JP2001281666A - Liquid crystal display element - Google Patents

Liquid crystal display element

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JP2001281666A
JP2001281666A JP2000091827A JP2000091827A JP2001281666A JP 2001281666 A JP2001281666 A JP 2001281666A JP 2000091827 A JP2000091827 A JP 2000091827A JP 2000091827 A JP2000091827 A JP 2000091827A JP 2001281666 A JP2001281666 A JP 2001281666A
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substrate
liquid crystal
electrode
alignment film
alignment
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JP2000091827A
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Japanese (ja)
Inventor
Rieko Fukushima
島 理恵子 福
Hajime Yamaguchi
口 一 山
Tsutomu Hasegawa
励 長谷川
Tatsuo Saishiyu
首 達 夫 最
Takaki Takato
頭 孝 毅 高
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain satisfactory and stable display performance. SOLUTION: The liquid crystal display element is provided with a first electrode substrate, having a transparent first substrate, a first electrode formed on the first substrate and a first alignment layer formed on the first substrate so as to cover the first electrode, a second electrode substrate having a transparent second substrate, a second electrode formed on the second substrate and a second alignment layer formed on the second substrate, so as to cover the second electrode and a light control layer comprising an antiferroelectric liquid crystal material, with no threshold type voltage-transmittance characteristic being held between the first and the second electrode substrates. The combination of the first and the second alignment layers and the liquid crystal material is characterized, so that a pre-tilt angle &alpha; in the SA phase in the light control layer satisfies 0 deg.<=&alpha;<=1 deg..

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に関
する。
[0001] The present invention relates to a liquid crystal display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】強誘性電液晶、反強誘電性液晶といった
自発分極を有するスメクチック系液晶材料は、表面安定
化表示モードにおいて高速応答性、広視野角といった特
性を有することから、次世代の液晶表示素子の材料とし
て期待されている。特に近年では、アクティブマトリク
ス駆動方式と組み合わせての動画表示も多く試みられて
おり、この用途に適したヒステリシスを持たない材料と
して無しきい値型反強誘電性液晶(Thresholdless Anti
-ferroelectric Liquid Crystal (以下TLAF液晶と
もいう))や高分子安定化強誘電性液晶(Polymer Stab
ilized Ferroelectric Liquid Crystal (以下、PS−
FLC液晶ともいう))が注目されている。
2. Description of the Related Art Smectic liquid crystal materials having spontaneous polarization, such as ferroelectric liquid crystals and antiferroelectric liquid crystals, have characteristics such as high-speed response and a wide viewing angle in a surface stabilized display mode. It is expected as a material for liquid crystal display devices. Particularly in recent years, many attempts have been made to display moving images in combination with an active matrix driving method. As a material without hysteresis suitable for this application, a thresholdless antiferroelectric liquid crystal (Thresholdless Anti-
-ferroelectric Liquid Crystal (hereinafter also referred to as TLAF liquid crystal)) and polymer stabilized ferroelectric liquid crystal (Polymer Stab)
ilized Ferroelectric Liquid Crystal (PS-
(Also referred to as FLC liquid crystal)).

【0003】ところが、これら自発分極を有する液晶材
料を用いた液晶表示素子の特徴として、配向制御の難し
さがあげられる。TLAF液晶は高温側から順にIso
相→SA相→SC* 相(TLAF相)という相系列をも
つ。Iso相からSA相への相転移時に層構造が形成さ
れ、SA相からSC* 相への転移の相転移時にスメクチ
ック層間隔の変化が原因で層が折れ曲がったシェブロン
構造が発生する(図8(a),(b)参照)。シェブロ
ンにはその折れ曲がり方向とプレチルト角の関係からC
1配向と、C2配向の2種がある(図8(b)参照)。
TLAF液晶を用いた液晶表示素子の場合は表示特性上
C2配向が好ましく、リブ構造やラビング方法を選択し
(例えば、本出願人による特願平10−184903号
参照)、Iso相からSC*相まで徐冷する際に交流電
場を印加することにより、選択的に一様なC2配向にす
ることができる。しかしながら、同じC2配向でも配向
膜の種類によって配向性に差があることが明らかになっ
た。
However, a characteristic of a liquid crystal display device using a liquid crystal material having spontaneous polarization is difficulty in controlling the alignment. The TLAF liquid crystal is obtained from Iso in order from the high temperature side.
It has a phase sequence of phase → SA phase → SC * phase (TLAF phase). At the time of the phase transition from the Iso phase to the SA phase, a layer structure is formed, and at the time of the phase transition from the SA phase to the SC * phase, a chevron structure in which the layer is bent due to a change in the distance between the smectic layers is generated (FIG. 8 ( a), (b)). Because of the relationship between the bending direction and the pretilt angle,
There are two types, one orientation and C2 orientation (see FIG. 8B).
Preferably the display characteristics on the C2 orientation in the case of the liquid crystal display device using the TLAF LCD, select a rib structure or a rubbing method (e.g., see Japanese Patent Application No. 10-184903 by the present applicant), SC * phase from Iso phase By applying an AC electric field when gradually cooling to C2, uniform C2 orientation can be selectively obtained. However, it became clear that even with the same C2 orientation, there is a difference in the orientation depending on the type of the orientation film.

