒状分子の長軸が配向膜表面の性質に依存
し、一定方向に配向する。例えば配向膜がポリイミド配
向膜の場合は、ラビングした方向に沿って液晶分子長軸
が並んで配向される。また、ポリスチレン配向膜の場合
は、膜平面方向においてラビング方向に直角な方向に液
晶分子長軸が並ぶ。The molecules of the nematic liquid crystal are in the shape of elongated rods. When the liquid crystal molecules come into contact with the rubbed alignment film on the substrate, the long axis of the rod-shaped molecule is aligned in a certain direction depending on the property of the alignment film surface. For example, when the alignment film is a polyimide alignment film, the long axes of liquid crystal molecules are aligned along the rubbing direction. Further, in the case of the polystyrene alignment film, the long axes of the liquid crystal molecules are arranged in the film plane direction in a direction perpendicular to the rubbing direction.

【００２２】また、別の配向処理の方法として配向膜を
基板に蒸着する方法がある。基板面に対して酸化珪素を
例えば入射角８５゜で斜めから蒸着すると、蒸着源の方
向に液晶分子の長軸が向く。As another method of alignment treatment, there is a method of depositing an alignment film on a substrate. When silicon oxide is obliquely vapor-deposited on the surface of the substrate at an incident angle of 85 °, the long axes of the liquid crystal molecules are oriented in the direction of the vapor deposition source.

【００２３】しかし、実際はこれらの配向処理において
液晶分子Ｍは配向膜面Ｓに平行に配向されるのではな
く、図２（ａ）のように配向膜面すなわち基板面Ｓに対
してある所定の角度α0 で起き上って配向している。こ
の角度α0 はボリイミド配向膜で約１〜１５゜である。
この、基板面上において基板面と接する液晶分子の長軸
ＬＡとのなす角α0 をプレチルト角という。However, in actuality, in these alignment treatments, the liquid crystal molecules M are not aligned parallel to the alignment film surface S, but rather, as shown in FIG. It rises and is oriented at an angle α 0. This angle α 0 is about 1 to 15 ° in the polyimide alignment film.
The angle α0 formed by the long axis LA of the liquid crystal molecules in contact with the substrate surface on the substrate surface is called a pretilt angle.

【００２４】このとき、図２（ａ）に示される様に、液
晶分子長軸ＬＡの基板から起き上がった端部をリーディ
ング部分Ｌ、基板側に接近する端部をトレーリング部分
Ｔとすると、配列された液晶分子Ｍを説明上、図２
（ｂ）のように、例えば配向膜平面上にＴからＬ方向へ
の矢印Ｒで表すこととする。At this time, as shown in FIG. 2A, when the end portion of the liquid crystal molecule long axis LA raised from the substrate is the leading portion L and the end portion approaching the substrate side is the trailing portion T, the alignment is performed. In order to explain the liquid crystal molecules M that have been generated, FIG.
As in (b), for example, an arrow R from the T direction to the L direction is displayed on the plane of the alignment film.

【００２５】図３の例では（ａ）に示すように、フロン
ト基板すなわち上基板１の分子配列をＦ（実線の矢印）
となるようにして、リア基板すなわち下基板２の分子配
列をＲ（破線の矢印）となるように配向処理をした場合
であり、各配列は基板平面上で逆方向すなわち１８０°
異なる方向に向いている。In the example of FIG. 3, the molecular arrangement of the front substrate, that is, the upper substrate 1 is F (solid arrow) as shown in (a).
Thus, the rear substrate, that is, the lower substrate 2 is subjected to the orientation treatment so that the molecular arrangement becomes R (arrow of a broken line), and each arrangement is in the opposite direction, that is, 180 ° on the substrate plane.
Facing different directions.

【００２６】この構成において、液晶分子が捩じれを有
しないような誘電異方性が正のネマティック液晶（例え
ばカイラル剤未混入）を充填すると、液晶分子Ｍは図３
（ｂ）のように、上基板１から下基板２にかけて、液晶
層３の厚さ全長にわたって、一定かつ一様な角度で配列
する。一般にこのような分子配列をユニフォーム配列と
いい、従来の液晶表示素子の基本的な構成である。In this structure, when a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy (for example, a chiral agent is not mixed) such that the liquid crystal molecule has no twist, the liquid crystal molecule M is filled with the liquid crystal molecule M shown in FIG.
As shown in (b), the liquid crystal layer 3 is arranged at a constant and uniform angle from the upper substrate 1 to the lower substrate 2 over the entire thickness thereof. Generally, such a molecular arrangement is called a uniform arrangement, which is a basic configuration of a conventional liquid crystal display device.

【００２７】この構成の液晶表示素子では、液晶層にし
きい値電圧以上の電圧すなわち駆動電圧が印加される
と、両基板表面近傍の液晶分子の傾く方向に準じて液晶
分子Ｍが図４のように基板に対してほぼ垂直な方向に一
様に配列する。In the liquid crystal display device having this structure, when a voltage equal to or higher than the threshold voltage, that is, a driving voltage is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules M are moved as shown in FIG. Are uniformly arranged in a direction substantially perpendicular to the substrate.

【００２８】図６は図３（ａ）の状態から、上基板１を
基準にして、下基板２を角θ（≦９０°）ねじった状態
の場合を想定した図である。このときの分子配列がユニ
フォーム配列を維持するには、両基板間で液晶が角ψだ
け左まわり（図中矢印の回転方向）に捩じれた配列をと
る必要があり、これを実現するには角ψだけ捩じれるよ
うに液晶材料を選定すればよい。このようにして得た分
子配列は捩じれたユニフォ−ム配列と呼ぶことができ、
この場合この角ψをユニフォーム配列のツイスト角とい
う。ちなみに従来技術であるＳＴ−ＬＣＤはこのψを９
０゜〜２７０゜とした捩じれたユニフォ−ム配列をして
いる。FIG. 6 is a view assuming a case where the lower substrate 2 is twisted by an angle θ (≦ 90 °) with respect to the upper substrate 1 from the state of FIG. 3A. In order to maintain the uniform molecular alignment at this time, the liquid crystal must be twisted counterclockwise (rotational direction of the arrow in the figure) by an angle ψ between both substrates. The liquid crystal material may be selected so that it can be twisted by ψ. The molecular array thus obtained can be called a twisted uniform array,
In this case, this angle ψ is called the twist angle of the uniform arrangement. By the way, the conventional ST-LCD has 9
It has a twisted uniform arrangement of 0 ° to 270 °.

【００２９】図５はψが１８０゜のＳＴ−ＬＣＤにおけ
る印加電圧に対するＬＣＤの透過度の関係を示したもの
である。この図から、ＳＴ−ＬＣＤはある電圧、つまり
しきい値電圧Ｖth以上で状態を急峻に変化することとな
る。このことから、ＳＴ型のＬＣＤはしきい電圧以下の
印加電圧下では、電圧無印加の状態に近い分子配列をな
していると考えられ、このＳＴ−ＬＣＤのように液晶の
捩じれ角が９０゜以上２７０゜以下のＬＣＤの分子配列
を定義するときは、このしきい値電圧以下の印加電圧状
態下（無印加時）で定義することになる。また、こうし
た透過率−印加電圧特性（図５の曲線）において、その
特性の急峻性を一般的には、透過率９０％と１０％とな
る印加電圧値の差を透過率９０％の印加電圧の値で割っ
た値γで表す。FIG. 5 shows the relationship between the transmittance of the LCD and the applied voltage in the ST-LCD having φ of 180 °. From this figure, the ST-LCD rapidly changes its state at a certain voltage, that is, at the threshold voltage Vth or higher. From this, it is considered that the ST-type LCD has a molecular arrangement close to a state in which no voltage is applied under an applied voltage below the threshold voltage, and the twist angle of the liquid crystal is 90 ° like this ST-LCD. When defining the molecular arrangement of the LCD above 270 ° or less, it is defined under the applied voltage state below this threshold voltage (when no voltage is applied). Further, in such a transmittance-applied voltage characteristic (curve of FIG. 5), the steepness of the characteristic is generally represented by the difference between the applied voltage values of 90% and 10%. It is represented by the value γ divided by the value of.

【００３０】この構成の液晶表示素子では、前述した捩
じれのないユニフォ−ム配列の場合と同様に液晶層にし
きい値電圧以上の電圧が印加されると（電圧印加時）、
両基板表面近傍の液晶分子の傾く方向に準じて液晶分子
Ｍが図４の配列を捩じったように基板に対してほぼ垂直
な方向に配列する。In the liquid crystal display device having this structure, when a voltage higher than the threshold voltage is applied to the liquid crystal layer (when voltage is applied), as in the case of the twist-free uniform arrangement described above,
The liquid crystal molecules M are arranged in a direction substantially perpendicular to the substrates as if the liquid crystal molecules M are twisted in the arrangement of FIG.

