JPH0996790A - Liquid electro-optical element - Google Patents
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- JPH0996790A JPH0996790A JP25330295A JP25330295A JPH0996790A JP H0996790 A JPH0996790 A JP H0996790A JP 25330295 A JP25330295 A JP 25330295A JP 25330295 A JP25330295 A JP 25330295A JP H0996790 A JPH0996790 A JP H0996790A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は液晶電気光学素子に
係わり、特に高速応答の液晶電気光学素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal electro-optical element, and more particularly to a fast response liquid crystal electro-optical element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高速応答が得られる液晶電気光学素子と
して、ＯＣＢモードが注目を集めている。これは、図２
（ａ）に示すように、ねじれていないスプレイ配列のネ
マティック液晶層３６に電圧を印加してベンド配列３４
として，このベンド配列を維持する印加電圧範囲内で液
晶分子のチルト状態を印加電圧値により制御し、液晶層
における位相差を電圧により制御する複屈折効果型の液
晶表示モードである。この液晶をベンド配列させた液晶
セル３５はπセル（ｐｉセル）と呼ばれており、以前よ
り高速応答であることが知られていた。（例えば、斉
藤、他：第５回液晶討論会講演予稿集，pp166-169,1979
年。あるいは、特許公開公報；特開５５−１４２３１
６。あるいは、P.Boss,et al.;SID'83 DIGEST,pp30-31,
(1983)。あるいは、特許公告公報；特公平６−５６４６
４など。） 図４に示すように、ＯＣＢモードはこのｐｉセル３５に
２軸性複屈折フィルムである光学異方層３１を付加した
液晶電気光学素子３６であり、その応答速度は、ＯＣＢ
モードに関する文献によれば、数ｍｓという必要かつ十
分な値が得られることが報告されている。尚、ｐｉセル
に光学異方層を付加した液晶電気光学素子としては、こ
の他にも例えば特開昭６３−２３１３３や、特開平６−
２９４９６２、特開平７−４９５０９に記載されてい
る。2. Description of the Related Art The OCB mode has been attracting attention as a liquid crystal electro-optical element capable of obtaining a high-speed response. This is shown in Figure 2.
As shown in (a), a voltage is applied to the nematic liquid crystal layer 36 in the splay array which is not twisted to apply the bend array 34.
In the birefringence effect type liquid crystal display mode, the tilt state of the liquid crystal molecules is controlled by the applied voltage value and the phase difference in the liquid crystal layer is controlled by the voltage within the applied voltage range for maintaining the bend alignment. The liquid crystal cell 35 in which the liquid crystal is bend-aligned is called a π cell (pi cell) and has been known to have a faster response than before. (For example, Saito et al .: Proceedings of the 5th LCD Symposium, pp166-169,1979.
Year. Alternatively, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 55-14231.
6. Alternatively, P. Boss, et al .; SID'83 DIGEST, pp30-31,
(1983). Alternatively, Japanese Patent Publication: Japanese Patent Publication No. 6-5646
4 and so on. As shown in FIG. 4, the OCB mode is a liquid crystal electro-optical element 36 in which an optically anisotropic layer 31 which is a biaxial birefringent film is added to this pi cell 35, and its response speed is OCB.
According to the mode literature, it has been reported that a necessary and sufficient value of several ms can be obtained. Other examples of the liquid crystal electro-optical element in which an optically anisotropic layer is added to the pi cell include, for example, JP-A-63-23133 and JP-A-6-
294962 and JP-A-7-49509.
【０００３】このようにｐｉセルを利用したＯＣＢモー
ドは、応答速度の点では非常に優れている。しかしなが
ら、ｐｉセルを実用化する場合には以下のような問題点
がある。As described above, the OCB mode using the pi cell is very excellent in response speed. However, when the pi cell is put into practical use, there are the following problems.
【０００４】ｐｉセルは、スプレイ状態で配向したねじ
れのない水平配向の液晶に電圧を印加してベンド配列に
転移させた状態を表示のオフ時としている。このスプレ
イからベンドへの転移に時間がかかるという問題があ
る。発明者らによる追試実験によれば、セルギャップが
約１０μｍのＬＣＤにおいて転移のために１０Ｖの電圧
を印加した場合でも、場合によっては完全に転移が終了
するまで１時間以上かかるという場合もあった。この転
移時間を短縮するためには、転移のために印加する電圧
を大きくすればよいが、これは駆動電圧の最大値を増加
させることになり、好ましくない。特に、前記ＯＣＢモ
ードを容量の多い表示に適用しようとすると、ＯＣＢモ
ードの電気光学特性があまり急峻でないことから、アク
ティブ素子を用いた駆動が必要となり、特にその表示容
量がきわめて多い場合、ＴＦＴ素子を用いることが望ま
しくなる。この場合、液晶の駆動電圧の最大値はあまり
高くすることができず、おおよそ６Ｖ以下であることが
望ましい。従って転移時間短縮のため印加電圧を増加さ
せることは、実用上好ましくない。前述の文献の中で特
開平７−４９５０９は、その作用効果として駆動電圧を
低減しＴＦＴ−ＬＣＤへの適用を可能にしているが、転
移時間に関しては不十分である。In the pi cell, the state in which the display is off is a state in which a voltage is applied to the liquid crystal in the splay state, which is aligned in the splay state and has no twist and is horizontally aligned. There is a problem that it takes time to transfer from this spray to the bend. According to a follow-up experiment conducted by the inventors, even when a voltage of 10 V is applied for the transition in an LCD having a cell gap of about 10 μm, it sometimes takes 1 hour or more to completely complete the transition. . In order to shorten the transition time, the voltage applied for the transition may be increased, but this increases the maximum value of the drive voltage, which is not preferable. In particular, when the OCB mode is applied to a display having a large capacity, the electro-optical characteristics of the OCB mode are not so steep that driving using an active element is necessary. Especially when the display capacity is extremely large, a TFT element is required. Would be desirable. In this case, the maximum value of the drive voltage of the liquid crystal cannot be made too high, and it is desirable that it is approximately 6 V or less. Therefore, it is not preferable in practice to increase the applied voltage in order to shorten the transition time. Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 7-49509, among the above-mentioned documents, has a driving voltage reduced as a function and can be applied to a TFT-LCD, but the transition time is insufficient.
【０００５】転移時間を短縮する別の方法としては、液
晶のプレチルト角を大きくする方法がある。そもそもプ
レチルト角が低い場合、実用的な駆動電圧の範囲内での
電圧では、スプレイからベンドへの転移が起きないこと
が多く、ＯＣＢモードでは数度のプレチルト角に設定さ
れている。しかし、このＯＣＢモードは複屈折を利用し
たＬＣＤであるため、均一な表示を得るためには液晶セ
ルのリタデーション（実効的なΔｎｄ）を高精度に制御
する必要がある。プレチルト角の変化は前述のΔｎの実
効的な値に影響するため高精度な制御が必要となり、プ
レチルト角のムラは表示ムラとなって現れる。ところ
で、プレチルト角は高いほど高精度で制御することが困
難となる。この為、もともと数度の高プレチルト角に設
定されているものを、更に大きくすることは実用的では
ない。Another method for shortening the transition time is to increase the pretilt angle of the liquid crystal. In the first place, when the pretilt angle is low, there is often no transition from spray to bend at a voltage within a practical driving voltage range, and the pretilt angle is set to several degrees in the OCB mode. However, since this OCB mode is an LCD utilizing birefringence, it is necessary to control the retardation (effective Δnd) of the liquid crystal cell with high precision in order to obtain a uniform display. Since the change of the pretilt angle affects the effective value of Δn described above, highly precise control is required, and the unevenness of the pretilt angle appears as display unevenness. By the way, the higher the pretilt angle, the more difficult it is to control with high accuracy. Therefore, it is not practical to increase the pre-tilt angle which is originally set to several degrees.
【０００６】この他転移時間を短縮する方法としては、
セルギャップを大きくすること、液晶組成物の弾性定数
比をベンドになり易いように選ぶことという方法があ
る。しかし、セルギャップを大きくすることは、応答速
度が遅くなる、駆動電圧が高くなるなどの問題がある。
また、液晶組成物の弾性定数については、他の物性値と
の関係があり、選択の自由度が少ない。更に一旦スプレ
イからベンドに転移した後でも、駆動電圧を下げすぎる
とまたスプレイ状態に転移してしまう場合もある。Another method for shortening the transition time is as follows:
There are methods of increasing the cell gap and selecting the elastic constant ratio of the liquid crystal composition so that it tends to bend. However, increasing the cell gap has problems such as slow response speed and high drive voltage.
Further, the elastic constant of the liquid crystal composition has a relationship with other physical property values, and thus the degree of freedom in selection is small. Further, even after the transition from the spray to the bend once, the transition to the spray state may occur again if the driving voltage is lowered too much.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】前述したように、ＯＣ
ＢモードのＬＣＤあるいはｐｉセルを用いたＬＣＤで
は、液晶分子をすみやかにベンド配列にし、その状態を
安定に保つことが難しいというという問題がある。ま
た、ベンド配列を得るためには通常数度以上のプレチル
ト角が必要であるが、均一な高プレチルトを精度良く制
御することは難しい。本発明は、これらの問題点を解決
し、大容量で高精細な表示に実用できる新規な高速応答
ＬＣＤを提案することを目的とする。As mentioned above, the OC
In the B-mode LCD or the LCD using the pi cell, there is a problem that it is difficult to quickly arrange the liquid crystal molecules into the bend alignment and keep the state stable. Further, a pretilt angle of several degrees or more is usually required to obtain the bend arrangement, but it is difficult to control a uniform high pretilt with high accuracy. An object of the present invention is to solve these problems and to propose a new high-speed response LCD which can be practically used for large-capacity and high-definition display.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の液晶電気光学素
子は、一主面に電極が形成された２枚の基板が前記一主
面が対向するように平行配置され、２枚の基板間にネマ
ティック液晶層が挟持された液晶セルと、この液晶セル
を挟持するように配置された２枚の偏光板とを有してい
る。そして、この液晶層は、液晶層の液晶分子のうち２
枚の基板の一方の基板に接する複数の液晶分子からなる
第１の液晶層領域と、液晶層の液晶分子のうち２枚の基
板の他方の基板に接する複数の液晶分子からなる第２の
液晶層領域と、液晶層の液晶分子のうち第１の液晶層領
域と第２の液晶層領域とに挟まれた複数の液晶分子から
なる第３の液晶層領域とからなり、極への電圧無印加時
では、第３の液晶層領域の複数の液晶分子は互いに略平
行で、かつ一方の基板から他方の基板に向かって基板の
面内方向でねじれて配列し、電極への第１の電圧印加時
では、第３の液晶層領域の複数の液晶分子のうち一部の
液晶分子はその傾きが基板の法線方向と略平行に配列
し、電極への第２の電圧印加時では、前記第３の液晶層
領域の複数の液晶分子はその傾きが基板の法線方向と略
平行に配列していることを特徴とする。In a liquid crystal electro-optical element of the present invention, two substrates each having an electrode formed on one principal surface are arranged in parallel so that the one principal surface faces each other. Has a liquid crystal cell in which a nematic liquid crystal layer is sandwiched, and two polarizing plates arranged so as to sandwich the liquid crystal cell. This liquid crystal layer is composed of two of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer.