【0004】理想的なTLAF液晶では、0Vの電圧印
加時の平均的な光軸(以後、消光方向と称する)はスメ
クチック層の法線方向に一致する。表示素子として用い
る場合は偏光軸を直交させた2枚の偏光板(クロスニコ
ル配置)を液晶パネルの前方と後方に配置し、偏光軸の
一方にスメクチック層法線方向を一致させる。この場
合、0Vの電圧印加時に黒を表示し、正負の電圧を印加
した場合に中間調〜白を表示する図9に示すような電圧
ー透過率特性が得られる。
In an ideal TLAF liquid crystal, the average optical axis (hereinafter referred to as the extinction direction) when a voltage of 0 V is applied coincides with the normal direction of the smectic layer. When used as a display element, two polarizing plates (crossed Nicols arrangement) whose polarization axes are orthogonal to each other are arranged in front of and behind the liquid crystal panel, and the normal direction of the smectic layer coincides with one of the polarization axes. In this case, a voltage-transmittance characteristic as shown in FIG. 9, which displays black when a voltage of 0 V is applied and displays halftone to white when a positive or negative voltage is applied, is obtained.

【0005】ところが、用いた配向膜の種類によって
は、スメクチック層方向に平行なストライプ形状の消光
方向がずれたドメインが発生する。また、このドメイン
のサイズが時間の経過とともに大きくなったり、ドメイ
ン消光方向のずれが大きくなったりする。図10
(a),(b),(c)に配向劣化の観察例を模式図で
示す。図10(a)はセルを構成する基板をセル外側か
ら見た図である。液晶を挟持している両基板に設けられ
た配向膜を所定の角度をもってラビングし、基板間にT
LAF液晶材料を導入することで、図示したようなスメ
クチック層構造が形成される。ラビング角度は用いた液
晶材料、配向膜材料によって一義的に決まる。このよう
にして形成された液晶表示素子の初期配向状態、および
一部消光方向がずれたドメインが発生した配向を、クロ
スニコル配置の顕微鏡で観察した場合を各々図10
(b)、および図10(c)に示す。ドメインの消光方
向の層法線方向からのずれ(±θ’度,θ’>0)は、
コーン角(θ>0)より小さい(θ’≦θ)。ドメイン
の消光方向がすれた様子を観察しやすくするためには、
偏光子または検光子の偏光方向は図10(d)に示すよ
うにスメクチック層法線方向からx度(0<x≦θ’)
ずらすと良い。配向状態が良い場合は、図10(b)に
示すように消光方向が層法線方向に一様に平行であるた
めに、偏光子、または検光子の偏光方向と消光方向のな
す角xに応じて一様に光が透過して見える。ところが、
配向状態が悪い場合は、±θ’消光方向がずれたドメイ
ンが発生することから、図10(c)に示すように、一
様な配向の中で、偏光子、または検光子の偏光方向と消
光方向のなす角が|θ’−x|のドメインが黒く、偏光
子、または検光子の偏光方向と消光方向のなす角が|
θ’+x|のドメインが明るく観察される。なお図10
(b),(c)に示す斜線部は上記明るく観察されると
ころと黒く観察されるところとの中間の明るさに観察さ
れる領域を示している。このような消光方向のずれたド
メインがある場合は、偏光子と検光子の配置を工夫して
も、一様な黒表示を得ることができない。よって、表示
素子に用いる場合は消光方向の層法線方向からのずれを
完全に抑制する必要がある。
However, depending on the type of the alignment film used, a domain in which the extinction direction of a stripe shape parallel to the smectic layer direction is shifted is generated. In addition, the size of the domain increases with the passage of time, and the shift in the domain extinction direction increases. FIG.
(A), (b), and (c) are schematic views showing examples of observation of alignment degradation. FIG. 10A is a diagram of a substrate constituting a cell as viewed from the outside of the cell. The alignment films provided on both substrates holding the liquid crystal are rubbed at a predetermined angle, and T
By introducing the LAF liquid crystal material, a smectic layer structure as shown is formed. The rubbing angle is uniquely determined by the liquid crystal material and alignment film material used. The initial alignment state of the liquid crystal display element thus formed and the alignment in which a domain in which the extinction direction was partially shifted occurred were observed with a crossed Nicol microscope, respectively.
(B) and FIG. 10 (c). The deviation of the domain extinction direction from the layer normal direction (± θ ′ degrees, θ ′> 0)
It is smaller than the cone angle (θ> 0) (θ ′ ≦ θ). To make it easier to observe the extinction direction of the domain,
The polarization direction of the polarizer or analyzer is x degrees (0 <x ≦ θ ′) from the normal direction of the smectic layer as shown in FIG.
It is good to stagger. When the orientation state is good, the extinction direction is uniformly parallel to the layer normal direction as shown in FIG. 10B, so that the angle x between the polarization direction of the polarizer or the analyzer and the extinction direction is set. Accordingly, light appears to be transmitted uniformly. However,
When the orientation state is bad, domains in which the ± θ ′ extinction direction is shifted are generated. Therefore, as shown in FIG. 10C, the polarization direction of the polarizer or the analyzer is uniform in a uniform orientation. The domain where the angle formed by the extinction direction is | θ'-x | is black, and the angle formed by the polarization direction of the polarizer or analyzer and the extinction direction is |
The domain of θ ′ + x | is observed brightly. Note that FIG.
The shaded portions shown in (b) and (c) indicate regions observed at a brightness intermediate between the brightly observed portion and the blackly observed portion. In the case where there is a domain in which the extinction direction is shifted, a uniform black display cannot be obtained even if the arrangement of the polarizer and the analyzer is devised. Therefore, when used for a display element, it is necessary to completely suppress the deviation of the extinction direction from the layer normal direction.