【００３１】図６からわかるように、ユニフォーム配列
のツイスト角ψは上基板の配向Ｆの液晶分子のトレーリ
ング部分ＴF を基準にして、下基板の配向Ｒの液晶分子
のリーディング部分ＬR までの角度を表している。As can be seen from FIG. 6, the twist angle ψ of the uniform arrangement is an angle from the trailing portion TF of the liquid crystal molecule of the orientation F of the upper substrate to the leading portion LR of the liquid crystal molecule of the orientation R of the lower substrate. Is represented.

【００３２】ψは、図６のように左回りを＋θと、図７
のように右回りを−θと２通りに定義できる。Ψ is + θ in the counterclockwise direction as shown in FIG.
You can define clockwise as -θ and two ways.

【００３３】一方、図８（ｂ）のような液晶分子の配列
も可能である。このような配列は、前述した図３（ｂ）
の配列同様、捩じれを生じさせないネマティック液晶組
成物を図８（ａ）の構成下に維持すれば達成できる。On the other hand, an arrangement of liquid crystal molecules as shown in FIG. 8B is also possible. Such an arrangement is shown in FIG.
This can be achieved by maintaining a nematic liquid crystal composition that does not cause twist in the same manner as in the arrangement of FIG.

【００３４】こうした分子配列は、上下基板の分子配列
Ｆ、Ｒが同方向にあり、図８（ｂ）のように、分子配列
は液晶分子のチルト角が上基板１１のプレチルト角α0
から徐々に角度が減少し、液晶層厚ｄの中点ｄ／２で基
板１１と平行になった後、下基板１２のプレチルト角α
0 に至るまで逆の角度に傾いていくようになっているも
のである。すなわち、リーディング部分ＬF 、ＬR が互
いに近接し、トレーリング部分ＴF 、ＴR が互いに離れ
て配列する。このような非ユニフォーム配列をスプレイ
配列という。In such a molecular arrangement, the molecular arrangements F and R on the upper and lower substrates are in the same direction, and as shown in FIG. 8B, the tilt angle of the liquid crystal molecules is the pretilt angle α 0 of the upper substrate 11 as shown in FIG. 8B.
After that, the angle gradually decreases and becomes parallel to the substrate 11 at the midpoint d / 2 of the liquid crystal layer thickness d, and then the pretilt angle α of the lower substrate 12
It is designed to incline in the opposite angle until it reaches 0. That is, the leading portions LF and LR are arranged close to each other, and the trailing portions TF and TR are arranged apart from each other. Such a non-uniform array is called a spray array.

【００３５】次に、このスプレイ配列に前述したユニフ
ォ−ム配列同様、捩じれを加えた構造を得ることを考え
る。図９のように、図６のユニフォーム配列と同じく上
基板１１の配向Ｆに対して下基板１２の配向Ｒをθだけ
交差した状態でスプレイ配列とすることを考えると、図
９に示すように、上基板１１の配向Ｆのトレーリング部
分ＴF から下基板の配向Ｒのトレーリング部分ＴR との
なす角度で液晶分子が捩じれていなければならないこと
となる。スプレイ配列におけるこのツイスト角をωとす
ると、図９の左回りにωをとると、ωは正であるから、
スプレイ配列ツイスト角ωＬは（θ＋１８０°）とな
り、右回りにωをとるとωは負であるから、スプレイ配
列ツイスト角ωＲはその補角である（θ−１８０°）と
なる。Next, it will be considered to obtain a structure in which a twist is added to this splay arrangement as in the uniform arrangement described above. As shown in FIG. 9, considering that the splay array is formed in the state where the orientation R of the upper substrate 11 intersects the orientation R of the lower substrate 12 by θ similarly to the uniform array of FIG. 6, as shown in FIG. That is, the liquid crystal molecules must be twisted at an angle between the trailing portion TF having the orientation F of the upper substrate 11 and the trailing portion TR having the orientation R of the lower substrate. If this twist angle in the splay array is ω, and ω is counterclockwise in FIG. 9, ω is positive,
The splay array twist angle ωL is (θ + 180 °), and when ω is taken clockwise, ω is negative, so the splay array twist angle ωR is its complementary angle (θ−180 °).

【００３６】また、図１０のような構成を考えると、右
回りにωをとると、ωは負であるから、スプレイ配列ツ
イスト角ωＲは（−θ−１８０°）となり、左回りにω
をとると、ωは正であるから、スプレイ配列ツイスト角
ωＬはその補角である（−θ＋１８０°）となる。Considering the configuration as shown in FIG. 10, when ω is taken clockwise, ω is negative, so the splay array twist angle ωR is (−θ−180 °), and ω is counterclockwise.
Since ω is positive, the splay array twist angle ωL is its complementary angle (−θ + 180 °).

【００３７】このように図９、１０の構成では、スプレ
イ配列ツイスト角ωは（±θ＋１８０°）と（±θ−１
８０°）の４通りのツイスト状態のいずれかを取ること
ができる。以上のようにスプレイ配列においても、ユニ
フォ−ム配列時のツイスト角ψの＋θ、−θに対応し
て、それぞれ捩じれ配列が実現できる。As described above, in the configurations of FIGS. 9 and 10, the splay array twist angle ω is (± θ + 180 °) and (± θ−1).
It can take any of the four twist states of 80 °). As described above, also in the spray arrangement, the twist arrangement can be realized corresponding to + θ and −θ of the twist angle ψ in the uniform arrangement.

【００３８】図９、図１０で説明した各ωはユニフォー
ムツイスト配列をさせた場合のツイスト角ψを考える
と、それぞれψ＝＋θ、−θとなり、角θが０≦θ≦９
０°の範囲では、ψが±θのとき捩じれたスプレイ配列
を実現するには、そのツイスト角ωがそれぞれ（±θ＋
１８０°）、（±θ−１８０°）でなければ成立しない
ことを意味する。この場合にωの取り得る値の範囲は、
ω＝｜θ±１８０゜｜＝９０゜〜２７０゜となり、この
ツイスト角は従来のＳＴ−ＬＣＤの実用解と一致する。
つまり、捩じれたスプレイ配列であって、従来のＳＴ−
ＬＣＤのツイスト角に等しいツイスト角を得ることを考
えると、ユニフォ−ム配列のツイスト角ψが±θであっ
て液晶のツイスト角ωが（±θ＋１８０°）または（±
θ−１８０°）となり、この構成が本発明の液晶表示素
子の第一の特徴となる。こうした本発明の液晶表示素子
の分子配列を概念的に示すと図１１のようになる。Considering the twist angle ψ in the case where the uniform twist arrangement is used, each ω described in FIGS. 9 and 10 is ψ = + θ, −θ, and the angle θ is 0 ≦ θ ≦ 9.
In the range of 0 °, in order to realize a twisted splay array when ψ is ± θ, the twist angle ω is (± θ +
180 °) and (± θ−180 °), it means that it does not hold. In this case, the range of possible values of ω is
ω = | θ ± 180 ° | = 90 ° to 270 °, and this twist angle agrees with the practical solution of the conventional ST-LCD.
In other words, it is a twisted splay array, and the conventional ST-
Considering to obtain a twist angle equal to the twist angle of the LCD, the twist angle ψ of the uniform array is ± θ and the twist angle ω of the liquid crystal is (± θ + 180 °) or (±
θ−180 °), which is the first feature of the liquid crystal display element of the present invention. The molecular arrangement of the liquid crystal display device of the present invention is conceptually shown in FIG.

【００３９】この液晶分子の捩じれ方向、捩じれ度合い
は、液晶に混ぜるカイラル液晶剤の種類、混合量により
制御することができる。具体的な材料としては、左回り
カイラル剤にオクチル−２−オキシ−４−（４´−ｎ−
ヘキシロキシ）−ベンゾール例えばＳ−８１１（メルク
社製）、右回りカイラル剤に４−シアノ−４´−（２−
メチルブチル）−ビフェニール例えばＣＢ−１５（メル
ク・リミテッド社製）を挙げることができる。The twisting direction and the twisting degree of the liquid crystal molecules can be controlled by the kind and mixing amount of the chiral liquid crystal agent mixed in the liquid crystal. As a concrete material, octyl-2-oxy-4- (4'-n-) is added to the counterclockwise chiral agent.
Hexyloxy) -benzol such as S-811 (manufactured by Merck & Co.), 4-cyano-4 '-(2-
Methylbutyl) -biphenyl For example, CB-15 (manufactured by Merck Limited) can be mentioned.