A first liquid crystal layer region composed of a plurality of liquid crystal molecules in contact with one of the two substrates, and a second liquid crystal composed of a plurality of liquid crystal molecules in contact with the other of the two substrates out of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer. A layer region and a third liquid crystal layer region composed of a plurality of liquid crystal molecules sandwiched between the first liquid crystal layer region and the second liquid crystal layer region out of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer. At the time of application, the plurality of liquid crystal molecules in the third liquid crystal layer region are arranged substantially parallel to each other and twisted in the in-plane direction of the substrate from the one substrate to the other substrate, and the first voltage applied to the electrode is applied. At the time of application, some liquid crystal molecules of the plurality of liquid crystal molecules in the third liquid crystal layer region are arranged such that the inclination thereof is substantially parallel to the normal direction of the substrate, and at the time of application of the second voltage to the electrodes, The tilts of the plurality of liquid crystal molecules in the third liquid crystal layer region are arranged substantially parallel to the normal line direction of the substrate. And wherein the door.
【０００９】本発明の液晶層の配列状態を図１を用いて
説明する。図１は、本発明の液晶電気光学素子の液晶セ
ルの概略図であり、液晶セル２１は２枚の基板１、２の
基板間に液晶層９を挟持したものである。The arrangement of the liquid crystal layer of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view of a liquid crystal cell of a liquid crystal electro-optical element of the present invention, and a liquid crystal cell 21 is one in which a liquid crystal layer 9 is sandwiched between two substrates 1 and 2.
【００１０】この液晶層９は複数の液晶分子からなり、
この液晶層９は、２枚の基板の一方の基板、例えば図１
における符号１で示される基板に接する複数の液晶分子
９ｃからなる第１の液晶層領域Ａと、２枚の基板の他方
の基板、例えば図１における符号２に示される基板に接
する複数の液晶分子９ｃ′からなる第２の液晶層領域Ｂ
と、第１の液晶層領域と第２の液晶層領域とに挟まれた
複数の液晶分子からなる第３の液晶層領域Ｃとからな
る。そして、図１（ａ）は電圧を電極への電圧無印加時
の液晶分子の配列を示し、図１（ｂ）は電極への第１の
電圧印加状態を示し、図１（ｃ）は電極への第２の電圧
印加状態を示す。The liquid crystal layer 9 is composed of a plurality of liquid crystal molecules,
The liquid crystal layer 9 is provided on one of the two substrates, for example, as shown in FIG.
In FIG. 1, a first liquid crystal layer region A composed of a plurality of liquid crystal molecules 9c in contact with the substrate and a plurality of liquid crystal molecules in contact with the other of the two substrates, for example, the substrate shown in reference numeral 2 in FIG. Second liquid crystal layer region B composed of 9c '
And a third liquid crystal layer region C composed of a plurality of liquid crystal molecules sandwiched between the first liquid crystal layer region and the second liquid crystal layer region. 1A shows the arrangement of liquid crystal molecules when no voltage is applied to the electrodes, FIG. 1B shows the first voltage application state to the electrodes, and FIG. 1C shows the electrode. Shows a second voltage application state to the.
【００１１】図１（ａ）に示すように、電極への電圧無
印加時では、第３の液晶層領域Ｃの複数の液晶分子は互
いに略平行で、かつ一方の基板から他方の基板に向かっ
て前記基板の面内方向でねじれて配列している。図１
（ｂ）に示すように、電極への第１の電圧印加時では、
第３の液晶層領域Ｃの複数の液晶分子のうち一部の液晶
分子９ａの傾きが基板の法線方向と略平行に配列してい
る。この第１の電圧印加時とは、閾値電圧以上で液晶分
子が基板の法線方向と略平行、すなわち液晶分子が立ち
上がり始めた液晶セルのリタデーションの印加電圧によ
る変化が急激である状態より更に、液晶への印加電圧を
更に大きくした時である。図１（ｃ）に示すように、電
極への第２の電圧印加時では、第３の液晶層領域の複数
の液晶分子９ａ、９ｂの傾きが基板の法線方向と略平行
に配列している。この第２の電圧印加時は、第１の電圧
印加時よりも更に電圧をかけた状態であり、このとき第
３の液晶層領域の液晶分子９ａ、９ｂが前記基板の法線
方向とほぼ平行に配列している状態、すなわち液晶が立
ち上がった状態となる。As shown in FIG. 1A, when no voltage is applied to the electrodes, the plurality of liquid crystal molecules in the third liquid crystal layer region C are substantially parallel to each other and are directed from one substrate to the other substrate. Are arranged twisted in the in-plane direction of the substrate. FIG.
As shown in (b), when the first voltage is applied to the electrodes,
Among the plurality of liquid crystal molecules in the third liquid crystal layer region C, some of the liquid crystal molecules 9a are arranged so that their inclinations are substantially parallel to the normal direction of the substrate. When the first voltage is applied, the liquid crystal molecules are substantially parallel to the normal direction of the substrate at the threshold voltage or more, that is, the liquid crystal cell starts rising. It is when the voltage applied to the liquid crystal is further increased. As shown in FIG. 1C, when the second voltage is applied to the electrodes, the inclinations of the plurality of liquid crystal molecules 9a and 9b in the third liquid crystal layer region are arranged substantially parallel to the normal direction of the substrate. There is. When the second voltage is applied, a voltage is further applied than when the first voltage is applied, and at this time, the liquid crystal molecules 9a and 9b in the third liquid crystal layer region are substantially parallel to the normal line direction of the substrate. The liquid crystal is in a state of being aligned, that is, a state in which the liquid crystal is activated.
【００１２】また、本発明の液晶電気光学素子は、第１
の電圧印加時を前記液晶電気光学素子の表示のオフ時と
し、更に第１の電圧印加時と第２の電圧印加時の間で表
示を行うすることを特徴とする。これは、第１の電圧印
加時の液晶の配列状態と第１の電圧印加時よりさらに電
圧を印加した時、例えば第２の電圧印加時の液晶の配列
状態の液晶の配列による液晶層の複屈折が異なることを
利用して、表示を行うものである。この第１の電圧印加
時の液晶層の状態は、ｐｉセルに於けるベンド配列と似
た状態になっており、この状態を表示のオフ時として液
晶駆動電圧を変化させた場合、ｐｉセルと同等の高速な
応答速度が得られる。更に、電圧無印加時には第３の液
晶層領域の複数の液晶分子は互いに略平行で配列してい
るので、電圧無印加時の液晶層の配向状態から第１の電
圧印加時の液晶層の配向状態に移動する時間が、例え
ば、２００ｍｓ以下となりＯＣＢモードと比較して格段
に早くなる。またそればかりでなく、ＯＣＢモードと比
べて、プレチルト角が低くても安定した配向状態が得ら
れる。ｐｉセルの場合、液晶の分子配列の変化はスプレ
イからベンドへ不連続に転移するが、本発明の液晶電気
光学素子では連続した変化になっており、この為、ｐｉ
セルに於ける前述のような転移の問題がなく、ｐｉセル
に於けるベンド配列と似た状態を安定に保つことが容易
となる。また、安定した配向が得られるため、セルギャ
ップや液晶組成物の物性値への制限がｐｉセルよりも少
なく、設計および材料選択の自由度が高いという利点も
ある。この結果、高速応答の液晶電気光学素子を実現す
ることができる。The liquid crystal electro-optical element of the present invention has the first aspect.
The voltage is applied when the display of the liquid crystal electro-optical element is turned off, and the display is performed between the time when the first voltage is applied and the time when the second voltage is applied. This means that the liquid crystal alignment state when the first voltage is applied and the liquid crystal alignment state when the voltage is further applied than when the first voltage is applied, for example, the liquid crystal alignment state when the second voltage is applied. Display is performed by utilizing the difference in refraction. The state of the liquid crystal layer at the time of applying the first voltage is similar to the bend arrangement in the pi cell, and when the liquid crystal drive voltage is changed with this state when the display is turned off, Equivalent high-speed response speed can be obtained. Furthermore, since a plurality of liquid crystal molecules in the third liquid crystal layer region are arranged substantially parallel to each other when no voltage is applied, the alignment state of the liquid crystal layer when no voltage is applied changes from the alignment state of the liquid crystal layer when the first voltage is applied. The time to move to the state is, for example, 200 ms or less, which is significantly faster than in the OCB mode. Moreover, compared with the OCB mode, a stable alignment state can be obtained even if the pretilt angle is low. In the case of the pi cell, the change in the molecular alignment of the liquid crystal makes a discontinuous transition from the spray to the bend, but in the liquid crystal electro-optical element of the present invention, the change is continuous.
There is no problem of the above-mentioned transition in the cell, and it becomes easy to stably maintain a state similar to the bend arrangement in the pi cell. Further, since stable alignment can be obtained, there are advantages that the cell gap and the physical property values of the liquid crystal composition are less restricted than in the pi cell, and the degree of freedom in design and material selection is high. As a result, a high-speed response liquid crystal electro-optical element can be realized.
【００１３】表１に本発明の液晶電気光学素子、従来の
ＯＣＢモード、従来のＴＮモードのＴＦＴ液晶表示素子
（以下、ＴＦＴ−ＬＣＤ）の各々の応答速度及び電圧無
印加時の液晶層の配向状態から表示のオフ時に対応する
液晶の配向状態になるまでの移動速度（以下、移動速
度）について示す。Table 1 shows the response speed of each of the liquid crystal electro-optical element of the present invention, the conventional OCB mode and the conventional TN mode TFT liquid crystal display element (hereinafter referred to as TFT-LCD), and the alignment of the liquid crystal layer when no voltage is applied. The moving speed (hereinafter, moving speed) from the state to the aligned state of the liquid crystal corresponding to when the display is turned off is shown.