【0006】抑制策として、特開平10−319377
号公報では、TLAF液晶材料に高分子前駆体を導入
し、基板間に注入した後にSA相で光重合させ、0V電
圧印加時の構造を安定化する方法が提案されている。
As a control measure, Japanese Patent Laid-Open No. 10-319377
In Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-264, a method is proposed in which a polymer precursor is introduced into a TLAF liquid crystal material, injected between substrates, and then photopolymerized in an SA phase to stabilize the structure when a 0 V voltage is applied.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら我々の検
討では、特開平10−319377号公報のように高分
子前駆体を導入する方法では、この液晶材料以外の異分
子によってTLAF液晶の配向そのものが乱され、重合
方法に関わらず黒表示時の光り漏れが増加し、コントラ
ストが低下することが確認された。
However, according to our study, in the method of introducing a polymer precursor as disclosed in JP-A-10-319377, the alignment itself of the TLAF liquid crystal is disturbed by foreign molecules other than the liquid crystal material. Regardless of the polymerization method, it was confirmed that light leakage at the time of black display increased and the contrast decreased.

【0008】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
のであって、表示性能が良好かつ安定な液晶表示素子を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a liquid crystal display device having good and stable display performance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示素
子は、透明な第1の基板と、この第1の基板上に形成さ
れた第1の電極と、この第1電極を覆うように前記第1
の基板上に形成された第1の配向膜とを有する第1の電
極基板と、透明な第2の基板と、この第2の基板上に形
成された第2の電極と、この第2の電極を覆うように前
記第2の基板上に形成された第2の配向膜とを有する第
2の電極基板と、前記第1および第2の電極基板に挟持
された、無しきい値型の電圧−透過率特性を有する反強
誘電性液晶材料から構成される調光層と、を備え、前記
第1および第2の配向膜と、前記液晶材料とは、調光層
のSA相でのプレチルト角αが、0°≦α≦1°となる
ような組み合せであることを特徴とする。
A liquid crystal display device according to the present invention comprises a transparent first substrate, a first electrode formed on the first substrate, and a first electrode formed on the first substrate so as to cover the first electrode. First
A first electrode substrate having a first alignment film formed on the first substrate, a transparent second substrate, a second electrode formed on the second substrate, and a second electrode formed on the second substrate. A second electrode substrate having a second alignment film formed on the second substrate so as to cover the electrodes; and a thresholdless voltage sandwiched between the first and second electrode substrates. A dimming layer composed of an antiferroelectric liquid crystal material having a transmittance characteristic, wherein the first and second alignment films and the liquid crystal material are pretilt in the SA phase of the dimming layer. The combination is such that the angle α satisfies 0 ° ≦ α ≦ 1 °.

【0010】なお、前記第1および第2の配向膜は可溶
性ポリイミドからなるように構成することが好ましい。
It is preferable that the first and second alignment films are made of soluble polyimide.