【００４０】図１１は上下基板１１、１２の表面の液晶
分子のプレチルト角が同一の場合と異なる場合の分子配
列への影響を示すので、（ａ）乃至（ｃ）は電圧無印加
時の状態、（ｄ）乃至（ｆ）は電圧印加時の状態を表し
ている。ここで、（ａ）、（ｄ）は上下基板のプレチル
ト角が等しくα01の場合であり、図８（ｂ）の構成と同
じである。FIG. 11 shows the influence on the molecular alignment when the pretilt angles of the liquid crystal molecules on the surfaces of the upper and lower substrates 11 and 12 are the same or different. Therefore, (a) to (c) show the states when no voltage is applied. , (D) to (f) represent states when a voltage is applied. Here, (a) and (d) are the cases where the pretilt angles of the upper and lower substrates are equal and are α01, which is the same as the configuration of FIG. 8B.

【００４１】液晶分子は基板と平行になる分子の位置ｄ
0 を液晶層厚ｄの中点に有しており、図の（ｄ）に示す
ように電源ｖ0 から電圧を印加しても、その位置は変わ
らない。図１１（ｂ）は下基板１２のプレチルト角α02
を上基板のプレチルト角α01よりも大きくした場合で、
分子が平行になる位置ｄ0 は上基板１１側になる。電圧
を印加すると、（ｅ）に示すように、分子は急峻な右上
がりの分子配列になる。The position of the liquid crystal molecule is parallel to the substrate.
It has 0 at the middle point of the liquid crystal layer thickness d, and its position does not change even if a voltage is applied from the power source v0 as shown in FIG. FIG. 11B shows the pretilt angle α 02 of the lower substrate 12.
Is larger than the pretilt angle α01 of the upper substrate,
The position d0 where the molecules are parallel is on the upper substrate 11 side. When a voltage is applied, as shown in (e), the molecules have a steeply rising molecular arrangement.

【００４２】一方、図１１（ｃ）は下基板のプレチルト
角をα01とし、上基板のプレチルト角α02として大にし
た場合で、分子の基板と平行になる位置ｄ0 は下基板１
２側に片寄る。同図（ｆ）のように電圧を印加すると、
液晶分子の向きは急峻な右下がりの配列になる。すなわ
ち、電圧印加時の液晶分子のは配列は大きなプレチルト
角に依存する。On the other hand, FIG. 11C shows a case where the pretilt angle of the lower substrate is α01 and the pretilt angle α02 of the upper substrate is large, and the position d0 parallel to the molecular substrate is the lower substrate 1
Shift to the 2 side. When voltage is applied as shown in FIG.
The orientation of the liquid crystal molecules is a steep and downward sloping arrangement. That is, the alignment of liquid crystal molecules when a voltage is applied depends on a large pretilt angle.

【００４３】したがって、図１２（ａ）のように、図１
１の（ｂ）と（ｃ）の構造を交互に配列し、すなわち、
下基板のプレチルト角α02に対応する上基板のプレチル
ト角をα01、下基板のプレチルト角α01に対応する上基
板のプレチルト角をα02として、電圧源ｖ0 から電圧を
印加すると、電圧無印加時には液晶沿う圧全体にほぼ平
行であった液晶分子配列は隣接する領域間で大きく変化
する。このため、電圧無印加時に光が透過し、電圧印加
時に効率のよい光散乱が生じる。Therefore, as shown in FIG.
1 (b) and (c) structure are arranged alternately, that is,
When the pretilt angle of the upper substrate corresponding to the pretilt angle α02 of the lower substrate is α01 and the pretilt angle of the upper substrate corresponding to the pretilt angle α01 of the lower substrate is α02, and a voltage is applied from the voltage source v0, the liquid crystal is aligned when no voltage is applied. The alignment of the liquid crystal molecules, which was almost parallel to the entire pressure, changed significantly between the adjacent regions. Therefore, light is transmitted when no voltage is applied, and efficient light scattering occurs when a voltage is applied.

【００４４】図１２（ｂ）は、下基板１２に２種のプレ
チルト角α01、α02の各領域の配向膜を交互に形成し、
上基板１１にはα01、α02の中間のプレチルト角α0mを
持つ配向膜を形成した構成であり、この場合も図１２
（ａ）と同じく隣接する領域ごとに上下基板間のプレチ
ルト角の大小関係はα01＜α0m＜α02であり交互に反転
する。したがって、図１２（ａ）と同じく、電圧印加時
に液晶分子配列が大きく変化し、光散乱を発生する。In FIG. 12 (b), two kinds of alignment films of pretilt angles α01 and α02 are alternately formed on the lower substrate 12,
The upper substrate 11 has a configuration in which an alignment film having a pretilt angle α0m intermediate between α01 and α02 is formed.
Similarly to (a), the magnitude relationship of the pretilt angles between the upper and lower substrates is α01 <α0m <α02 in each of the adjacent regions, and they are alternately inverted. Therefore, as in FIG. 12A, the liquid crystal molecule alignment changes greatly when a voltage is applied, and light scattering occurs.

【００４５】図１は本発明の構成を説明する図であっ
て、図１（ａ）は本発明の液晶表示素子の構成を実現す
る配向処理方向の一例を説明した概念図であって、図１
（ｂ）は各領域における液晶分子配列を概念的に説明し
た図であり、図１２（ｂ）に示す構造と同構成である。
フロント基板すなわち上基板１１の一表面に幅１００
μｍのストライプ状のＩＴＯ電極１３が表示画面に対し
て縦方向に延長されて設けられる。電極を含む基板面上
に配向膜１４が塗布され、図示のように、電極１３に対
して直交する方向を表示画面の水平方向とすると、この
方向に対して４５°の方向１１ａにラビング処理され
る。この配向膜のプレチルト角を３°に設定する。FIG. 1 is a diagram for explaining the constitution of the present invention, and FIG. 1 (a) is a conceptual diagram for explaining an example of an alignment treatment direction for realizing the constitution of the liquid crystal display device of the present invention. 1
12B is a diagram conceptually explaining the liquid crystal molecule alignment in each region, and has the same configuration as the structure shown in FIG. 12B.
Width 100 on one surface of the front substrate or upper substrate 11.
A stripe-shaped ITO electrode 13 of μm is provided extending in the vertical direction with respect to the display screen. An alignment film 14 is applied on the surface of the substrate including the electrodes, and as shown in the drawing, assuming that the direction orthogonal to the electrodes 13 is the horizontal direction of the display screen, the rubbing process is performed in the direction 11a at 45 ° with respect to this direction. It The pretilt angle of this alignment film is set to 3 °.

【００４６】リア基板すなわち下基板１２上に、幅１０
０μｍ、長さ３００μｍの四辺形状のＩＴＯ電極１５
を、前記した上基板の電極１３に対向してその延長方向
に沿って複数個配列する。電極を含むした基板表面に配
向膜１６を形成塗布し、図示山印方向１２ａにラビング
処理する。この方向は上基板のラビング方向に対して９
０°で交差刷る。プレチルト角は１°である。On the rear substrate, that is, the lower substrate 12, the width 10
Quadrilateral ITO electrode 15 with 0 μm and length of 300 μm
Are arrayed along the extension direction of the upper substrate, facing the electrodes 13 on the upper substrate. An alignment film 16 is formed and applied on the surface of the substrate including the electrodes, and a rubbing process is performed in the direction 12a shown in the figure. This direction is 9 with respect to the rubbing direction of the upper substrate.
Cross-print at 0 °. The pretilt angle is 1 °.

【００４７】電極１５上の配向膜１６の領域に、幅５μ
ｍ、長さ１００μｍの他の配向膜やが５μｍピッチの等
間隔で電極の配列方向に沿って配列される。一電極上に
３０ラインの配向膜１７列が形成される。この配向膜の
プレチルト角は５°である。これら基板間に液晶層１８
を充填し、電圧印加の有無での液晶分子Ｍの配列状態を
表したのが、図１（ｂ）である。In the region of the alignment film 16 on the electrode 15, a width of 5 μm
Other alignment films having a length of m and a length of 100 μm are arranged at equal intervals of 5 μm along the arrangement direction of the electrodes. An alignment film 17 rows of 30 lines is formed on one electrode. The pretilt angle of this alignment film is 5 °. A liquid crystal layer 18 is provided between these substrates.
FIG. 1B shows the alignment state of the liquid crystal molecules M filled with the liquid crystal molecules with and without voltage application.

【００４８】図１（ｂ）に示すように、本発明の液晶表
示素子における液晶分子配列は液晶分子の捩じれ方向に
断面をとって考えると液晶分子の傾きが上下基板間でス
プレイ状に連続的に変化している（捩じれがない場合も
同様）。一画素よりさらに微細な領域ごとに基板表面の
プレチルト角を異ならせた構成である。As shown in FIG. 1B, when the liquid crystal molecule arrangement in the liquid crystal display device of the present invention is taken by taking a cross section in the twist direction of the liquid crystal molecules, the inclination of the liquid crystal molecules is continuous in a splay pattern between the upper and lower substrates. Has changed to (even if there is no twist). In this structure, the pretilt angle of the substrate surface is made different for each region finer than one pixel.