【００１４】[0014]
【表１】 [Table 1]
【００１５】表１に示すように、ＴＦＴ−ＬＣＤは２値
表示での応答速度は３０ｍｓ程度が得られるが、階調表
示時の階調間の応答速度を調べると、電圧が印加されて
いない状態で白となるノーマリホワイトモードのＴＦＴ
−ＬＣＤにおいては、特に白に近い階調間および白と白
に近い階調間でのスイッチング（以下、階調間の応答速
度とする）が２値表示の場合に比べて著しく遅く１００
ｍｓである。これに対し、ＯＣＢモード、本発明の液晶
電気光学素子の２値表示及び階調間の応答速度は５ｍｓ
と高速応答が得られた。更に、本発明の液晶電気光学素
子、従来のＯＣＢモードの移動速度を比較するとＯＣＢ
モードでは３０分以上たっても表示のオフ時に対応する
液晶の配向状態に移動しないのに対し、本発明の液晶電
気光学素子は２００ｍｓ以下と速い移動が得られた。As shown in Table 1, the TFT-LCD can obtain a response speed of about 30 ms in binary display, but when examining the response speed between gradations in gradation display, no voltage is applied. TFT in normally white mode that turns white when in a state
-In LCDs, switching between gray scales close to white and gray scales close to white (hereinafter referred to as response speed between gray scales) is significantly slower than in the case of binary display.
ms. On the other hand, the OCB mode, the liquid crystal electro-optical element of the present invention has a binary display and a response speed between gradations of 5 ms
And a fast response was obtained. Further, when comparing the moving speeds of the liquid crystal electro-optical element of the present invention and the conventional OCB mode, OCB
In the mode, the liquid crystal electro-optical element of the present invention obtained a fast movement of 200 ms or less, while the liquid crystal electro-optical element of the present invention did not move to the corresponding alignment state of the liquid crystal when the display was turned off even after 30 minutes or more.
【００１６】また、本発明の液晶電気光学素子は、図１
（ｂ）に示すように、第１の電圧印加時における前記第
３の液晶層領域Ｃの基板の法線方向と略平行に配列した
液晶分子９ａを中心にして、２枚の基板間に挟持された
液晶層９の厚さ方向に、液晶分子９ｂのように、２枚の
各々の基板１、２に向かって段階的に液晶分子の傾きが
変化していることを特徴とする。The liquid crystal electro-optical element of the present invention is shown in FIG.
As shown in (b), the liquid crystal molecules 9a arranged substantially parallel to the normal direction of the substrate of the third liquid crystal layer region C at the time of applying the first voltage are sandwiched between the two substrates. In the thickness direction of the formed liquid crystal layer 9, the inclination of the liquid crystal molecules is gradually changed toward the two substrates 1, 2 like the liquid crystal molecules 9b.
【００１７】また、本発明の液晶電気光学素子は、第１
の電圧印加時における前記第３の液晶層領域Ｃの基板の
法線方向と略平行に配列した液晶分子９ａが液晶層の厚
さ方向における第３の液晶層領域の中央部に位置してい
ることを特徴とする。The liquid crystal electro-optical element of the present invention has the first aspect.
The liquid crystal molecules 9a arranged substantially parallel to the normal direction of the substrate of the third liquid crystal layer region C when the voltage is applied are located in the central portion of the third liquid crystal layer region in the thickness direction of the liquid crystal layer. It is characterized by
【００１８】また、本発明の液晶電気光学素子は、上記
液晶電気光学素子の液晶のねじれ角θが１８０°である
ことを特徴とする。図１（ａ）は電圧を印加していない
場合の液晶分子の配列を示し、２枚の基板は対向したと
きに同じ方向となるよう配向処理されており、基板表面
での液晶分子は基板に対して概略水平になっており、基
板表面の配向処理と液晶組成物に添加されたカイラル剤
によって、ネマチック液晶はセル内全面にわたって同じ
方向に１８０゜ねじれて配向している。この場合、液晶
に添加するカイラル剤の量は、液晶のらせんピッチを
ｐ、セルギャップをｄとした時に、 ０．２５＜ｄ／ｐ
＜０．５とするのが適当であり、望ましくは安定したね
じれ配向が得られる限りにおいて、ｐの値はなるべく大
きい方がよい。この場合、電圧無印加時の配向状態はス
プレイ配向となっているＯＣＢモードと異なり、液晶分
子が互いに略平行である。この状態で印加電圧を大きく
してゆくと、閾値電圧以上で基板の法線方向とほぼ平行
に配列しようとする、すなわち液晶分子が立ち上がり始
める。尚、この状態では液晶セルのリタデーションの印
加電圧による変化が急激であり、この状態で液晶セルを
偏光板で挟み、複屈折モードの液晶電気光学素子として
動作させることができるが、これはねじれ角１８０゜の
ＳＴＮ−ＬＣＤに相当する。これに対して本発明の液晶
電気光学素子は、液晶への印加電圧を更に大きくして、
第１の電圧印加時に、第３の液晶層領域Ｃの一部の液晶
表示素子が前記基板の法線方向とほぼ平行の状態、すな
わち液晶が立ち上がった状態になっている。この状態で
は、液晶分子のねじれは液晶分子が立ち上がった部分が
主にねじれており、基板表面の近くの液晶分子があまり
立ち上がっていない第１及び第２の液晶層領域Ａ，Ｂで
はねじれは少ない。この結果、この１８０゜ねじれの液
晶セルの、液晶層の中央付近の液晶分子が立ち上がった
状態における液晶の分子配列は、ｐｉセルに於けるベン
ド配列と似た状態になっている。そしてこの状態で液晶
駆動電圧を変化させた場合、ｐｉセルと同等の高速な応
答速度が得られる。またそればかりでなく、プレチルト
角が低くても安定した配向状態が得られる。ｐｉセルの
場合、液晶の分子配列の変化はスプレイからベンドへ不
連続に転移するが、本発明の液晶電気光学素子では連続
した変化になっており、この為、ｐｉセルに於ける前述
のような転移の問題がない。また、安定した配向が得ら
れるため、セルギャップや液晶組成物の物性値への制限
がｐｉセルよりも少なく、設計および材料選択の自由度
が高いという利点もある。この結果、高速応答の液晶電
気光学素子を実現することができる。Further, the liquid crystal electro-optical element of the present invention is characterized in that the twist angle θ of the liquid crystal of the liquid crystal electro-optical element is 180 °. FIG. 1 (a) shows the alignment of liquid crystal molecules when no voltage is applied, and the two substrates are oriented so that they are in the same direction when they face each other. On the other hand, the nematic liquid crystal is oriented substantially horizontally and twisted by 180 ° in the same direction over the entire surface of the cell by the alignment treatment of the substrate surface and the chiral agent added to the liquid crystal composition. In this case, the amount of the chiral agent added to the liquid crystal is 0.25 <d / p, where p is the helical pitch of the liquid crystal and d is the cell gap.
A value of <0.5 is suitable, and it is desirable that the value of p be as large as possible so long as a stable twisted orientation can be obtained. In this case, the alignment state when no voltage is applied is different from the OCB mode in which the splay alignment is adopted, and the liquid crystal molecules are substantially parallel to each other. When the applied voltage is increased in this state, the liquid crystal molecules start to rise at or above the threshold voltage, almost in parallel with the normal line direction of the substrate. In this state, the change in the retardation of the liquid crystal cell due to the applied voltage is rapid, and in this state the liquid crystal cell can be sandwiched between polarizing plates to operate as a birefringence mode liquid crystal electro-optical element. Corresponds to 180 ° STN-LCD. On the other hand, in the liquid crystal electro-optical element of the present invention, the voltage applied to the liquid crystal is further increased,
When the first voltage is applied, a part of the liquid crystal display element in the third liquid crystal layer region C is in a state substantially parallel to the normal line direction of the substrate, that is, the liquid crystal is in a rising state. In this state, the twist of the liquid crystal molecules is mainly twisted at the rising portion of the liquid crystal molecules, and the twist is small in the first and second liquid crystal layer regions A and B near the substrate surface where the liquid crystal molecules are not so much raised. . As a result, in this 180 ° twisted liquid crystal cell, the molecular alignment of the liquid crystal in the state where the liquid crystal molecules near the center of the liquid crystal layer are up is similar to the bend alignment in the pi cell. When the liquid crystal drive voltage is changed in this state, a high response speed equivalent to that of the pi cell can be obtained. Not only that, but a stable alignment state can be obtained even if the pretilt angle is low. In the case of the pi cell, the change in the molecular alignment of the liquid crystal makes a discontinuous transition from the splay to the bend, but in the liquid crystal electro-optical element of the present invention, the change is continuous. Therefore, as described above in the pi cell, There is no problem of transition. Further, since stable alignment can be obtained, there are advantages that the cell gap and the physical property values of the liquid crystal composition are less restricted than in the pi cell, and the degree of freedom in designing and material selection is high. As a result, a high-speed response liquid crystal electro-optical element can be realized.
【００１９】また、本発明の液晶電気光学素子は、液晶
のねじれ角θが９０°＜θ＜１８０°または１８０°＜
θ＜２７０°であることを特徴とする。この場合におい
ても、ねじれ角が１８０°の時と同様に高速応答が得ら
れる。しかし、バックフロー効果を考えた場合、ねじれ
角が１８０°及びその前後である１７５°〜１８５°で
あることが最も望ましい。ここで、バックフロ−効果に
ついて説明する。例えば電圧がかかっている時の中央近
傍のやや立ち上がった液晶分子は、電圧を切ることによ
り基板付近の寝ている状態の液晶分子に引き戻される。
しかし、中央付近の立ち上がった部分の液晶分子は、中
央近傍の液晶分子によって寝た状態になるのを妨げら
れ、戻りが遅くなる。これをバックフロー効果という。
ベンド配列の場合、このバックフロー効果は無くなる
が、液晶が１８０°ねじれた状態を除いたねじれ状態が
生じた場合、このバックフロー効果が発生する。Further, in the liquid crystal electro-optical element of the present invention, the twist angle θ of the liquid crystal is 90 ° <θ <180 ° or 180 ° <
It is characterized in that θ <270 °. Even in this case, high-speed response can be obtained as in the case where the twist angle is 180 °. However, in consideration of the backflow effect, it is most desirable that the twist angle is 180 ° and 175 ° to 185 ° that is around the twist angle. Here, the backflow effect will be described. For example, the slightly raised liquid crystal molecules near the center when a voltage is applied are pulled back to the lying liquid crystal molecules near the substrate by turning off the voltage.