【0011】なお、前記第1の電極基板は、前記第1の
基板上にマトリクス状に配設された複数の走査線および
複数の信号線と、前記走査線と前記信号線との交差部に
形成され一端が対応する信号線に接続されて、対応する
走査線の信号に基づいて開閉動作するスイッチング素子
と、前記スイッチング素子の他端に接続された画素電極
と、この画素電極を覆うように前記第1の基板上に形成
された前記第1の配向膜と、を有するアレイ基板であ
り、前記第2の電極基板は、前記透明な基板上に形成さ
れた対向電極と、この対向電極を覆うように前記第2の
基板上に形成された前記第2の配向膜と、を有する対向
基板であるように構成しても良い。
The first electrode substrate is provided at a plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged in a matrix on the first substrate, and at an intersection of the scanning lines and the signal lines. A switching element that is formed and has one end connected to a corresponding signal line, and that opens and closes based on a signal of a corresponding scanning line, a pixel electrode connected to the other end of the switching element, and covers the pixel electrode An array substrate having the first alignment film formed on the first substrate, wherein the second electrode substrate includes a counter electrode formed on the transparent substrate, and a counter electrode formed on the transparent substrate. And a second alignment film formed on the second substrate so as to cover the second alignment film.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】まず本発明の実施の形態を説明す
るに先立って本発明に至った経緯を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Prior to the description of the embodiments of the present invention, the circumstances leading to the present invention will be described.

【0013】従来の技術でも述べたように、無しきい値
型反強誘電性液晶(以下、TLAF液晶ともいう)を用
いた液晶表示素子においては、表示特性上C2配向が好
ましい。しかしながら、同じC2配向でも配向膜の種類
によって配向性に差があることが明らかになっている。
As described in the prior art, in a liquid crystal display device using a thresholdless antiferroelectric liquid crystal (hereinafter also referred to as a TLAF liquid crystal), the C2 orientation is preferable in view of display characteristics. However, it is clear that there is a difference in the orientation depending on the type of the orientation film even in the same C2 orientation.

【0014】そこで、本発明者達は、配向膜材料とTL
AF液晶材料との間に最適な組合せがあると考え、複数
のTLAF液晶材料と配向膜材料に関して、 SA相でのプレチルト角(クリスタル・ローテーショ
ン法で測定) 配向性 を検討した。
Therefore, the present inventors have developed an alignment film material and TL
Considering that there is an optimum combination with the AF liquid crystal material, the pretilt angle (measured by the crystal rotation method) in the SA phase of a plurality of TLAF liquid crystal materials and alignment film materials was examined.

【0015】のプレチルト角は、レーザー(He−N
eレーザー:632.8nm)を用いたクリスタル・ロ
ーテーション法(F.Nakano et. al., Jpn. J. Appl. Ph
ys.,19(10), 2013(1980)参照)により測定した。測定用
サンプルとしては、本出願人によりなされた特許出願
(特願平11−369363号)に詳述してあるよう
に、上基板から誘起される層構造と、下基板から誘起さ
れる層構造が一致する方向にずらした(=2θBD)略
反平行ラビング(クロスラビング)を行った測定用のセ
ルで観察した(図5参照)。表示素子として用いる場合
の表面安定化型セル(ギャップは2μm前後に設定す
る)と異なり、ギャップ20μmの測定用のセルは、配
向規制力がバルク部分にまで及ばない。したがって、I
so相で液晶を注入した後に急冷すると、一様なスメク
チック層の方向が一方向に定まらずに形成されてしまう
(図6(d)参照)。このため、ホットプレート上で−
1℃/minで徐冷し、ホットプレートに接さない(空
冷されている)基板面からゆっくりとSA相を形成させ
た(図6(d)参照)。これにより一様なスメクチック
層を形成することに成功した(図6(e)参照)。スメ
クチック層の形成はテクスチャーを観察することで容易
に確認できる。また、層構造が形成されても、ギャップ
が20μmと厚い場合、SC*相の温度範囲では反強誘
電性液晶はツイスト配列をとることが知られている(図
6(f)参照)。よって、プレチルト角を測定するため
にはSA相まで加熱し、層法線方向に液晶分子が平行な
状態にする必要がある。ラビング方向を反平行にするの
は、SA層でのセル内部の配列を一様にすることが目的
である(図6(e)参照)。本実験のためにダミーセル
をラバーヒーターで加熱しながら測定できる構造を新た
に導入した。
The pretilt angle of the laser (He-N
Crystal rotation method using e-laser: 632.8 nm (F. Nakano et. al., Jpn. J. Appl. Ph.
ys., 19 (10), 2013 (1980)). As described in detail in the patent application (Japanese Patent Application No. 11-369363) filed by the present applicant, a layer structure induced from the upper substrate and a layer structure induced from the lower substrate are used as the measurement sample. (= 2θBD), and observed with a cell for measurement in which anti-parallel rubbing (cross rubbing) was performed (see FIG. 5). Unlike a surface-stabilized cell used as a display element (gap is set to about 2 μm), a cell for measurement with a gap of 20 μm has an alignment control force that does not reach the bulk portion. Therefore, I
If the liquid crystal is injected in the so phase and then rapidly cooled, the direction of the uniform smectic layer is formed without being determined in one direction (see FIG. 6D). For this reason,-
The substrate was gradually cooled at 1 ° C./min, and an SA phase was slowly formed from the substrate surface that was not in contact with the hot plate (air-cooled) (see FIG. 6D). As a result, a uniform smectic layer was successfully formed (see FIG. 6E). The formation of the smectic layer can be easily confirmed by observing the texture. It is known that, even when a layer structure is formed, when the gap is as thick as 20 μm, the antiferroelectric liquid crystal takes a twist arrangement in the temperature range of the SC * phase (see FIG. 6F). Therefore, in order to measure the pretilt angle, it is necessary to heat up to the SA phase so that the liquid crystal molecules are parallel to the layer normal direction. The purpose of making the rubbing directions antiparallel is to make the arrangement inside the cells uniform in the SA layer (see FIG. 6E). For this experiment, a new structure that can measure while heating the dummy cell with a rubber heater was introduced.