【００４９】この分子配列の特徴は、対向する上下基板
間でプレチルト角が異なった場合、上述のように電圧を
印加した際に大部分の液晶分子がプレチルト角の大きい
方の基板表面の液晶分子Ｍの傾いている方向に応じて基
板方線方向に傾いていく。したがって、ラビング方向に
係わらず液晶分子の傾く方向が制御されることがわか
る。When the pretilt angles are different between the upper and lower substrates facing each other, most of the liquid crystal molecules have a large pretilt angle when the voltage is applied as described above. It tilts in the direction of the substrate line in accordance with the direction in which M is tilted. Therefore, it is understood that the tilt direction of the liquid crystal molecules is controlled regardless of the rubbing direction.

【００５０】この対向する上下基板間でのプレチルト角
の大小関係を一画素よりさらに微細な領域ごとに交互に
異ならせた構成が本発明の液晶表示素子の特徴である。
したがって、本発明の液晶表示素子はこの微細な領域ご
とに液晶分子の傾く方向が異なる分子配列変化をなす。
ここで、この微細な領域間の境界では電圧を印加した際
にのみ、液晶分子配列が不連続となり、この境界部では
光が散乱する特性を得る。ここで、光が散乱する領域は
境界部を中心にした幅５〜３０μｍの幅となる。したが
って微細な領域の大きさをこの値に一致するようもしく
はそれより小さい値となるよう分割すれば全面において
光を散乱させることができ、また、電圧を印加していな
い状態では液晶分子は全面連続的な配列をなすので光透
過状態を得ることができる。そのため本発明の液晶表示
素子は電圧無印加時に光透過状態、電圧印加時に光散乱
状態を得る電界制御をなすことができる。A feature of the liquid crystal display element of the present invention is that the magnitude relationship of the pretilt angles between the upper and lower substrates facing each other is alternately changed for each region finer than one pixel.
Therefore, in the liquid crystal display element of the present invention, the molecular alignment changes in which the directions of tilting of the liquid crystal molecules are different for each fine region.
Here, at the boundaries between the fine regions, the liquid crystal molecule alignment becomes discontinuous only when a voltage is applied, and light is scattered at the boundaries. Here, the region where the light is scattered has a width of 5 to 30 μm centered on the boundary portion. Therefore, if the size of the fine area is divided so as to match this value or a value smaller than this value, light can be scattered over the entire surface, and the liquid crystal molecules are continuous over the entire surface when no voltage is applied. Since they are arranged in a conventional manner, a light transmission state can be obtained. Therefore, the liquid crystal display element of the present invention can perform electric field control to obtain a light transmitting state when no voltage is applied and a light scattering state when a voltage is applied.

【００５１】また、微視的にみると各領域における分子
配列変化は、分子配列の変化に等しく応答速度はこれに
準じた値を取るため、応答速度は従来のユニフォームツ
イスト配列のＴＮ−ＬＣＤやＳＴＮ−ＬＣＤ、ホモジニ
アス配列ＬＣＤよりもさらに速いことがわかっており、
したがって本発明の液晶表示素子も極めて速い応答速度
を得ることになる（先出願の特願平３−３４４５９２号
及び特願平３−３４４５９３に提案されている偏光制御
方式を参照）。Microscopically, the change in the molecular sequence in each region is equal to the change in the molecular sequence, and the response speed takes a value in accordance with this. Therefore, the response speed is TN-LCD of the conventional uniform twist array or It is known to be even faster than STN-LCD and homogeneous array LCD,
Therefore, the liquid crystal display device of the present invention can also obtain an extremely fast response speed (see the polarization control method proposed in Japanese Patent Application No. 3-344592 and Japanese Patent Application No. 3-344593).

【００５２】また、本発明の液晶表示素子は僅かな液晶
分子配列変化によって光透過状態と光散乱状態の２状態
を得るので電気光学特性にヒステリシスを生じない。Further, the liquid crystal display device of the present invention obtains two states, a light transmission state and a light scattering state, by a slight change in the alignment of the liquid crystal molecules, so that there is no hysteresis in the electro-optical characteristics.

【００５３】また、液晶の捩じれ角度（０°を含む）の
違いによって、前述した領域の境界部の分子配列状態の
組み合わせも異なるため、種々の組み合わせが可能とな
り、電気光学特性の急峻なものや、なだらかなものな
ど、種々実現可能である。ただし、捩じれ角を２７０°
より大きくすると、電圧印加状態から無印加状態に切り
替えた時、電圧印加状態の分子配列をメモリーすること
がある。これは、結果的に電気光学特性にヒステリシス
を生じさせることとなるので好ましくない。したがっ
て、本発明の液晶表示素子の液晶の捩じれ角は０°以上
２７０°以下とするのがよい。Further, since the combination of the molecular alignment states at the boundary portion of the above-mentioned region is different due to the difference in the twist angle (including 0 °) of the liquid crystal, various combinations are possible, and those having sharp electro-optical characteristics are possible. , Various things such as a smooth one can be realized. However, the twist angle is 270 °
If it is made larger, the molecular arrangement in the voltage applied state may be memorized when the voltage applied state is switched to the non-applied state. This is not preferable because it causes hysteresis in electro-optical characteristics. Therefore, the twist angle of the liquid crystal of the liquid crystal display element of the present invention is preferably 0 ° or more and 270 ° or less.

【００５４】また、本発明の液晶表示素子を例えば液晶
の捩じれ角０°で作成し、直交した２枚の偏光板間に各
ラビング方向（セル平面で考えて上下基板で同一方向で
ある）と一方の偏光板の吸収軸が平行となるよう組み合
わせると、散乱光源を用いた場合でも透過型のディスプ
レーと成り得る。この場合、複屈折効果を利用した光学
モードとなり、前述した透過率は低下するが、光透過状
態を液晶層の光散乱状態によって実現するため視角依存
性が少ないといった効果を得る。特に階調表示をした際
に表示が反転するような現象が生じないため、直視型の
ディスプレーとして、従来のＴＮ−ＬＣＤ等より優れた
表示特性を得ることができる。Further, the liquid crystal display device of the present invention is prepared, for example, with a twist angle of liquid crystal of 0 °, and the respective rubbing directions (considering the cell plane, the upper and lower substrates are in the same direction) between two orthogonal polarizing plates. If one polarizing plate is combined so that its absorption axes are parallel to each other, a transmission type display can be obtained even when a scattering light source is used. In this case, an optical mode utilizing the birefringence effect is obtained, and the above-mentioned transmittance is lowered, but since the light transmission state is realized by the light scattering state of the liquid crystal layer, there is an effect that the viewing angle dependency is small. In particular, since the phenomenon of display inversion does not occur when gradation display is performed, it is possible to obtain display characteristics superior to those of the conventional TN-LCD as a direct-view display.

【００５５】また、本発明の液晶表示素子は、液晶層の
光散乱状態を僅かな液晶分子配列変化によって実現する
ことができるので、印加電圧は極めて小さい値となる。
よって低電圧駆動が可能となるといった利点も得ること
ができる。Further, in the liquid crystal display element of the present invention, the light scattering state of the liquid crystal layer can be realized by a slight change in the alignment of the liquid crystal molecules, so that the applied voltage has an extremely small value.
Therefore, an advantage that low voltage driving is possible can be obtained.

【００５６】[0056]

【実施例】以下本発明の液晶表示素子の実施例を詳細に
説明する。EXAMPLES Examples of the liquid crystal display device of the present invention will be described in detail below.

【００５７】（実施例１）図１３に本実施例におけるセ
ル構成を示す。(Embodiment 1) FIG. 13 shows a cell structure in this embodiment.