However, the liquid crystal molecules in the raised portion near the center are prevented from falling into a lying state by the liquid crystal molecules near the center, and the return is delayed. This is called the backflow effect.
In the case of the bend alignment, this backflow effect disappears, but when the liquid crystal is twisted except for the 180 ° twisted state, this backflow effect occurs.
【００２０】また、本発明の液晶電気光学素子は、液晶
のねじれ角が、略９０°または略２７０°であり、かつ
液晶のプレチルト角が前記２枚の基板で異なることを特
徴とする。この場合、ねじれ角θが、９０°または２７
０°の場合、液晶層の中央付近の液晶分子が立ち上がっ
た状態の領域では、二枚の基板表面での液晶分子のプレ
チルト角が等しい場合、液晶層の上半分と下半分でのリ
タデーションの大きさが等しくなり、しかもその方向が
互いにほぼ９０度となっている。この為セル全体として
のリタデーションはセルの上半分と下半分が互いに補償
する関係となる。このため、印加電圧を変化させて液晶
分子を駆動しても光学応答を変化させることができな
い。この場合は２枚の基板のプレチルト角の大きさを変
えればよい。このようなセル全体としてのリタデーショ
ンがセルの上半分と下半分が互いに補償する関係となる
ねじれ角９０°または２７０°の場合、そしてこのよう
な関係となる傾向の強いねじれ角９０°を除く８５°〜
９５°、ねじれ角２７０°を除く２６５°〜２７５°の
場合に、２枚の基板のプレチルト角の大きさを変えるこ
とは有効である。また、液晶のねじれ角θが、略１８０
°または９０°＜θ＜１８０°または１８０°＜θ＜２
７０°の場合にも２枚の基板のプレチルト角の大きさを
変えてもよい。Further, the liquid crystal electro-optical element of the present invention is characterized in that the twist angle of the liquid crystal is approximately 90 ° or approximately 270 °, and the pretilt angle of the liquid crystal is different between the two substrates. In this case, the twist angle θ is 90 ° or 27
In the case of 0 °, in the region where the liquid crystal molecules near the center of the liquid crystal layer rise, when the pretilt angles of the liquid crystal molecules on the two substrate surfaces are the same, the retardation magnitude in the upper half and the lower half of the liquid crystal layer is large. Are equal to each other, and their directions are approximately 90 degrees with respect to each other. Therefore, the retardation of the cell as a whole is such that the upper half and the lower half of the cell compensate each other. Therefore, even if the applied voltage is changed to drive the liquid crystal molecules, the optical response cannot be changed. In this case, the sizes of the pretilt angles of the two substrates may be changed. When the retardation of the cell as a whole is such that the upper half and the lower half of the cell are in a relationship of compensating each other with a twist angle of 90 ° or 270 °, and except for a twist angle of 90 ° which tends to have such a relationship, 85 ° ~
In the case of 265 ° to 275 ° excluding 95 ° and the twist angle of 270 °, it is effective to change the size of the pretilt angle of the two substrates. Further, the twist angle θ of the liquid crystal is approximately 180
° or 90 ° <θ <180 ° or 180 ° <θ <2
Even in the case of 70 °, the magnitude of the pretilt angle of the two substrates may be changed.
【００２１】また、本発明の液晶電気光学素子は、液晶
のプレチルト角が０．３°〜１０°であることを特徴と
する。プレチルト角が０．３°より小さいと、液晶のね
じれが逆になるリバースツイストが発生する可能性があ
り好ましくない。また、プレチルト角が１０°より大き
いと、液晶セルのリタデーションが小さくなり、そのた
めセルギャップを大きくとる必要がある。そうすると、
応答速度が遅くなり好ましくない。また、１８０°＜θ
＜２７０°、略２７０°のようにねじれ角が大きい場
合、リバースツイストが発生するのを防止するためプレ
チルト角が３°以上であることが望ましい。The liquid crystal electro-optical element of the present invention is characterized in that the liquid crystal has a pretilt angle of 0.3 ° to 10 °. If the pretilt angle is smaller than 0.3 °, reverse twist in which the twist of the liquid crystal is reversed may occur, which is not preferable. Further, when the pretilt angle is larger than 10 °, the retardation of the liquid crystal cell becomes small, so that it is necessary to make the cell gap large. Then,
It is not preferable because the response speed becomes slow. Also, 180 ° <θ
When the twist angle is large such as <270 ° or about 270 °, it is desirable that the pretilt angle is 3 ° or more in order to prevent the occurrence of reverse twist.
【００２２】また、本発明の液晶電気光学素子は、液晶
セルと偏光板の間に少なくとも１枚の光学異方層を配置
していることを特徴とする。本発明の液晶電気光学素子
の液晶セルの動作領域に於ける実効的なリタデーション
を適切に設定し、また偏光板と液晶セルの間に適当な光
学異方層を配置することで、光学補償を行い、白黒の液
晶シャッタを得ることができる。用いる光学異方層とし
ては、ポリカーボネートやポリアリレート等の樹脂を一
軸あるいは二軸延伸して作成した位相差フィルムや、法
線方向に負の位相差を持った光学異方性などが挙げられ
る。その他にいわゆるコレステリック液晶ポリマーのよ
うな光軸がねじれた光学異方層を用いることで、液晶セ
ルのねじれ成分を補償することも可能である。また、こ
れらの光学異方層を２つ以上組み合わせて用いること
で、より完全な補償を行うことができる。更に、カラー
フィルタと組み合わせることで、フルカラー表示のＬＣ
Ｄを実現することも可能である。Further, the liquid crystal electro-optical element of the present invention is characterized in that at least one optically anisotropic layer is arranged between the liquid crystal cell and the polarizing plate. The effective retardation in the operation area of the liquid crystal cell of the liquid crystal electro-optical element of the present invention is appropriately set, and an appropriate optical anisotropic layer is arranged between the polarizing plate and the liquid crystal cell to perform optical compensation. Then, a black and white liquid crystal shutter can be obtained. Examples of the optically anisotropic layer used include a retardation film formed by uniaxially or biaxially stretching a resin such as polycarbonate or polyarylate, and an optical anisotropy having a negative retardation in the normal direction. In addition, it is possible to compensate the twist component of the liquid crystal cell by using an optically anisotropic layer having a twisted optical axis such as a so-called cholesteric liquid crystal polymer. Further, by using two or more of these optically anisotropic layers in combination, more complete compensation can be performed. Furthermore, by combining with a color filter, full-color display LC
It is also possible to realize D.
【００２３】また、本発明の液晶電気光学素子は、２枚
の偏光板の各々の光学軸が直交していることを特徴とす
る。この場合、光学異方層である補償板を変えることに
より、ノ−マリホワイト表示（電圧を高くしていくと、
透過率が減少。以下、ＮＷ）とノーマリーブラック表示
（電圧を高くしていくと透過率が増加。以下、ＮＢ）を
行う。具体的には、第１の電圧印加時の時の液晶セルの
リタデーションを補償するような補償板を使えばＮＢ、
第２の電圧印加時の液晶セルのリタデーションを補償す
るような補償板を使えばＮＷとなる。ここで、補償する
とは液晶セルと補償板の合計のリタデーションが±０に
なるようにすることであり、この場合２枚の偏光板が直
交となるので黒になる。つまり、補償板の法線方向から
見た場合のリタデーションが小さければＮＷ、大きけれ
ばＮＢとなる。The liquid crystal electro-optical element of the present invention is characterized in that the optical axes of the two polarizing plates are orthogonal to each other. In this case, by changing the compensator which is an optically anisotropic layer, a normally white display (when the voltage is increased,
The transmittance is reduced. Hereinafter, NW) and normally black display (transmittance increases as the voltage is increased. Hereinafter, NB). Specifically, if a compensator for compensating the retardation of the liquid crystal cell when the first voltage is applied is used, NB,
If a compensating plate that compensates the retardation of the liquid crystal cell at the time of applying the second voltage is used, it becomes NW. Here, “compensating” means that the total retardation of the liquid crystal cell and the compensating plate is ± 0. In this case, the two polarizing plates are orthogonal to each other, and thus black. That is, when the retardation when viewed from the normal direction of the compensator is small, it is NW, and when it is large, it is NB.
【００２４】また、本発明の他の液晶電気光学素子は、
２枚の偏光板の各々の光学軸が平行であることを特徴と
する。この場合、光学異方層である補償板を変えること
により、ノ−マリホワイト表示（電圧を高くしていく
と、透過率が減少。以下、ＮＷ）とノーマリーブラック
表示（電圧を高くしていくと透過率が増加。以下、Ｎ
Ｂ）を行う。具体的には、第１の電圧印加時の時の液晶
セルのリタデーションを補償するような補償板を使えば
ＮＷ、第２の電圧印加時の液晶セルのリタデーションを
補償するような補償板を使えばＮＢとなる。ここで、補
償するとは液晶セルと補償板の合計のリタデーションが
±０になるようにすることであり、この場合２枚の偏光
板が平行となるので白になる。Another liquid crystal electro-optical element of the present invention is
The optical axes of the two polarizing plates are parallel to each other. In this case, by changing the compensator which is an optically anisotropic layer, a normally white display (the transmittance decreases as the voltage is increased, hereinafter NW) and a normally black display (the voltage is increased The transmittance increases as you go. Below, N
Perform B). Specifically, if a compensator that compensates the retardation of the liquid crystal cell when the first voltage is applied is used, a compensator that compensates the retardation of the liquid crystal cell when the second voltage is applied can be used. If it becomes NB. Here, “compensating” means that the total retardation of the liquid crystal cell and the compensating plate is ± 0. In this case, the two polarizing plates are parallel to each other, and thus white.