【0016】の配向性についても、上記特許出願(特
願平11−369363号)に詳述してあるように、ラ
ビング方向と消光方向のずれ(θBD)を相殺する方向
にずらした略平行ラビング(クロスラビング)を行った
パネルで観察した(図7参照)。このクロスラビングに
よって、両配向膜面から誘起された層法線方向を一致さ
せることができる。一方、ラビング方向を反平行方向に
すると、シェブロン構造の折れ曲がり方向が2種類発生
し(C1,C2)、そのドメインの境界部分が配向欠陥
となり光漏れの原因となることが、これまでの検討から
分かっている。
As described in detail in the above-mentioned patent application (Japanese Patent Application No. 11-369363), substantially parallel rubbing is shifted in a direction to offset the deviation (θBD) between the rubbing direction and the extinction direction. (Cross-rubbing) was observed on the panel (see FIG. 7). By this cross rubbing, it is possible to make the layer normal directions induced from both alignment film surfaces coincide. On the other hand, if the rubbing direction is set to the antiparallel direction, two kinds of bending directions of the chevron structure occur (C1, C2), and the boundary portion of the domain becomes an alignment defect, which causes light leakage. I know it.

【0017】6種類のポリイミドからなる配向膜材料A
〜Fについてこれらの配向膜材料を製造したメーカが測
定したネマチック液晶でのプレチルト角と、自発分極P
s値が異なる3種類のTLAF液晶材料a,b,cとの
組合せについて、本発明者が測定したプレチルト角お
よび初期配向性に関してまとめた結果を図3に示す。
Alignment film material A composed of six kinds of polyimides
-F, the pretilt angle in the nematic liquid crystal measured by the manufacturer of these alignment film materials, and the spontaneous polarization P
FIG. 3 shows the results obtained by preliminarily measuring the pretilt angle and the initial alignment measured by the inventor for combinations of three types of TLAF liquid crystal materials a, b, and c having different s values.

【0018】配向膜材料AとB、配向膜材料C〜Fはそ
れぞれ、主鎖構造が同一である。すなわち、配向膜材料
Aの主鎖に側鎖を導入したものが配向膜材料Bであり、
配向膜材料Cの主鎖に側鎖を導入したものが配向膜材料
D〜Fである。また、側鎖の割合が増す順にD,E,F
という関係にある。配向膜材料においては、疎水性側鎖
を導入することによって表面自由エネルギーを減少、す
なわちプレチルト角を増加させることは一般的である。
The alignment film materials A and B and the alignment film materials C to F have the same main chain structure. That is, alignment film material B is obtained by introducing a side chain into the main chain of alignment film material A,
Alignment film materials D to F have side chains introduced into the main chain of alignment film material C. Also, D, E, F in the order of increasing side chain ratio
There is a relationship. In the alignment film material, it is common to reduce the surface free energy by introducing a hydrophobic side chain, that is, to increase the pretilt angle.

【0019】TLAFのセル内部での配列に関しては、
近年、学会等で複数提案されている。代表的な配列モデ
ルとしては、図11に示す竹添らによるコレクティブ・
モデル(B. Park et al., Phys. Rev. E, 59(4), R3815
(1999)参照)や、福田らによるランダム・モデル(A. F
ukuda et al., IDW97, 355(1997)参照)、クラークらに
よるツイスト・モデル(P. Rudqist et al., J. Matr.
Chem., 9, 1257(1999)参照)がある。これらのどのモデ
ルが正しいかは現時点では結論がでていない。その理由
のひとつに、TLAFの初期配向は配向方法や材料に大
きく依存することがある。また、バルクの平均的なデー
タは得られてきているが、配向膜界面近傍の分子配列に
関するデータは技術的難しさもあって提示されていな
い。
Regarding the arrangement of the TLAF inside the cell,
In recent years, multiple proposals have been made by academic societies and the like. A representative array model is a collective model by Takezoe et al. Shown in FIG.
Model (B. Park et al., Phys. Rev. E, 59 (4), R3815
(1999)) and the random model by A. Fukuda et al.
ukuda et al., IDW97, 355 (1997)), and the twist model by Clark et al. (P. Rudqist et al., J. Matr.
Chem., 9, 1257 (1999)). It is currently unclear which of these models is correct. One of the reasons is that the initial alignment of TLAF greatly depends on the alignment method and the material. Although average data on bulk has been obtained, data on molecular arrangement near the interface of the alignment film has not been presented due to technical difficulty.