【００５８】図１３（ｂ）において上基板２１としてＲ
ＧＢカラーフィルターの付いた全面ＩＴＯ電極付きガラ
ス基板を用い、下基板２１としてＴＦＴからなるスイッ
チング素子付きガラス基板（一画素のサイズは３００μ
ｍ×３００μｍ）を用い、上基板表面には配向膜として
（株）日本合成ゴム製のＡＬ−３０４６（プレチルト角
測定値３°）を形成する。図１３（ｂ）のように下基板
２２の表面にはまず、（株）チバガイギー製のプロビミ
ド（プレチルト角測定値１°）を配向膜２３として形成
し、その上に（株）日産化学製のＰＳＩ−２３０１（プ
レチルト角測定値５°）を配向膜２４として形成し、図
１３（ａ）に示すような一画素上に市松状にプレチルト
角１°の配向膜２３とプレチルト角５°の配向膜２４が
配列される構成となるようこのＰＳＩ−２３０１からな
る配向膜にパターニングし、図１３（ｂ）に示す方向に
９０°交差で各基板をラビング処理２１ａ、２２ａを施
したのち、液晶層厚が１０μｍとなるようにして、これ
ら基板間に誘電異方性が正の液晶として（株）メルクジ
ャパン製ＺＬＩ−３９２６（Δｎ＝０．２０３０）に左
捩じれのカイラル剤として（株）メルクジャパン製Ｓ−
８１１を０．１ｗｔ％混合したものを挟持して本発明の
液晶表示素子を得た。図１３（ａ）において一画素は画
素電極２５上に形成され、同電極はＴＦＴスイッチング
素子２６により、信号線２７、ゲート線２８に結線され
ている。In FIG. 13B, R is used as the upper substrate 21.
A glass substrate with a full-color ITO electrode with a GB color filter is used, and a glass substrate with a switching element made of a TFT is used as the lower substrate 21 (the size of one pixel is 300 μm).
m × 300 μm), and AL-3046 (pretilt angle measured value 3 °) manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd. is formed as an alignment film on the surface of the upper substrate. As shown in FIG. 13B, on the surface of the lower substrate 22, first, Probimide manufactured by Ciba-Geigy Co., Ltd. (pretilt angle measurement value 1 °) is formed as an alignment film 23, and a product manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. is formed thereon. PSI-2301 (pretilt angle measurement value 5 °) is formed as the alignment film 24, and the alignment film 23 having a pretilt angle of 1 ° and the alignment having a pretilt angle of 5 ° are arranged in a checkered pattern on one pixel as shown in FIG. The alignment film made of PSI-2301 is patterned so that the films 24 are arranged, and each substrate is subjected to rubbing treatments 21a and 22a at 90 ° intersections in the direction shown in FIG. As a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy between these substrates so that the thickness is 10 μm, ZLI-3926 (Δn = 0.030) manufactured by Merck Japan Co., Ltd. is a left-handed chiral agent and Merck Japan Co., Ltd. S-
A liquid crystal display element of the present invention was obtained by sandwiching a mixture of 811 and 0.1 wt%. In FIG. 13A, one pixel is formed on the pixel electrode 25, and the electrode is connected to the signal line 27 and the gate line 28 by the TFT switching element 26.

【００５９】ここで、液晶層厚を厚くし、液晶組成物の
Δｎを大きくしたのは、光散乱状態における光散乱性を
高めるためである。また、上基板には一種の配向膜のみ
を用いたのは、プロセスを簡略化するためと上下基板の
微細な配向領域の組み合わせを実現するために合わせ精
度を必要としないで済むようにするためである。また、
液晶の捩じれ角を９０°になるようにしたのは下基板２
２上の両配向膜２３、２４の境界部Ａ〜Ｄ（図１３
（ａ）参照）における液晶分子配列の不連続性（電圧印
加時）がそれぞれ故意に異なるようにしたいためで、こ
れは電気光学特性がそれなりになだらかな曲線（実施例
３を比較例として参照）となるようにして、ＴＦＴを用
いた駆動により、階調表示を実施しやすいようにするた
めのものである。Here, the reason why the liquid crystal layer thickness is increased and Δn of the liquid crystal composition is increased is to enhance the light scattering property in the light scattering state. Moreover, the reason why only one kind of alignment film is used for the upper substrate is to simplify the process and to eliminate the need for alignment accuracy in order to realize a fine alignment region combination of the upper and lower substrates. Is. Also,
It is the lower substrate 2 that makes the twist angle of the liquid crystal 90 degrees.
Boundary portions A to D between the two alignment films 23 and 24 on the second alignment film (see FIG.
This is because the discontinuity (when a voltage is applied) of the liquid crystal molecule alignment in (a)) is intentionally different from each other. This is because the electro-optical characteristics are somewhat smooth curves (see Example 3 as a comparative example). As described above, it is for facilitating gradation display by driving using the TFT.

【００６０】このようにして得られた本発明の液晶表示
素子にＴＦＴを介して電圧を印加して電気光学特性（透
過率−印加電圧曲線）を測定した。透過率−印加電圧曲
線を求めるために、液晶表示素子にＨｅ−Ｎｅレーザー
光を入射させ、透過率を測定した。光のスポット径は２
ｍｍで、透過したレーザー光は液晶表示素子から距離２
０ｃｍのところにあるフォトダイオードにより検出し
た。図１４に０Ｖから徐々に印加電圧を５Ｖまで増加、
５Ｖから徐々に０Ｖまで減少させていったときの透過率
−印加電圧曲線を示す。電圧を印加していない状態（０
Ｖ印加）では透過率約８０％（ガラス基板２枚の透過
率）を示した。また、印加電圧２．８Ｖでは最少透過率
０．４％と良好な散乱状態が得られた。また、図からあ
きらかなように電気光学特性にヒステリシスは全くなか
った。また、印加電圧２．８Ｖ及び０Ｖにて、応答速度
を測定したところ立ち上がり７ｍｓｅｃ、立ち下がり２
５ｍｓｅｃと極めて速い値を得た。A voltage was applied to the thus obtained liquid crystal display device of the present invention through a TFT, and electro-optical characteristics (transmittance-applied voltage curve) were measured. In order to obtain a transmittance-applied voltage curve, He-Ne laser light was made incident on the liquid crystal display element, and the transmittance was measured. Light spot diameter is 2
mm, the transmitted laser light is at a distance of 2 from the liquid crystal display device.
It was detected by a photodiode located at 0 cm. In Figure 14, the applied voltage is gradually increased from 0V to 5V,
The transmittance-applied voltage curve when gradually decreasing from 5V to 0V is shown. No voltage applied (0
When V was applied, the transmittance was about 80% (the transmittance of two glass substrates). Further, when the applied voltage was 2.8 V, the minimum transmittance was 0.4%, and a good scattering state was obtained. As is clear from the figure, there was no hysteresis in the electro-optical characteristics. Moreover, when the response speed was measured at an applied voltage of 2.8 V and 0 V, the rise was 7 msec and the fall was 2
An extremely fast value of 5 msec was obtained.

【００６１】（実施例２）図１５（ａ）、（ｂ）に本実
施例におけるセル構成を示す。(Embodiment 2) FIGS. 15A and 15B show the cell structure in this embodiment.

【００６２】実施例１同様、上基板３１としてＲＧＢカ
ラーフィルターの付いた表面全体にＩＴＯ電極付きのガ
ラス基板を用い、下基板３２としてＴＦＴからなるスイ
ッチング素子付きガラス基板（一画素のサイズは３００
μｍ×３００μｍ）を用い、上基板表面には配向膜（図
示しない）として（株）日本ゴム製のＡＬ−３０４６
（プレチルト角測定値３°）を形成した。図１５（ａ）
において、下基板３２の電極３５を含む表面にはまず、
アミノシラン処理を施してラビング配向処理にてプレチ
ルト角が０°となるようにして、その上に（株）日産化
学製のＰＳＩ−２３０１（プレチルト角測定値５°）を
配向膜３４として形成し、図に示すような市松パターン
構成となるようこのＰＳＩ−２３０１からなる配向膜に
パターニングし、図１５（ｂ）に示す方向に１８０°交
差でラビング処理３１ａ、３２ａを施したのち、液晶層
厚が１０μｍとなるようにして、これら基板間に誘電異
方性が正の液晶として（株）メルクジャパン製ＺＬＩ−
３９２６（Δｎ＝０．２０３０）に左捩じれのカイラル
剤として（株）メルクジャパン製Ｓ−８１１を０．４ｗ
ｔ％混合したものを挟持して本発明の液晶表示素子を得
た。ここで、符号３６はＴＦＴスイッチング素子であ
り、電極３５を信号線３７、ゲート線３８に接続する。As in Example 1, a glass substrate with ITO electrodes on the entire surface with an RGB color filter was used as the upper substrate 31, and a glass substrate with switching elements made of TFTs was used as the lower substrate 32 (the size of one pixel is 300).
.mu.m.times.300 .mu.m) and an AL-3046 made by Nippon Rubber Co., Ltd. as an alignment film (not shown) on the surface of the upper substrate.
(Pretilt angle measurement value 3 °) was formed. FIG. 15 (a)
First, on the surface of the lower substrate 32 including the electrode 35,
Aminosilane treatment is performed so that the pretilt angle becomes 0 ° by rubbing orientation treatment, and PSI-2301 (pretilt angle measurement value 5 °) manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. is formed thereon as an orientation film 34. After patterning the alignment film made of PSI-2301 so as to have a checkered pattern structure as shown in the drawing and rubbing treatments 31a and 32a at 180 ° intersecting with the direction shown in FIG. The liquid crystal having a positive dielectric anisotropy between the substrates is set to 10 μm, and ZLI- manufactured by Merck Japan Co., Ltd.
As a chiral agent with a left-handed twist of 3926 (Δn = 0.230), S-811 manufactured by Merck Japan Ltd. 0.4 w
The liquid crystal display device of the present invention was obtained by sandwiching the mixture of t%. Here, reference numeral 36 is a TFT switching element, which connects the electrode 35 to the signal line 37 and the gate line 38.