【００２５】２枚の偏光板が直交する時と平行な時とを
比較した場合、どちらでも表示可能であるが、良好なコ
ントラスト比を得るためには良い黒を得るすなわち透過
率が低いことが必要となるので、偏光板が直交状態であ
ることが好ましい。これは、偏光板が平行状態で黒の場
合は、波長分散の影響が出るためである。偏光板が平行
状態では、コントラスト比は低下すると考えられるが、
透過率を高くしやすい。When the two polarizing plates are orthogonal to each other and parallel to each other, both can be displayed, but in order to obtain a good contrast ratio, good black is obtained, that is, the transmittance is low. Since it is necessary, it is preferable that the polarizing plates are in the orthogonal state. This is because when the polarizing plate is parallel and black, the influence of wavelength dispersion appears. It is considered that the contrast ratio decreases when the polarizing plates are parallel,
Easy to increase the transmittance.
【００２６】また、偏光板が直交する時のＮＷ，ＮＢを
比較すると、液晶セルのリタデーションが小さい状態で
黒をだすＮＷの方が、温度により液晶セルのリタデーシ
ョンが変化したとき変化量の絶対値が小さいため、温度
特性の点で有利となる。Comparing NW and NB when the polarizing plates are orthogonal to each other, the NW that produces black when the retardation of the liquid crystal cell is small is the absolute value of the amount of change when the retardation of the liquid crystal cell changes with temperature. Is small, which is advantageous in terms of temperature characteristics.
【００２７】また、偏光板の光学軸を、２枚の基板の各
々の配向処理方向のなす角を２等分する２等分線から４
５°傾いた方向に設定することを特徴とする。これは、
２枚の偏光板を直交に配置した時でも平行に配置した時
でも、このように設定することにより最大透過率を得る
ことができる。例えば、２枚の偏光板が直交の時を例に
あげると透過率は以下の式１で表される。Further, the optical axis of the polarizing plate is divided from the bisector that bisects the angle formed by the orientation directions of the two substrates to 4
The feature is that it is set in a direction inclined by 5 °. this is,
Whether the two polarizing plates are arranged orthogonally or in parallel, the maximum transmittance can be obtained by setting in this way. For example, when two polarizing plates are orthogonal to each other, the transmittance is expressed by the following formula 1.
【００２８】[0028]
【数１】 （ここで、Ｔ：透過率、α：偏光板の光学軸と液晶セル
の屈折率楕円体の軸のなす角、△ｎ：液晶の屈折率異方
性、ｄ：セルギャップ、λ：光の波長） 液晶セルの屈折率楕円体の軸は、配向処理方向のなす角
を２等分する２等分線の方向となる。Ｔはｓｉｎ2（２
α）とｓｉｎ2（π・△ｎ・ｄ／λ）との積である。ｓ
ｉｎ2（２α）はαで決まる定数で１〜０の値をとる。
一方、ｓｉｎ2（π・△ｎ・ｄ／λ）も０〜１の値をと
り、これは印加電圧で変化する。従って、最大透過率は
ｓｉｎ2（２α）で決まり、その値は１となる。よっ
て、ｓｉｎ2（２α）＝１となるのは２α＝π／２…の
時となり、α＝４５°の時となる。 すなわち、偏光板
の光学軸を、２枚の基板の各々の配向処理方向のなす角
を２等分する２等分線から４５°傾いた方向に設定する
ことにより最大透過率を得ることができる。[Equation 1] (Where T is the transmittance, α is the angle formed by the optical axis of the polarizing plate and the axis of the refractive index ellipsoid of the liquid crystal cell, Δn is the refractive index anisotropy of the liquid crystal, d is the cell gap, and λ is the optical axis. Wavelength) The axis of the index ellipsoid of the liquid crystal cell is the direction of the bisector that divides the angle formed by the alignment treatment direction into two equal parts. T is sin 2 (2
It is the product of α) and sin 2 (π · Δn · d / λ). s
in 2 (2α) is a constant determined by α and takes a value of 1 to 0.
On the other hand, sin 2 (π · Δn · d / λ) also takes a value of 0 to 1, which changes depending on the applied voltage. Therefore, the maximum transmittance is determined by sin 2 (2α), and the value is 1. Therefore, sin 2 (2α) = 1 is satisfied when 2α = π / 2 ... And when α = 45 °. That is, the maximum transmittance can be obtained by setting the optical axis of the polarizing plate in a direction inclined by 45 ° from the bisector that bisects the angle formed by the alignment treatment directions of the two substrates. .
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】以下本発明の液晶電気光学素子、
例えば、液晶表示素子を用いて、一実施例を詳細に説明
する。 （実施例１）本発明の液晶電気光学素子の構造を図３を
用いて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A liquid crystal electro-optical element according to the present invention,
For example, one embodiment will be described in detail using a liquid crystal display element. Example 1 The structure of the liquid crystal electro-optical element of the present invention will be described with reference to FIG.
【００３０】図３に示すように、本発明の液晶電気光学
素子２２は、ガラス基板１の一主面に電極４が形成され
たアレイ基板１１とガラス基板２の一主面上に電極６が
形成された対向基板１２の２枚の基板を主面が対向する
ように配置し、２枚の基板間にネマティック液晶層９が
挟持された液晶セル２１を、２枚の偏光板１０の間に配
置している。As shown in FIG. 3, in the liquid crystal electro-optical element 22 of the present invention, the array substrate 11 in which the electrode 4 is formed on one main surface of the glass substrate 1 and the electrode 6 on the one main surface of the glass substrate 2 are provided. The two substrates of the formed counter substrate 12 are arranged so that their main surfaces face each other, and the liquid crystal cell 21 in which the nematic liquid crystal layer 9 is sandwiched between the two substrates is provided between the two polarizing plates 10. It is arranged.
【００３１】図３に示すようにアレイ基板１１は、ガラ
ス基板１上にマトリクス状に複数の信号線（図示せず）
および複数の走査線（図示せず）が配設され、これらの
交点に対応してアモルファスシリコンのＴＦＴ３とこの
ＴＦＴに接続して形成された画素電極４が形成されてお
り、これらの上に配向膜５が形成されている。一方、対
向基板１２は、ガラス基板２上にアレイ基板１１の各画
素電極に対応して赤、緑、青の三原色からなるカラーフ
ィルタ８と、これら各色のカラーフルタ８を区画するよ
うに形成されたブラックマトリクス７が形成され、これ
らの上にベタのＩＴＯ電極６、配向膜５が順次形成され
ている。As shown in FIG. 3, the array substrate 11 includes a plurality of signal lines (not shown) arranged in a matrix on the glass substrate 1.
And a plurality of scanning lines (not shown) are provided, and the TFT 3 of amorphous silicon and the pixel electrode 4 formed in connection with the TFT are formed corresponding to the intersections thereof, and the alignment is formed on these. The film 5 is formed. On the other hand, the counter substrate 12 is formed on the glass substrate 2 so as to partition the color filters 8 of the three primary colors of red, green, and blue corresponding to the pixel electrodes of the array substrate 11 and the color filters 8 of these colors. The black matrix 7 is formed, and the solid ITO electrode 6 and the alignment film 5 are sequentially formed on the black matrix 7.
【００３２】この液晶電気光学素子２２の液晶層９は複
数の液晶分子からなり、この液晶層９は、２枚の基板の
一方の基板１に接する複数の液晶分子９ｃからなる第１
の液晶層領域Ａと、２枚の基板の他方の基板２に示され
る基板に接する複数の液晶分子９ｃ′からなる第２の液
晶層領域Ｂと、第１の液晶層領域と第２の液晶層領域と
に挟まれた複数の液晶分子からなる第３の液晶層領域Ｃ
とからなる。そして、図１（ａ）は電圧を電極への電圧
無印加時の液晶分子の配列を示し、図１（ｂ）は電極へ
の第１の電圧印加状態を示し、図１（ｃ）は電極への第
２の電圧印加状態を示す。The liquid crystal layer 9 of the liquid crystal electro-optical element 22 is composed of a plurality of liquid crystal molecules, and the liquid crystal layer 9 is composed of a plurality of liquid crystal molecules 9c in contact with one of the two substrates.
Liquid crystal layer region A, a second liquid crystal layer region B composed of a plurality of liquid crystal molecules 9c ′ in contact with the substrate shown on the other substrate 2 of the two substrates, a first liquid crystal layer region and a second liquid crystal Third liquid crystal layer region C composed of a plurality of liquid crystal molecules sandwiched between the layer regions
Consists of 1A shows the arrangement of liquid crystal molecules when no voltage is applied to the electrodes, FIG. 1B shows the first voltage application state to the electrodes, and FIG. 1C shows the electrode. Shows a second voltage application state to the.
【００３３】図１（ａ）に示すように、電極への電圧無
印加時では、第３の液晶層領域Ｃの複数の液晶分子は互
いに略平行で、かつ一方の基板から他方の基板に向かっ
て前記基板の面内方向で１８０°ねじれて配列してい
る。図１（ｂ）に示すように、電極への第１の電圧印加
時では、第３の液晶層領域Ｃの複数の液晶分子のうち第
３の液晶層領域Ｃの中央部の液晶分子９ａの傾きが基板
の法線方向と略平行に配列し、液晶分子９ａを中心にし
て、２枚の基板間に挟持された液晶層９の厚さ方向に、
液晶分子９ｂのように、２枚の各々の基板１、２に向か
って段階的に液晶分子の傾きが変化している。図１
（ｃ）に示すように、電極への第２の電圧印加時では、
第３の液晶層領域の複数の液晶分子９ａ、９ｂの傾きが
基板の法線方向と略平行に配列している。この第２の電
圧印加時は、第１の電圧印加時よりも更に電圧をかけた
状態であり、このとき第３の液晶層領域の液晶分子９
ａ、９ｂが前記基板の法線方向とほぼ平行に配列してい
る状態、すなわち液晶が立ち上がった状態となる。As shown in FIG. 1A, when no voltage is applied to the electrodes, the plurality of liquid crystal molecules in the third liquid crystal layer region C are substantially parallel to each other and are directed from one substrate to the other substrate. 180 ° twisted in the in-plane direction of the substrate. As shown in FIG. 1B, when the first voltage is applied to the electrodes, among the plurality of liquid crystal molecules in the third liquid crystal layer region C, the liquid crystal molecule 9a in the central portion of the third liquid crystal layer region C is The tilts are arranged substantially parallel to the normal direction of the substrate, and the liquid crystal layer 9 sandwiched between the two substrates is centered on the liquid crystal molecule 9a, in the thickness direction of the liquid crystal layer 9.