【0020】なお、図11(a)はスメクチック層の法
線方向に平行な方向から見た図、図11(b)はスメク
チック層の層方向に平行な方向から見た図、図11
(c)はバルクの構造が配向膜面近傍でも維持されてい
ると仮定した場合の配向膜面の液晶分子の位置を示す図
である。図11(a)において円は液晶分子が移動する
軌道(コーン)を示し、矢印はダイレクタを示す。図1
1(b)において、三角形は上記コーンを横から見た状
態を示しており、太線は液晶分子を示す。矢印は上下配
向膜とラビング方向を示す。スメクチック層は基板面の
法線方向からδの角度を成して折れ曲がっている。図1
1(c)において、θは上記コーンの角度を示してい
る。液晶分子はコーン上に位置できるが、配向膜面に限
って膜面より上に位置する必要がある。必然的にプレチ
ルト角は零度以上でかつθ−δ以下となる。
FIG. 11A is a diagram viewed from a direction parallel to the normal direction of the smectic layer, FIG. 11B is a diagram viewed from a direction parallel to the layer direction of the smectic layer, and FIG.
(C) is a diagram showing the positions of liquid crystal molecules on the alignment film surface assuming that the bulk structure is maintained near the alignment film surface. In FIG. 11A, a circle indicates a trajectory (cone) on which liquid crystal molecules move, and an arrow indicates a director. FIG.
In FIG. 1 (b), a triangle indicates a state in which the cone is viewed from the side, and a thick line indicates a liquid crystal molecule. Arrows indicate the upper and lower alignment films and the rubbing direction. The smectic layer is bent at an angle of δ from the direction normal to the substrate surface. FIG.
In 1 (c), θ indicates the angle of the cone. The liquid crystal molecules can be located on the cone, but need to be located above the surface of the alignment film only. Inevitably, the pretilt angle is not less than zero degrees and not more than θ-δ.

【0021】われわれの実験では図11に示すコレクテ
ィブ・モデルを支持する結果が多数得られている。前述
したように、本提案では界面近傍の配向性を改善する目
的で、配向膜近傍の分子の配向規制に着目した。前述し
たように配向膜近傍の分子配列は不明だが、バルクでの
分子配列が配向膜近傍でも維持されると仮定すると、プ
レチルト角の低い配向膜が、よりバルクでの分子のTL
AF配列を安定化すると予想される。しかしながら、プ
レチルト角は配向膜材料単体で一義的に決まるものでは
なく、液晶材料との組み合わせによって変化することが
知られている。さらに、一般的に配向膜材料メーカーが
示すカタログ値はネマチック材料との組み合わせで測定
したプレチルト角を用いる場合が多い。
In our experiments, many results have been obtained that support the collective model shown in FIG. As described above, in the present proposal, for the purpose of improving the orientation near the interface, attention was paid to the regulation of the orientation of molecules near the orientation film. Although the molecular arrangement in the vicinity of the alignment film is unknown as described above, assuming that the molecular arrangement in the bulk is maintained in the vicinity of the alignment film, the alignment film having a lower pretilt angle is more likely to have a higher TL of the molecules in the bulk.
It is expected to stabilize the AF sequence. However, it is known that the pretilt angle is not uniquely determined by the alignment film material alone, but changes depending on the combination with the liquid crystal material. Further, in general, a catalog value indicated by an alignment film material maker often uses a pretilt angle measured in combination with a nematic material.

【0022】このため、我々は、新規にTLAF材料の
SA相でプレチルト角を実測することを試みた。その結
果、ネマチック材料で測定されたプレチルト角とスメク
チック液晶のSA相で測定したプレチルト角では大きく
異なること、更にはSA相で測定したプレチルト角とT
LAFの配向性に相関があることが明らかになった。す
なわち、0〜1度の低いプレチルト角を示した配向膜
で、TLAFの配向は改善され、一方、マイナス、また
は1度より高いプレチルト角を示した配向膜では配向性
が悪いことが分かった。
For this reason, we newly tried to actually measure the pretilt angle in the SA phase of the TLAF material. As a result, the pretilt angle measured in the nematic material is significantly different from the pretilt angle measured in the SA phase of the smectic liquid crystal.
It became clear that there is a correlation between the orientations of LAF. That is, it was found that the alignment film having a low pretilt angle of 0 to 1 degree improved the alignment of TLAF, whereas the alignment film having a pretilt angle of minus or higher than 1 degree had poor alignment.