【００６３】この構成では、上下基板のプレチルト角の
組み合わせとして、０°と３°の組み合わせが形成され
る。本実施例では、このように一方のプレチルト角が０
°であっても良好に捩じれたスプレイ配列を実現し、電
圧を印加した際、プレチルト角が３°である基板（この
場合上基板）表面のチルト方向に支配的に液晶分子が傾
いていくことを確認するためになしたものであり、この
ことは、プレチルト角の最少値が０°まで許容されるこ
とを確認したこととなる。また、本実施例では、液晶の
捩じれ角が１８０°になるようにしているが、これは境
界部における液晶分子配列の不連続性（電圧印加時）を
強めるためであり、結果的にコントラスト比を高めるた
めである。In this structure, a combination of 0 ° and 3 ° is formed as a combination of the pretilt angles of the upper and lower substrates. In this embodiment, one of the pretilt angles is 0 in this way.
Even if the liquid crystal molecules have a twisted splay arrangement, liquid crystal molecules are predominantly tilted in the tilt direction of the surface of the substrate (the upper substrate in this case) having a pretilt angle of 3 ° when a voltage is applied. This is done to confirm that the minimum value of the pretilt angle is allowed to be 0 °. Further, in this embodiment, the twist angle of the liquid crystal is set to 180 °, but this is to enhance the discontinuity (when a voltage is applied) in the alignment of the liquid crystal molecules at the boundary portion, and as a result, the contrast ratio is increased. Is to increase

【００６４】このようにして得られた本発明の液晶表示
素子に実施例１同様、ＴＦＴを介して電圧を印加して電
気光学特性（透過率−印加電圧曲線）を測定した。図１
６に０Ｖから徐々に印加電圧を５Ｖまで増加、５Ｖから
徐々に０Ｖまで減少させていったときの透過率−印加電
圧曲線を示す。電圧を印加していない状態（０Ｖ印加）
では透過率約８０％を示した。また、印加電圧３．０Ｖ
では最少透過率０．２％と良好な散乱状態が得られた。
また、図からあきらかなように電気光学特性にヒステリ
シスは全くなかった。また、印加電圧３．０Ｖ及び０Ｖ
にて、応答速度を測定したところ立上がり５０ｍｓｅ
ｃ、立ち下がり７５ｍｓｅｃと速い値を得た。A voltage was applied to the thus obtained liquid crystal display device of the present invention through a TFT as in Example 1, and the electro-optical characteristics (transmittance-applied voltage curve) were measured. Figure 1
6 shows a transmittance-applied voltage curve when the applied voltage was gradually increased from 0V to 5V and gradually decreased from 5V to 0V. No voltage applied (0V applied)
Showed a transmittance of about 80%. In addition, applied voltage 3.0V
In the case, the minimum transmittance was 0.2% and a good scattering state was obtained.
As is clear from the figure, there was no hysteresis in the electro-optical characteristics. In addition, applied voltage 3.0V and 0V
Then, when the response speed was measured, it rose to 50 mse.
c, the fall was 75 msec, which was a fast value.

【００６５】（実施例３） 図１７に本実施例における
セル構成を示す。(Embodiment 3) FIG. 17 shows a cell structure in this embodiment.

【００６６】本実施例では、基板として、上基板４１に
はＲＧＢカラーフィルターの付いたＩＴＯストライプ電
極（ライン、スペースは１００μｍ、１０μｍ、ライン
数６４０×３）４３付きのガラス基板を用い、下基板４
２には、ＩＴＯストライプ電極（ライン、スペースは３
００μｍ、１０μｍ、ライン数４８０）４４付きガラス
基板を用い、これらのストライプパターンが直交するよ
う上下基板を組み合わせることにより、スイッチング素
子を用いない単純な電極構造となるように構成した。こ
れはマルチプレックス駆動にて、大容量表示を得ること
を目的として行ったものである。In this embodiment, as the substrate, a glass substrate with an ITO stripe electrode (lines and spaces: 100 μm, 10 μm, number of lines: 640 × 3) 43 with an RGB color filter is used as the upper substrate 41, and a lower substrate. Four
2 has ITO stripe electrodes (3 lines and spaces)
A glass substrate with 00 μm, 10 μm, and a line number of 480) 44 was used, and the upper and lower substrates were combined so that these stripe patterns were orthogonal to each other, so that a simple electrode structure without a switching element was formed. This was done for the purpose of obtaining a large capacity display by multiplex drive.

【００６７】実施例１同様に上基板４１表面には配向膜
４５として（株）日本合成ゴム製のＡＬ−３０４６（プ
レチルト角測定値３°）を形成し、下基板４２表面には
まず、（株）チバガイギー製のプロビミド（プレチルト
角測定値１°）を第１の配向膜４６として形成し、その
上に（株）日産化学製のＰＳＩ−２３０１（プレチルト
角測定値５°）を第２の配向膜４７として形成し、この
第２の配向膜４７を図に示すような電極４４方向に延び
る微細ピッチのストライプ構成となるようこのＰＳＩ−
２３０１からなる配向膜にパターニングし、図１７
（ｂ）に示す同一方向にラビング処理４１ａ、４２ａを
施したのち、液晶層厚が１０μｍとなるようにして、こ
れら基板間に誘電異方性が正の液晶として（株）メルク
ジャパン製ＺＬＩ−３９２６（Δｎ＝０．２０３０）に
カイラル剤を添加せずに挟持して本発明の液晶表示素子
を得た。Similarly to the first embodiment, AL-3046 (pretilt angle measured value 3 °) manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd. was formed as an alignment film 45 on the surface of the upper substrate 41, and first on the surface of the lower substrate 42, ( Probamid manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd. (pretilt angle measured value 1 °) is formed as the first alignment film 46, and PSI-2301 (pretilt angle measured value 5 °) manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. is formed on the second alignment film 46 as a second alignment film 46. The second alignment film 47 is formed as the alignment film 47, and the second alignment film 47 is formed into a stripe structure with a fine pitch extending in the direction of the electrodes 44 as shown in FIG.
An alignment film made of 2301 is patterned, and FIG.
After rubbing treatments 41a and 42a in the same direction as shown in (b), the liquid crystal layer thickness is set to 10 μm, and liquid crystal having positive dielectric anisotropy between these substrates is used as a liquid crystal having positive dielectric anisotropy ZLI- manufactured by Merck Japan Co., Ltd. A liquid crystal display device of the present invention was obtained by sandwiching 3926 (Δn = 0.030) without adding a chiral agent.

【００６８】この構成では、液晶はねじれのないスプレ
イ配列をなしており、また、プレチルト角を異ならせる
微細な分割もラビング方向と直交する方向にストライプ
状に分割している。これらは、実施例１と比較して、カ
イラル剤を添加しない分誘電異方性を大きくすること、
及び電圧印加時に境界部の不連続性が２種しか存在しな
い（液晶分子の起き上がる方向が向かい合う境界部と逆
向きになる境界部の２種）ことによって、得られる電気
光学特性を急峻にしてマルチプレックス駆動に適した特
性を得ることを目的としてなされたものである。In this structure, the liquid crystal has a splay arrangement with no twist, and the fine division for differentiating the pretilt angle is also divided into stripes in the direction orthogonal to the rubbing direction. These are to increase the dielectric anisotropy without adding a chiral agent, as compared with Example 1.
In addition, there are only two kinds of discontinuities at the boundary when a voltage is applied (two kinds of boundary where the rising directions of the liquid crystal molecules are opposite to each other and opposite directions). The purpose is to obtain characteristics suitable for plex drive.