Like the liquid crystal molecule 9b, the inclination of the liquid crystal molecule gradually changes toward the two substrates 1 and 2. FIG.
As shown in (c), when the second voltage is applied to the electrodes,
The tilts of the plurality of liquid crystal molecules 9a and 9b in the third liquid crystal layer region are arranged substantially parallel to the normal direction of the substrate. When the second voltage is applied, a voltage is further applied than when the first voltage is applied, and at this time, the liquid crystal molecules 9 in the third liquid crystal layer region are applied.
The state where a and 9b are arranged substantially parallel to the normal line direction of the substrate, that is, the state where the liquid crystal has risen.
【００３４】次に、製造方法および表示方法について説
明する。ガラス基板１上にアモルファスシリコンのＴＦ
Ｔ３と走査線（図示せず）であるゲート線、信号線（図
示せず）、画素電極４を形成した、画素数が縦４８０、
横６４０×３画素のアレイ基板１を形成した。Next, a manufacturing method and a display method will be described. Amorphous silicon TF on glass substrate 1
T3, a gate line which is a scanning line (not shown), a signal line (not shown), and a pixel electrode 4 are formed.
The array substrate 1 having horizontal 640 × 3 pixels was formed.
【００３５】次に、ガラス基板２上にアレイ基板１１の
各画素電極に対応して赤、緑、青の三原色からなるカラ
ーフィルタ８と、これら各色のカラーフルタ８を区画す
るように形成されたブラックマトリクス７とを形成し、
この上にベタのＩＴＯ電極６を形成して対向基板１２を
形成した。これら２枚のアレイ基板１１、対向基板１２
上に各々配向膜５としてオプトマーAL-1051 （（株）日
本合成ゴム製。プレチルト角約１゜）を80nmの厚さに塗
布・形成した。ここで、画素ピッチは縦0.33mm、横0.11
mmである。Next, a color filter 8 consisting of three primary colors of red, green and blue and a color filter 8 of each of these colors are formed on the glass substrate 2 so as to correspond to each pixel electrode of the array substrate 11. Forming a black matrix 7,
A solid ITO electrode 6 was formed on this, and a counter substrate 12 was formed. These two array substrates 11 and counter substrate 12
Optomer AL-1051 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd., pretilt angle of about 1 °) was applied and formed as an alignment film 5 on each to a thickness of 80 nm. Here, the pixel pitch is 0.33 mm in height and 0.11 in width.
mm.
【００３６】続いて前記配向膜を、走査線に平行かつ、
二枚の基板１１、１２上の各々の電極４、６が対向する
ように二枚の基板を配置したときに二枚の基板のラビン
グ方向が互いに平行になるような方向にラビングした。Subsequently, the alignment film is parallel to the scanning line and
When the two substrates were arranged so that the electrodes 4 and 6 on the two substrates 11 and 12 were opposed to each other, the rubbing directions of the two substrates were parallel to each other.
【００３７】次に、アレイ基板１１上にスペーサ（図示
せず）として直径9.5 μm の球状微粒子であるミクロパ
ールＳＰ（（株）積水ファインケミカル製）を一方の基
板の主面に80個/mm ２の密度で散布した。もう一方の対
向基板１２の有効表示領域の周辺部をエポキシ樹脂の接
着剤（図示せず）としてXN-21 （三井東圧化学株式会社
製）を、液晶注入のための開口部を除いてスクリーン印
刷方によって塗布した。その後、アレイ基板と対向基板
を前記配向膜どうしを対向させた状態で重ね合わせ、加
圧しながら加熱して接着し、セルギャップが9.5 μm の
液晶セルを作製した。Next, micropearl SP (manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.), which is a spherical fine particle having a diameter of 9.5 μm, is used as a spacer (not shown) on the array substrate 11 at 80 / mm 2 on the main surface of one substrate. Sprayed at a density of. XN-21 (manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.) was used as an epoxy resin adhesive (not shown) around the effective display area of the other counter substrate 12 except for the opening for liquid crystal injection. It was applied according to the printing method. After that, the array substrate and the counter substrate were overlapped with the alignment films facing each other, and they were heated and adhered under pressure to form a liquid crystal cell having a cell gap of 9.5 μm.
【００３８】そしてこの液晶セルに液晶組成物９として
ZLI-1132（E.Merck 社製。Δｎ＝0.14）にカイラル剤と
してS811（E.Merck 社製）を添加したものを真空注入法
により注入し、注入後液晶の注入口を紫外線硬化樹脂UV
-1000 （（株）ソニーケミカル製）にて封止した。この
時、カイラル剤の濃度は、液晶のらせんピッチが約35μ
m となるように調整した。この液晶セルに偏光板１０と
してG1220DU （（株）日東電工製）を、光学軸がラビン
グ方向に対して４５゜でかつ互いに直交するように貼り
付けた。Then, a liquid crystal composition 9 was added to this liquid crystal cell.
ZLI-1132 (manufactured by E. Merck. Δn = 0.14) to which S811 (manufactured by E. Merck) was added as a chiral agent was injected by a vacuum injection method, and after injection, the liquid crystal injection port was UV curable resin UV.
Sealed with -1000 (manufactured by Sony Chemicals Co., Ltd.). At this time, the concentration of the chiral agent is such that the helical pitch of the liquid crystal is about 35μ.
Adjusted to be m. G1220DU (manufactured by Nitto Denko Corporation) as a polarizing plate 10 was attached to the liquid crystal cell so that the optical axes thereof were 45 ° with respect to the rubbing direction and were orthogonal to each other.
【００３９】得られた液晶電気光学素子は、電極への電
圧無印加時では、第３の液晶層領域Ｃの複数の液晶分子
は互いに略平行で、かつ一方の基板から他方の基板に向
かって前記基板の面内方向で１８０°ねじれて配列して
いる。第１の電圧印加時では、第３の液晶層領域Ｃの複
数の液晶分子のうち第３の液晶層領域Ｃの中央部の液晶
分子９ａの傾きが基板の法線方向と略平行に配列し、液
晶分子９ａを中心にして、２枚の基板間に挟持された液
晶層９の厚さ方向に、液晶分子９ｂのように、２枚の各
々の基板１、２に向かって段階的に液晶分子の傾きが変
化している。第２の電圧印加時では、第３の液晶層領域
の複数の液晶分子９ａ、９ｂの傾きが基板の法線方向と
略平行に配列している。この第１の電圧印加時と前記第
２の電圧印加時の間で駆動して表示を行った。本実施例
の場合、第１の電圧印加は２Ｖ、第２の電圧印加は８Ｖ
で表示を行った。In the obtained liquid crystal electro-optical element, when no voltage is applied to the electrodes, the plurality of liquid crystal molecules in the third liquid crystal layer region C are substantially parallel to each other and from one substrate to the other substrate. The substrates are arranged twisted by 180 ° in the in-plane direction. When the first voltage is applied, the tilt of the liquid crystal molecules 9a in the central portion of the third liquid crystal layer region C among the plurality of liquid crystal molecules in the third liquid crystal layer region C is arranged substantially parallel to the normal direction of the substrate. , In the thickness direction of the liquid crystal layer 9 sandwiched between the two substrates centering on the liquid crystal molecules 9a, the liquid crystal molecules 9b gradually move toward the two substrates 1, 2 like the liquid crystal molecules 9b. The tilt of the molecule is changing. When the second voltage is applied, the tilts of the plurality of liquid crystal molecules 9a and 9b in the third liquid crystal layer region are arranged substantially parallel to the normal direction of the substrate. Display was performed by driving between the time of applying the first voltage and the time of applying the second voltage. In the case of this embodiment, the first voltage application is 2V and the second voltage application is 8V.
Was displayed.
【００４０】そして、液晶セルの実効的なリタデーショ
ンがおおよそ0.26μm となる電圧を駆動電圧の最小値と
して使用したところ、駆動電圧に対して透過率が単調に
減少する電気光学特性が得られ、正面でのコントラスト
比は１００以上が得られた。When a voltage at which the effective retardation of the liquid crystal cell is approximately 0.26 μm is used as the minimum value of the driving voltage, electro-optical characteristics in which the transmittance monotonously decreases with respect to the driving voltage are obtained, A contrast ratio of 100 or more was obtained.
【００４１】また、応答速度は階調間での差はほとんど
無く、約5ms と高速であり、動きのある画像を表示して
も輪郭がぼやけることなど無く良好な表示が得られた。
また、電圧無印加状態から第１の電圧印加状態までの時
間も２００ｍｓ以下と高速であった。In addition, the response speed was almost as fast as about 5 ms with little difference between gradations, and good display was obtained without blurring the outline even when a moving image was displayed.
In addition, the time from the state in which no voltage was applied to the state in which the first voltage was applied was as fast as 200 ms or less.
【００４２】（比較例１）実施例１における液晶組成物
にカイラル剤を添加しないものを使用して、実施例１と
同一の部材と条件でＴＦＴ−ＬＣＤを作製した。こうし
て得られた液晶電気光学素子は電圧無印加時の配向状態
は、ねじれのないスプレイの水平配向であった。この液
晶電気光学素子を駆動してみたが、スプレイからベンド
への転移が起こらず、ｐｉセルとしての動作が得られな
かった。(Comparative Example 1) A TFT-LCD was prepared by using the liquid crystal composition of Example 1 without adding a chiral agent under the same members and conditions as in Example 1. In the liquid crystal electro-optical element thus obtained, the alignment state when no voltage was applied was a splay horizontal alignment without twist. When the liquid crystal electro-optical element was driven, the spray-to-bend transition did not occur, and the operation as a pi cell was not obtained.
【００４３】（比較例２）比較例１に示したＴＦＴ−Ｌ
ＣＤの配向膜をSE-5211 （日産化学工業株式会社製。プ
レチルト角約５゜）に変えて作製した。このＴＦＴ−Ｌ
ＣＤを駆動したところ、スプレイからベンドへの転移は
生じたが、３０分経過しても全面が転移しきらなかっ
た。Comparative Example 2 TFT-L shown in Comparative Example 1
The orientation film of CD was changed to SE-5211 (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., pretilt angle of about 5 °). This TFT-L
When the CD was driven, the transfer from the spray to the bend occurred, but the entire surface did not transfer even after 30 minutes.