【0023】以上の結果から、TLAFの配向を良くす
る配向膜の選定基準としてプレチルト角を選んだことは
正しく、次の関係を満たす配向膜材料とTLAF材料の
組み合わせによってTLAFの配向が最適化されること
が新たに分かった。すなわち、SA相で測定したプレチ
ルト角αが、0°≦α≦1°である。
From the above results, it is correct that the pretilt angle was selected as a criterion for selecting an alignment film for improving the alignment of TLAF, and the alignment of TLAF was optimized by the combination of the alignment film material and the TLAF material satisfying the following relationship. Is newly found. That is, the pretilt angle α measured in the SA phase is 0 ° ≦ α ≦ 1 °.

【0024】この条件を満たした液晶材料と配向膜を用
いてパネルを作成することによって、配向性に優れた無
しきい値反強誘電性液晶表示素子を実現できる。この場
合は液晶材料に液晶材料以外の不純物を混入しないため
に、不純物によって配向性が乱されることもない。
By forming a panel using a liquid crystal material and an alignment film satisfying the above conditions, a thresholdless antiferroelectric liquid crystal display device having excellent alignment properties can be realized. In this case, since impurities other than the liquid crystal material are not mixed into the liquid crystal material, the orientation is not disturbed by the impurities.

【0025】次に本発明による液晶表示素子の一実施の
形態を図1乃至図3を参照して説明する。
Next, an embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0026】この実施の形態の液晶表示素子は、反強誘
電性液晶材料を調光層として用いたアクティブマトリク
ス駆動型液晶表示素子として、図1に示すように、SA
相でのプレチルト角αが0°≦α≦1°となるように構
成したものである。なお、図1は本実施の形態の液晶表
示素子の断面を模式的に示した図である。この断面図は
上基板上に形成された配向膜のラビング方向に沿った断
面である。
The liquid crystal display element of this embodiment is an active matrix drive type liquid crystal display element using an antiferroelectric liquid crystal material as a light control layer, as shown in FIG.
The pretilt angle α in the phase is configured to be 0 ° ≦ α ≦ 1 °. FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of the liquid crystal display element of the present embodiment. This cross-sectional view is a cross-section along the rubbing direction of the alignment film formed on the upper substrate.

【0027】本実施の形態においては、調光層としては
図3に示す反強誘電性液晶材料bを、配向膜としては図
3に示す配向膜材料Aを用いた構成となっている。この
組み合わせがSA相でのプレチルト角αが0°≦α≦1
°の条件を満たしていることを確認するために、上記反
強誘電性液晶材料bと上記配向膜Aの組み合わせについ
て、図5に示すダミーセルを作成し、70℃(SA相)
に保持した状態でクリスタル・ローテーション法でプレ
チルト角を測定した。透過光は+1.0°を中心に対称
な入射光依存性を示したことから、プレチルト角が+
1.0°であることが確認された。
In this embodiment, the light modulating layer uses the antiferroelectric liquid crystal material b shown in FIG. 3 and the alignment film uses the alignment film material A shown in FIG. This combination is such that the pretilt angle α in the SA phase is 0 ° ≦ α ≦ 1
In order to confirm that the condition of ° was satisfied, a dummy cell shown in FIG. 5 was created for the combination of the antiferroelectric liquid crystal material b and the alignment film A, and the temperature was set to 70 ° C. (SA phase).
The pretilt angle was measured by the crystal rotation method while maintaining the above condition. Since the transmitted light showed a symmetric dependence on the incident light around + 1.0 °, the pretilt angle was +
It was confirmed that the angle was 1.0 °.

【0028】なお、上記反強誘電性液晶材料bの相系列
はIso(82℃)→SA(62℃)→SC*である。
また、上記配向膜材料Aは化合物名がAL105Iであ
って、その分子構造を図4に示す。
The phase sequence of the antiferroelectric liquid crystal material b is Iso (82 ° C.) → SA (62 ° C.) → SC * .
The compound name of the alignment film material A is AL105I, and the molecular structure is shown in FIG.

【0029】本実施の形態のアクティブマトリクス駆動
型液晶表示素子の構成を図2(a),(b)を参照して
説明する。
The configuration of the active matrix drive type liquid crystal display device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b).

【0030】図2(a)は本実施の形態のアクティブマ
トリクス駆動型液晶表示素子の平面図であり、図2
(b)は図2(a)に示す切断線A−A′で切断したと
きの断面図である。
FIG. 2A is a plan view of the active matrix drive type liquid crystal display device of the present embodiment.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along a cutting line AA ′ shown in FIG.