【００６９】このようにして得られた本発明の液晶表示
素子にまず、全面に交流電圧を印加し、電気光学特性
（透過率−印加電圧曲線）を測定した。図１８に０Ｖか
ら徐々に印加電圧を５Ｖまで増加、５Ｖから徐々に０Ｖ
まで減少させていったときの透過率−印加電圧曲線を示
す。電圧を印加していない状態（０Ｖ印加）では透過率
約８０％を示した。また、印加電圧２．０Ｖでは最少透
過率０．５％と良好な散乱状態が得られた。また、図か
らあきらかなように電気光学特性にヒステリシスは全く
なく、また、透過率８０％と１％を得る印加電圧値の最
少差は０．１２Ｖと極めて小さかった。また、印加電圧
２．０Ｖ及び１Ｖにて、応答速度を測定したところ立上
がり５ｍｓｅｃ、立下がり１５ｍｓｅｃと極めて速い値
を得た。本実施例の液晶表示素子を１／４８０デューテ
ィ駆動し、前記電気光学特性と同じ条件で最大コントラ
スト比を測定したところ、３５：１と良好な値が得られ
た。An AC voltage was applied to the entire surface of the liquid crystal display device of the present invention thus obtained, and the electro-optical characteristics (transmittance-applied voltage curve) were measured. The applied voltage is gradually increased from 0V to 5V in FIG. 18 and gradually increased from 5V to 0V.
3 shows a transmittance-applied voltage curve when the value was decreased to 0. The transmittance was about 80% when no voltage was applied (0 V was applied). Further, when the applied voltage was 2.0 V, the minimum transmittance was 0.5%, and a good scattering state was obtained. Further, as is apparent from the figure, there is no hysteresis in the electro-optical characteristics, and the minimum difference between the applied voltage values for obtaining the transmittance of 80% and 1% is 0.12V, which is extremely small. Further, when the response speed was measured at an applied voltage of 2.0 V and 1 V, a very fast value of 5 msec in rising and 15 msec in falling was obtained. When the maximum contrast ratio was measured under the same conditions as the electro-optical characteristics, the liquid crystal display device of this example was driven at 1/480 duty, and a good value of 35: 1 was obtained.

【００７０】（実施例４）図１９に本実施例におけるセ
ル構成を示す。(Embodiment 4) FIG. 19 shows a cell structure in this embodiment.

【００７１】実施例１同様、上基板５１としてＲＧＢカ
ラーフィルターの付いたＩＴＯ全面電極付きガラス基板
を用い、下基板５２としてＴＦＴからなるスイッチング
素子５６付きガラス基板（一画素のサイズは３００μｍ
×３００μｍ）（図１９（ａ））を用い、上基板表面に
は配向膜（図示しない）として（株）日本合成ゴム製の
ＡＬ−３０４６（プレチルト角測定値３°）を形成し、
下基板５２表面にはまず、（株）チバガイギー製のプロ
ビミド（プレチルト角測定値１°）を第１の配向膜５３
として形成し、その上に（株）日産化学製のＰＳＩ−２
３０１（プレチルト角測定値５°）を第２の配向膜５４
として形成し、図に示すような一画素上に微細領域に分
割した市松パターン構成となるようこのＰＳＩ−２３０
１からなる配向膜にパターニングし、図１９（ｂ）に示
す方向にラビング処理５１ａ、５２ａを施したのち、液
晶層厚が５μｍとなるようにして、これら基板間に誘電
異方性が正でその値が＋４．９と比較的小さい液晶材料
として（株）メルクジャパン製ＺＬＩ−３１０２（Δｎ
＝０．１２２５）にカイラル剤を混入しないで挟持し、
こうして得られた液晶セルを、ラビング方向５１ａ、５
２ａと一方のそれぞれの偏光板５７、５８の吸収軸５７
ａ、５８ａが平行となるよう直交偏光板間に挟み、本発
明の液晶表示素子を得た。As in Example 1, as the upper substrate 51, the glass substrate with the ITO whole electrode with the RGB color filter was used, and as the lower substrate 52, the glass substrate with the switching element 56 made of TFT (the size of one pixel was 300 μm).
× 300 μm) (FIG. 19A), and AL-3046 (pretilt angle measured value 3 °) made by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd. is formed as an alignment film (not shown) on the upper substrate surface.
First, on the surface of the lower substrate 52, a first alignment film 53 was provided with Probimide (pretilt angle measurement value 1 °) manufactured by Ciba-Geigy Co., Ltd.
PSI-2 manufactured by Nissan Kagaku Co., Ltd.
301 (measured value of pretilt angle 5 °) to the second alignment film 54
PSI-230 so that it has a checkered pattern configuration in which it is divided into fine regions on one pixel as shown in the figure.
After patterning the alignment film made of 1 and rubbing treatments 51a and 52a in the direction shown in FIG. 19B, the liquid crystal layer thickness is set to 5 μm, and the dielectric anisotropy between these substrates is positive. As a liquid crystal material having a relatively small value of +4.9, ZLI-3102 (Δn manufactured by Merck Japan Ltd.)
= 0.1225) and do not mix the chiral agent,
The liquid crystal cell thus obtained was rubbed in the rubbing directions 51a, 5a.
2a and the absorption axes 57 of the respective polarizing plates 57 and 58 on one side.
The liquid crystal display device of the present invention was obtained by sandwiching a and 58a so as to be parallel to each other.

【００７２】ここで、液晶層厚を５μｍとし、液晶組成
物のΔｎを０．１２２５としたのは、電圧印加時に着色
がなく明るい透過率を得る条件にするためのもので、こ
れは直交偏光板間における液晶の複屈折効果が電圧印加
時の液晶層の平均的リタデーション値として、（可視光
波長の光において）位相を９０°ずらす最適の条件であ
り、この値は実験によりもとめられたものである。ちな
みに、双方の値をこれより大きくしたり小さくすると色
付きが生じ、また透過率も小さくなる。但し、この条件
は、本実施例のセル構成（各プレチルト角やラビング方
向等）における条件であり、本発明の液晶表示素子の共
通した条件ではない。Here, the reason why the liquid crystal layer thickness is 5 μm and Δn of the liquid crystal composition is 0.1225 is to obtain a bright transmittance without coloring when a voltage is applied. The birefringence effect of the liquid crystal between the plates is the optimum condition for shifting the phase by 90 ° (in the light of visible light wavelength) as the average retardation value of the liquid crystal layer when a voltage is applied, and this value was determined by experiments. Is. By the way, if both values are made larger or smaller than this, coloring occurs, and the transmittance also becomes small. However, this condition is a condition in the cell configuration (each pretilt angle, rubbing direction, etc.) of the present embodiment, and is not a condition common to the liquid crystal display element of the present invention.

【００７３】このようにして得られた本発明の液晶表示
素子にＴＦＴ５６を介して信号線５９から電圧を印加し
て実施例１同様電気光学特性（透過率−印加電圧曲線）
を測定した。図２０に０Ｖから徐々に印加電圧を５Ｖま
で増加、５Ｖから徐々に０Ｖまで減少させていったとき
の透過率−印加電圧曲線を示す。電圧を印加していない
状態（０Ｖ印加）では透過率約０．０１％を示した。ま
た、印加電圧２．５Ｖでは最大透過率２５％が得られ
た。また、図からあきらかなように電気光学特性にヒス
テリシスは全くなかった。また、印加電圧２．８Ｖ及び
０Ｖにて、応答速度を測定したところ立上がり６ｍｓｅ
ｃ、立ち下がり２２ｍｓｅｃと極めて速い値を得た。ま
た、同様の測定方法にて、本実施例の液晶表示素子をレ
ーザー光の照射方向から傾けて、（斜めから観察した場
合に該当する）電気光学特性を測定した。傾ける方向は
セル平面に対し、（東西南北と直交した４方位となるよ
う）４つの方位で測定し、傾き角は３０°と６０°の２
種、トータルで８とおりの測定をおこなった。その結
果、どの測定においても印加電圧０〜２．５Ｖの範囲で
は正面同様、電圧の増加に対し、透過率も増加するとい
った極値を持たない特性が得られた。本実施例の液晶表
示素子を用いて印加電圧０〜２．５Ｖで、階調表示をし
たカラー表示を行ったところ、どの方向から観察しても
表示の反転がなく、極めて高いコントラスト比である表
示性能を得た。A voltage was applied to the thus obtained liquid crystal display element of the present invention from the signal line 59 through the TFT 56, and electro-optical characteristics (transmittance-applied voltage curve) were obtained as in Example 1.
Was measured. FIG. 20 shows a transmittance-applied voltage curve when the applied voltage is gradually increased from 0V to 5V and gradually decreased from 5V to 0V. The transmittance was about 0.01% when no voltage was applied (0 V was applied). Further, a maximum transmittance of 25% was obtained at an applied voltage of 2.5V. As is clear from the figure, there was no hysteresis in the electro-optical characteristics. Moreover, when the response speed was measured at an applied voltage of 2.8 V and 0 V, the rise was 6 mse.
c, the fall was 22 msec, which was an extremely fast value. Further, by the same measurement method, the liquid crystal display element of this example was tilted from the irradiation direction of the laser light, and the electro-optical characteristics (corresponding to the case of oblique observation) were measured. The tilt direction is measured in 4 directions (so that there are 4 directions orthogonal to north, south, east and west) with respect to the cell plane, and the tilt angles are 30 ° and 60 °.
A total of 8 measurements were performed for each species. As a result, in any measurement, in the range of the applied voltage of 0 to 2.5 V, as in the case of the front, a characteristic having no extreme value such as an increase in the transmittance with respect to the voltage was obtained. When gradation display was performed with an applied voltage of 0 to 2.5 V using the liquid crystal display element of the present embodiment, no display inversion was observed in any direction, and the contrast ratio was extremely high. Obtained display performance.