【００４４】（実施例２）図４に示すように、実施例１
に示した液晶電気光学素子の液晶セル（図４の３５に相
当）と偏光板１０との間に、リタデーションの値が約90
nmのポリカーボネート製の光学異方層３１である２軸位
相差フィルム（（株）日東電工製）を、フイルムの屈折
率が大きい方向をラビング方向に直交するように配置し
た。なお、図４はＯＣＢモードの液晶表示素子を表すも
のであり、この図のｐｉセル３５の代わりに実施例１の
液晶電気光学素子の液晶セルを置き換えたものと考えれ
ば良い。(Embodiment 2) As shown in FIG.
The retardation value between the liquid crystal cell (corresponding to 35 in FIG. 4) of the liquid crystal electro-optical element shown in FIG.
A biaxial retardation film (manufactured by Nitto Denko Corporation), which is an optically anisotropic layer 31 made of polycarbonate having a thickness of nm, was arranged so that the direction in which the film had a large refractive index was orthogonal to the rubbing direction. Note that FIG. 4 shows an OCB-mode liquid crystal display element, and it can be considered that the liquid crystal cell of the liquid crystal electro-optical element of Example 1 is replaced in place of the pi cell 35 in this figure.
【００４５】この液晶電気光学素子の印加電圧と透過率
の関係を表すＶＴ特性を図５に示す。表示は図５の印加
電圧が２Ｖの時を第１の電圧印加時すなわち、表示のオ
フ時とし、印加電圧が４．８Ｖの時を第２の電圧印加時
とし、この第１の電圧印加時と第２の電圧印加時の間で
表示を行った。FIG. 5 shows VT characteristics showing the relationship between the applied voltage and the transmittance of this liquid crystal electro-optical element. In the display, when the applied voltage of FIG. 5 is 2V, the first voltage is applied, that is, when the display is off, and when the applied voltage is 4.8V, the second voltage is applied. And the second voltage is applied during the display.
【００４６】この液晶電気光学素子は、実施例１に比べ
て駆動電圧の最大値（すなわち第２の電圧）が４．８Ｖ
に低減され、かつコントラスト比、視角特性も改善し
た。 （実施例３）実施例１と同様に、対角３インチ、縦２２
０画素、横６４０画素、画素配置がデルタ配列の液晶電
気光学素子を作製した。但しここではラビング方向を走
査線方向に対してアレイ基板１１、対向基板１２ともに
それぞれで１５゜ずらして、液晶が１５０゜ツイストす
るようにした。また、液晶に添加したカイラル剤の濃度
は、らせんピッチが約40μm となるように調整した。ま
た、液晶のプレチルト角は１゜とした。偏光板の光学軸
の方向は走査線に対して４５゜かつ２枚の偏光板が互い
に直交となるようにした。本実施例の場合、第１の電圧
印加は２Ｖ、第２の電圧印加は８Ｖで表示を行った。This liquid crystal electro-optical element has a maximum drive voltage (that is, a second voltage) of 4.8 V as compared with the first embodiment.
In addition, the contrast ratio and viewing angle characteristics have been improved. (Embodiment 3) As in Embodiment 1, a diagonal of 3 inches and a length of 22
A liquid crystal electro-optical element having 0 pixels, 640 pixels horizontally, and a delta arrangement of pixels was manufactured. However, in this case, the rubbing direction is shifted by 15 ° with respect to each of the array substrate 11 and the counter substrate 12 with respect to the scanning line direction so that the liquid crystal is twisted by 150 °. The concentration of the chiral agent added to the liquid crystal was adjusted so that the helical pitch was about 40 μm. The pretilt angle of the liquid crystal was 1 °. The direction of the optical axis of the polarizing plate was 45 ° with respect to the scanning line, and the two polarizing plates were orthogonal to each other. In the case of this example, the first voltage application was 2 V and the second voltage application was 8 V.
【００４７】この液晶電気光学素子は、応答速度は階調
間での差はほとんど無く、約5ms と高速であり、動きの
ある画像を表示しても輪郭がぼやけることなど無く良好
な表示が得られた。また、電圧無印加状態から第１の電
圧印加状態までの時間も２００ｍｓ以下と高速であっ
た。The liquid crystal electro-optical element has almost no difference in response speed between gradations and is as fast as about 5 ms, and even if a moving image is displayed, the contour is not blurred and a good display can be obtained. Was given. In addition, the time from the state in which no voltage was applied to the state in which the first voltage was applied was as fast as 200 ms or less.
【００４８】得られた液晶電気光学素子をビデオプロジ
ェクタのライトバルブとして用いてＴＶ画像を表示した
ところ、動きの激しい画像のビデオソフトを表示しても
輪郭がぼやけることなく良好な画質が得られた。When a TV image was displayed by using the obtained liquid crystal electro-optical element as a light valve of a video projector, a good image quality was obtained without blurring the contour even when displaying video software of an image with vigorous movement. .
【００４９】（実施例４）実施例３と同様の液晶電気光
学素子を、ラビング方向を走査線に対して１５゜実施例
３の場合とは逆方向にずらして、液晶が２１０゜ツイス
トするようにし、配向膜には前述のSE-5211 を用いて作
製した。また、液晶のらせんピッチは約30μm となるよ
うにし、液晶のプレチルト角は４゜とした。本実施例の
場合、第１の電圧印加は２Ｖ、第２の電圧印加は４．６
Ｖで表示を行った。(Embodiment 4) A liquid crystal electro-optical element similar to that of Embodiment 3 is displaced by 15 ° with respect to the scanning line in the opposite direction to that of Embodiment 3, so that the liquid crystal is twisted by 210 °. Then, the above-mentioned SE-5211 was used for the alignment film. The liquid crystal has a helical pitch of about 30 μm, and the liquid crystal has a pretilt angle of 4 °. In the case of the present embodiment, the first voltage application is 2 V and the second voltage application is 4.6.
It is indicated by V.
【００５０】こうして得られた液晶電気光学素子の液晶
セルと偏光板の間に実施例２と同様な位相差板を付加し
たところ、位相差板がない場合に比べて駆動電圧を４．
６Ｖに低減することができた。When a retardation plate similar to that of Example 2 was added between the liquid crystal cell of the liquid crystal electro-optical element thus obtained and the polarizing plate, a driving voltage of 4.
It could be reduced to 6V.
【００５１】（実施例５）実施例３と同様の液晶電気光
学素子を、アレイ基板１１、対向基板１２の２枚の基板
上のそれぞれの配向膜５の材料を、アレイ基板１１側は
AL-1051 、対向基板１２側にはSE-5211 というように変
えて作製した。これにより、アレイ基板１１側のプレチ
ルト角を１゜、対向基板１２側のプレチルト角を５゜と
した。ラビング方向は走査線に対して４５゜とし、液晶
が９０゜ねじれるようにした。また、セルギャップは約
12μm 、液晶のらせんピッチは約100 μm となるように
調整した結果、応答速度が約20msの液晶電気光学素子が
得られた。(Embodiment 5) A liquid crystal electro-optical element similar to that in Embodiment 3 is used, the materials of the respective alignment films 5 on the two substrates, the array substrate 11 and the counter substrate 12, are arranged on the array substrate 11 side.
AL-1051 and SE-5211 were formed on the side of the counter substrate 12 so as to be manufactured. As a result, the pretilt angle on the array substrate 11 side was 1 ° and the pretilt angle on the counter substrate 12 side was 5 °. The rubbing direction was 45 ° with respect to the scanning line, and the liquid crystal was twisted 90 °. Also, the cell gap is about
The liquid crystal electro-optical element with a response speed of about 20 ms was obtained as a result of adjusting so that the helical pitch of the liquid crystal was 12 μm and the spiral pitch of the liquid crystal was about 100 μm.
【００５２】（実施例６）実施例５のＴＦＴ−ＬＣＤ
の、液晶セルと偏光板の間にリタデーションが約30nmの
光学異方層である位相差板をその屈折率楕円の長軸が走
査線に対して直角となるように配置したところ、コント
ラスト比が１５％向上した。Example 6 TFT-LCD of Example 5
When a retardation plate, which is an optically anisotropic layer with a retardation of about 30 nm, is placed between the liquid crystal cell and the polarizing plate so that the major axis of the refractive index ellipse is perpendicular to the scanning line, the contrast ratio is 15%. Improved.
【００５３】本発明の液晶電気光学素子は、パソコン、
ワープロ等に用いる液晶表示素子やビデオプロジェクタ
のライトバルブ、３Ｄ−ＴＶに使用するメガネに用いる
高速液晶シャッタへ応用することができる。The liquid crystal electro-optical element of the present invention is a personal computer,
It can be applied to a liquid crystal display element used in a word processor or the like, a light valve of a video projector, and a high-speed liquid crystal shutter used for glasses used in 3D-TV.
【００５４】[0054]
【発明の効果】本発明によれば、液晶層は電圧無印加時
には液晶分子が互いに略平行状態で配列しているので、
電圧無印加時の液晶層の配向状態から、液晶電気光学素
子が動作する第１の電圧印加時の液晶層の配向状態に移
動する時間が高速でかつ配列が安定な液晶電気光学素子
を用いることができる。According to the present invention, the liquid crystal layer has liquid crystal molecules arranged substantially parallel to each other when no voltage is applied.
Use of a liquid crystal electro-optical element in which the alignment state of the liquid crystal layer when no voltage is applied changes to the alignment state of the liquid crystal layer when the first voltage is applied, in which the liquid crystal electro-optical element operates at high speed and in a stable arrangement. You can
【００５５】また、第１の電圧印加時の液晶層の状態
は、ｐｉセルに於けるベンド配列と似た状態になってお
り、この状態を表示のオフ時として液晶駆動電圧を変化
させた場合、ｐｉセルと同等の高速な応答速度が得られ
る。The state of the liquid crystal layer when the first voltage is applied is similar to the bend arrangement in the pi cell, and when the liquid crystal drive voltage is changed when this state is turned off. , Pi cell and a high response speed can be obtained.
【図１】（ａ）本発明の一実施例である液晶電気光学素
子の縦断面図で、液晶分子の電圧無印加状態の配列を示
す。 （ｂ）本発明の一実施例である液晶電気光学素子の縦断
面図で、液晶分子の第１の電圧印加状態の配列を示す。
は第１の電圧印加状態、（ｃ）は第２の電圧印加状態を
示している。FIG. 1A is a vertical cross-sectional view of a liquid crystal electro-optical element that is an embodiment of the present invention, showing an arrangement of liquid crystal molecules in a state in which no voltage is applied. (B) A vertical cross-sectional view of a liquid crystal electro-optical element that is an embodiment of the present invention, showing an arrangement of liquid crystal molecules in a first voltage applied state.
Shows the first voltage application state, and (c) shows the second voltage application state.
【図２】（ａ）従来のｐｉセルの縦断面図で、液晶分子
の電圧無印加状態の配列を示す。 （ｂ）従来のｐｉセルの縦断面図で、液晶分子の電圧印
加状態の配列を示す。FIG. 2A is a vertical cross-sectional view of a conventional pi cell, showing an arrangement of liquid crystal molecules in a state in which no voltage is applied. (B) A vertical cross-sectional view of a conventional pi cell, showing an arrangement of liquid crystal molecules in a voltage applied state.
【図３】本発明の一実施例である液晶電気光学素子の縦
断面図。FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a liquid crystal electro-optical element that is an embodiment of the present invention.
【図４】ＯＣＢモードのＬＣＤの構成を示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of an OCB mode LCD.
【図５】本発明の一実施例である液晶電気光学素子の表
示領域を説明するＶＴ特性を示す図。FIG. 5 is a diagram showing VT characteristics for explaining a display region of a liquid crystal electro-optical element that is an embodiment of the present invention.
１…ガラス基板 ２…ガラス基板 ３…ＴＦＴ ４…画素電極 ５…配向膜 ６…ＩＴＯ対向電極 ７…ブラックマトリクス ８…カラーフィルタ ９…液晶層 ９ａ，９ｂ，９ｃ…液晶分子 １０…偏光板 １１…アレイ基板 １２…対向基板 ２１…液晶セル ２２…液晶電気光学素子 ３１…光学異方層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass substrate 2 ... Glass substrate 3 ... TFT 4 ... Pixel electrode 5 ... Alignment film 6 ... ITO counter electrode 7 ... Black matrix 8 ... Color filter 9 ... Liquid crystal layer 9a, 9b, 9c ... Liquid crystal molecule 10 ... Polarizing plate 11 ... Array substrate 12 ... Counter substrate 21 ... Liquid crystal cell 22 ... Liquid crystal electro-optical element 31 ... Optical anisotropic layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福岡 暢子 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 二ノ宮 利博 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 大山 毅 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 吉田 典弘 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 庄子 雅人 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) Inventor Nobuko Fukuoka, 8 Shinsita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa Kanagawa, Ltd. (72) Inventor Toshihiro Ninomiya, 8 Shinsita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa Company In Toshiba Yokohama office (72) Inventor Takeshi Oyama 8 Shinsita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Stock company Share company Toshiba Yokohama office (72) Inventor Norihiro Yoshida 8 Shinsita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi Kanagawa share company Inside the Yokohama office (72) Inventor Masato Shoko 8 Shinsita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Stock company Toshiba Corporation Yokohama office (72) In Hitoshi Hato, 8 Shinsita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Stock company Toshiba Yokohama business In-house
Claims (14)
記一主面が対向するように平行配置され、前記２枚の基
板間にネマティック液晶層が挟持された液晶セルと、前
記液晶セルを挟持するように配置された２枚の偏光板と
を有する液晶電気光学素子において、前記液晶層は、前
記液晶層の液晶分子のうち前記２枚の基板の一方の基板
に接する複数の液晶分子からなる第１の液晶層領域と、
前記液晶層の液晶分子のうち前記２枚の基板の他方の基
板に接する複数の液晶分子からなる第２の液晶層領域
と、前記液晶層の液晶分子のうち前記第１の液晶層領域
と前記第２の液晶層領域とに挟まれた複数の液晶分子か
らなる第３の液晶層領域とからなり、前記電極への電圧
無印加時では、前記第３の液晶層領域の前記複数の液晶
分子は互いに略平行で、かつ一方の基板から他方の基板
に向かって前記基板の面内方向でねじれて配列し、前記
電極への第１の電圧印加時では、前記第３の液晶層領域
の前記複数の液晶分子のうち一部の液晶分子はその傾き
が前記基板の法線方向と略平行に配列し、前記電極への
第２の電圧印加時では、前記第３の液晶層領域の前記複
数の液晶分子はその傾きが前記基板の法線方向と略平行
に配列していることを特徴とする液晶電気光学素子。1. A liquid crystal cell in which two substrates having electrodes formed on one main surface are arranged in parallel so that the one main surface faces each other, and a nematic liquid crystal layer is sandwiched between the two substrates. In a liquid crystal electro-optical element having two polarizing plates arranged so as to sandwich the liquid crystal cell, the liquid crystal layer includes a plurality of liquid crystal molecules of the liquid crystal layer which are in contact with one of the two substrates. A first liquid crystal layer region composed of liquid crystal molecules of
A second liquid crystal layer region composed of a plurality of liquid crystal molecules of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer that are in contact with the other of the two substrates; and a first liquid crystal layer region of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer A third liquid crystal layer region composed of a plurality of liquid crystal molecules sandwiched between a second liquid crystal layer region and the plurality of liquid crystal molecules in the third liquid crystal layer region when no voltage is applied to the electrode. Are arranged substantially parallel to each other and are twisted in the in-plane direction of the substrate from one substrate to the other substrate, and when the first voltage is applied to the electrodes, the third liquid crystal layer region Some liquid crystal molecules of the plurality of liquid crystal molecules are arranged such that their inclinations are substantially parallel to the normal direction of the substrate, and when a second voltage is applied to the electrodes, the plurality of liquid crystal molecules in the third liquid crystal layer region are arranged. The liquid crystal molecules are aligned so that their tilts are substantially parallel to the direction normal to the substrate. Liquid crystal electro-optical element characterized.
素子の表示のオフ時とすることを特徴とする請求項１記
載の液晶電気光学素子。2. The liquid crystal electro-optical element according to claim 1, wherein the application of the first voltage is an off-state of the display of the liquid crystal electro-optical element.
の間で表示を行うことを特徴とする請求項１記載の液晶
電気光学素子。3. The liquid crystal electro-optical element according to claim 1, wherein display is performed between when the first voltage is applied and when the second voltage is applied.
液晶層領域の前記基板の法線方向と略平行に配列した液
晶分子を中心にして、前記２枚の基板間に挟持された前
記液晶層の厚さ方向に、前記２枚の各々の基板に向かっ
て段階的に液晶分子の傾きが変化していることを特徴と
する請求項１または２記載の液晶電気光学素子。4. The liquid crystal molecules are arranged between the two substrates, centering around liquid crystal molecules aligned substantially parallel to the normal line direction of the substrate in the third liquid crystal layer region when the first voltage is applied. 3. The liquid crystal electro-optical element according to claim 1, wherein the tilt of the liquid crystal molecules is gradually changed toward each of the two substrates in the thickness direction of the liquid crystal layer.
方向における前記第３の液晶層領域の中央部の液晶分子
の傾きが前記基板の法線方向と略平行に配列しているこ
とを特徴とする請求項３記載の液晶電気光学素子。5. The tilt of the liquid crystal molecules in the central portion of the third liquid crystal layer region in the thickness direction of the liquid crystal layer when the first voltage is applied is arranged substantially parallel to the normal direction of the substrate. The liquid crystal electro-optical element according to claim 3, wherein
°であることを特徴とする請求項１〜５いずれか１つ記
載の液晶電気光学素子。6. The twist angle θ of the liquid crystal of the liquid crystal layer is 180.
6. The liquid crystal electro-optical element according to claim 1, wherein the liquid crystal electro-optical element has an angle of °.
の液晶電気光学素子。7. The liquid crystal according to claim 1, wherein the twist angle θ of the liquid crystal of the liquid crystal layer is 90 ° <θ <180 ° or 180 ° <θ <270 °. Electro-optical element.
で異なることを特徴とする請求項６または７記載の液晶
電気光学素子。8. A liquid crystal electro-optical element according to claim 6, wherein the pretilt angle of the liquid crystal is different between the two substrates.
°または略２７０°であり、かつ前記液晶のプレチルト
角が前記２枚の基板で異なることを特徴とする請求項１
〜５いずれか１つ記載の液晶電気光学素子。9. The twist angle θ of the liquid crystal of the liquid crystal layer is about 90.
2. The pre-tilt angle of the liquid crystal is different between the two substrates.
5. The liquid crystal electro-optical element according to any one of 5 to 5.
０°であることを特徴とする請求項１〜９いずれか１つ
記載の液晶電気光学素子。10. A pretilt angle of the liquid crystal is 0.3 ° to 1
It is 0 degree, The liquid crystal electro-optical element as described in any one of Claims 1-9.
とも１枚の光学異方層を配置した、請求項１〜１０いず
れか１つ記載の液晶電気光学素子。11. The liquid crystal electro-optical element according to claim 1, wherein at least one optically anisotropic layer is arranged between the liquid crystal cell and the polarizing plate.
していることを特徴とする請求項１１記載の液晶電気光
学素子。12. The liquid crystal electro-optical element according to claim 11, wherein the optical axes of the two polarizing plates are orthogonal to each other.
であることを特徴とする請求項１１記載の液晶電気光学
素子。13. The liquid crystal electro-optical element according to claim 11, wherein the optical axes of the two polarizing plates are parallel to each other.
の各々の配向処理方向のなす角を２等分する２等分線か
ら４５°傾いた方向に設定することを特徴とする請求項
１〜１３いずれか１つ記載の液晶電気光学素子。14. An optical axis of the polarizing plate is set at a direction inclined by 45 ° from a bisector that bisects an angle formed by the orientation processing directions of the two substrates. The liquid crystal electro-optical element according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25330295A JPH0996790A (en) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | Liquid electro-optical element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25330295A JPH0996790A (en) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | Liquid electro-optical element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001009673A1 (en) * | 1999-07-29 | 2001-02-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Liquid crystal display device |
| US6437844B1 (en) | 1996-09-04 | 2002-08-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Liquid crystal display device and associated fabrication method |
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-
1995
- 1995-09-29 JP JP25330295A patent/JPH0996790A/en active Pending
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| CN100350321C (en) * | 2001-10-24 | 2007-11-21 | 夏普株式会社 | Liquid crystal display device and method for producing the same |
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