【００７４】[0074]

【発明の効果】本発明によれば、散乱特性が高く、駆動
電圧の低い、明るくコントラスト比の高い階調性に優れ
た液晶表示素子や、階調表示しても表示が反転する視角
のない極めて広い視角依存性である液晶表示素子が得ら
れる。According to the present invention, a liquid crystal display element having a high scattering characteristic, a low driving voltage, a bright and high contrast ratio and an excellent gradation property, and a viewing angle at which the display is inverted even when gradation display is performed are eliminated. A liquid crystal display device having an extremely wide viewing angle dependency can be obtained.

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

【図１】本発明の液晶表示素子の一構成を説明する図
で、（ａ）は部分斜視図、（ｂ）は作用説明の断面図。1A and 1B are diagrams illustrating one configuration of a liquid crystal display element of the present invention, in which FIG. 1A is a partial perspective view and FIG.

【図２】プレチルト角を説明する図で、（ａ）は断面略
図、（ｂ）は平面略図。2A and 2B are views for explaining a pretilt angle, where FIG. 2A is a schematic sectional view and FIG. 2B is a schematic plan view.

【図３】ユニフォーム配列を説明する図で、（ａ）は平
面略図、（ｂ）は断面略図。3A and 3B are diagrams illustrating a uniform arrangement, in which FIG. 3A is a schematic plan view and FIG. 3B is a schematic cross-sectional view.

【図４】電圧印加時のユニフォームツイスト配列の液晶
分子の振るまいを説明する断面略図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the behavior of liquid crystal molecules in a uniform twist alignment when a voltage is applied.

【図５】印加電圧と透過率の関係を説明する曲線図。FIG. 5 is a curve diagram illustrating the relationship between applied voltage and transmittance.

【図６】ユニフォームツイスト配列を説明する平面略
図。FIG. 6 is a schematic plan view illustrating a uniform twist arrangement.

【図７】ユニフォームツイスト配列を説明する平面略
図。FIG. 7 is a schematic plan view illustrating a uniform twist arrangement.

【図８】スプレイ配列を説明する図で、（ａ）は平面略
図、（ｂ）は断面略図。8A and 8B are diagrams illustrating a spray arrangement, in which FIG. 8A is a schematic plan view and FIG. 8B is a schematic cross-sectional view.

【図９】スプレイツイスト配列を説明する平面略図。FIG. 9 is a schematic plan view illustrating a splay twist arrangement.

【図１０】スプレイツイスト配列を説明する平面略図。FIG. 10 is a schematic plan view illustrating a splay twist arrangement.

【図１１】（ａ）乃至（ｆ）はスプレイ配列の液晶分子
の印加電圧による振るまいを説明する断面略図。11A to 11F are schematic cross-sectional views illustrating the behavior of liquid crystal molecules in a splay alignment according to an applied voltage.

【図１２】本発明の作用を説明するもので、（ａ）は電
圧印加時の断面略図、（ｂ）は他の構成を示す電圧印加
時の断面略図。12A and 12B are views for explaining the operation of the present invention, in which FIG. 12A is a schematic sectional view when a voltage is applied, and FIG. 12B is a schematic sectional view when a voltage is applied showing another configuration.

【図１３】本発明の実施例１のセル構成を説明する図
で、（ａ）は下基板の部分斜視図、（ｂ）はラビング相
関図。13A and 13B are diagrams illustrating a cell configuration according to the first embodiment of the present invention, in which FIG. 13A is a partial perspective view of a lower substrate, and FIG. 13B is a rubbing correlation diagram.

【図１４】本発明の実施例１の素子の透過率−印加電圧
曲線図。FIG. 14 is a transmittance-applied voltage curve diagram of the device of Example 1 of the present invention.

【図１５】本発明の実施例２のセル構成を説明する図
で、（ａ）は下基板の部分斜視図、（ｂ）はラビング相
関図。15A and 15B are diagrams illustrating a cell configuration according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 15A is a partial perspective view of a lower substrate, and FIG. 15B is a rubbing correlation diagram.

【図１６】本発明の実施例２の素子の透過率−印加電圧
曲線図。FIG. 16 is a transmittance-applied voltage curve diagram of the device of Example 2 of the present invention.

【図１７】本発明の実施例３のセル構成を説明する図
で、（ａ）は部分斜視図、（ｂ）はラビング相関図。FIG. 17 is a diagram illustrating a cell configuration according to a third embodiment of the present invention, (a) is a partial perspective view, and (b) is a rubbing correlation diagram.

【図１８】本発明の実施例３の素子の透過率−印加電圧
曲線図。FIG. 18 is a transmittance-applied voltage curve diagram of the device of Example 3 of the present invention.

【図１９】本発明の実施例４のセル構成を説明する図
で、（ａ）は下基板の部分斜視図、（ｂ）はラビング相
関図。19A and 19B are diagrams illustrating a cell configuration according to a fourth embodiment of the present invention, in which FIG. 19A is a partial perspective view of a lower substrate, and FIG. 19B is a rubbing correlation diagram.

【図２０】本発明の実施例４の素子の透過率−印加電圧
曲線図。FIG. 20 is a transmittance-applied voltage curve diagram of the device of Example 4 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１…上基板、 １２…下基板、 １３、１５…電極、 １４、１６、１７…配向膜、 １８…液晶層 11 ... Upper substrate, 12 ... Lower substrate, 13, 15 ... Electrodes, 14, 16, 17 ... Alignment film, 18 ... Liquid crystal layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 正仁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 羽藤 仁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masahito Ishikawa, 8 Shinsita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa, Ltd. Incorporated company Toshiba Yokohama Works (72) Inventor, Hitoshi 8: Shin-sugita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa Company Toshiba Yokohama Office

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ２枚の電極付き基板間に誘電異方性が正
のネマティック液晶からなる液晶層を挟持し、前記基板
表面上で液晶分子長軸を一方向に配列させるチルト配向
を誘起する手段を有しており、２枚の基板上での液晶分
子配列方向の交差角がθ（０°≦θ≦９０°）であり、
２枚の基板表面上でのチルト配向によって液晶組成物を
ユニフォームツイスト配列させるように決まるセルツイ
スト角がφである液晶表示素子において、液晶組成物に
電圧を印加しない状態で、φが±θ（便宜的にツイスト
方向が左まわりの時＋、右回りの時−とする。）のと
き、液晶のツイスト角ωが±θ＋１８０°または、±θ
−１８０°であり、φが±（θ−１８０°）のとき、液
晶ツイスト角ωが±θであり（以上複号同順）、少なく
とも一方の基板は、最も狭い幅が３０μｍ以下である微
細な領域を単位としたプレチルト角の異なる２種以上の
領域からなり、上下基板間で対向する部分のプレチルト
角が異なることを特徴とした液晶表示素子。1. A liquid crystal layer made of a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is sandwiched between two substrates with electrodes to induce tilt alignment in which the long axes of liquid crystal molecules are aligned in one direction on the surface of the substrates. And a crossing angle of the liquid crystal molecule alignment directions on the two substrates is θ (0 ° ≦ θ ≦ 90 °),
In a liquid crystal display device having a cell twist angle of φ, which is determined by tilt alignment on the surfaces of two substrates so that the liquid crystal composition is in uniform twist alignment, φ is ± θ (when no voltage is applied to the liquid crystal composition). For convenience, when the twist direction is counterclockwise +, and when it is clockwise-, the twist angle ω of the liquid crystal is ± θ + 180 ° or ± θ.
When -180 ° and φ is ± (θ-180 °), the liquid crystal twist angle ω is ± θ (the above is the same order of symbols), and at least one of the substrates has a narrowest width of 30 μm or less. A liquid crystal display element comprising two or more types of regions having different pretilt angles in units of different regions, and having different pretilt angles in the portions facing each other between the upper and lower substrates. 【請求項２】 ２種以上のプレチルト角のうち、最も角
度の小さい領域のプレチルト角は０°であることを特徴
とする請求項１記載の液晶表示素子。2. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the pretilt angle of a region having the smallest angle among the two or more types of pretilt angles is 0 °. 【請求項３】 直交するように吸収軸を配置した２枚の
偏光板を２枚の電極付き基板の外側に有することを特徴
とする請求項１記載の液晶表示素子。3. A liquid crystal display device according to claim 1, wherein the two polarizing plates having absorption axes arranged so as to be orthogonal to each other are provided outside the two substrates with electrodes. 【請求項４】 一画素を構成する電極上にプレチルト角
の異なる２種以上の領域を有する請求項１記載の液晶表
示素子。4. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein two or more kinds of regions having different pretilt angles are provided on an electrode forming one pixel.