【0031】この実施の形態の液晶表示素子は図2
(a),(b)に示すように、アレイ基板10と、対向
基板30と、これらの基板間にスペーサボール45によ
って所定の間隙に挟持された、無しきい値型の電圧−透
過率特性を有する反強誘電性液晶材料からなる調光層4
0を備えている。
The liquid crystal display device of this embodiment is shown in FIG.
As shown in (a) and (b), the threshold-less voltage-transmittance characteristic sandwiched between the array substrate 10, the opposing substrate 30, and these substrates by a predetermined gap by spacer balls 45 is obtained. Dimming layer 4 made of antiferroelectric liquid crystal material having
0 is provided.

【0032】アレイ基板10は、透明な絶縁性基板11
を有し、この基板11の主面上に−方向に延びる複数の
走査線12および補助容量線13が形成され、この走査
線12および補助容量線13を覆うように基板11の主
面上に透明な絶縁層14が形成された構成となっている
(図2(b)参照)。そしてこの絶縁層14上に、IT
Oからなる複数の画素電極15が形成されるとともに、
上記走査線12と、ほぼ直交するように、複数の信号線
16が形成されている(図2(a)、(b)参照)。こ
の信号線16は絶縁膜17によって覆われている(図2
(b)参照)。そして走査線12と信号線16の交差点
付近の基板11の主面上に、TFTからなるスイッチン
グ素子18が形成されている。このスイッチング素子1
8はゲートが対応する走査線12に接続され、ソースま
たはドレインのうちの一方の端子が絶縁膜17内に設け
られたコンタクト(図示せず)を介して対応する信号線
16に接続され、他方の端子が絶縁膜17内に設けられ
たコンタクト(図示せず)を介して画素電極15に接続
された構成となっている。
The array substrate 10 includes a transparent insulating substrate 11
A plurality of scanning lines 12 and auxiliary capacitance lines 13 extending in the negative direction are formed on the main surface of the substrate 11, and are formed on the main surface of the substrate 11 so as to cover the scanning lines 12 and the auxiliary capacitance lines 13. The structure is such that a transparent insulating layer 14 is formed (see FIG. 2B). Then, on this insulating layer 14, the IT
A plurality of pixel electrodes 15 made of O are formed,
A plurality of signal lines 16 are formed so as to be substantially orthogonal to the scanning lines 12 (see FIGS. 2A and 2B). This signal line 16 is covered with an insulating film 17 (FIG. 2).
(B)). A switching element 18 made of a TFT is formed on the main surface of the substrate 11 near the intersection of the scanning line 12 and the signal line 16. This switching element 1
Reference numeral 8 denotes a gate connected to a corresponding scanning line 12, one terminal of a source or a drain connected to a corresponding signal line 16 via a contact (not shown) provided in an insulating film 17, and the other terminal. Are connected to the pixel electrodes 15 via contacts (not shown) provided in the insulating film 17.

【0033】そして、画素電極15およびスイッチング
素子18を覆うように基板11の主面上に配向膜19が
形成されている。また基板11の裏面には偏光板28が
形成されている。
Then, an alignment film 19 is formed on the main surface of the substrate 11 so as to cover the pixel electrodes 15 and the switching elements 18. On the back surface of the substrate 11, a polarizing plate 28 is formed.

【0034】一方、対向基板30は、透明な絶縁性基板
31の主面上の画素領域に形成された特定の波長の光を
透過する色部32aと、非画素領域に形成されたブラッ
クマトリクス32bとからなるカラーフィルタ部32が
設けられている。このカラーフィルタ部32の表示領域
上には、ITOからなる対向電極34が形成され、この
対向電極34上には無機絶縁膜35を介して配向膜36
が形成された構成となっている。なお、無機絶縁膜35
は、絶縁性を維持するために設けることが好ましい。ま
た、基板31の裏面には偏光板38が形成されている。
On the other hand, the opposite substrate 30 includes a color portion 32a formed in a pixel region on the main surface of the transparent insulating substrate 31 and transmitting a light of a specific wavelength, and a black matrix 32b formed in a non-pixel region. Are provided. A counter electrode 34 made of ITO is formed on the display area of the color filter portion 32, and an alignment film 36 is formed on the counter electrode 34 via an inorganic insulating film 35.
Is formed. The inorganic insulating film 35
Is preferably provided to maintain insulation. A polarizing plate 38 is formed on the back surface of the substrate 31.

【0035】なお、アレイ基板10の偏光光28の光学
軸と対向基板30の偏光板38の光学軸はクロスニコル
配置となっている。
The optical axis of the polarized light 28 of the array substrate 10 and the optical axis of the polarizing plate 38 of the counter substrate 30 are arranged in a crossed Nicols arrangement.

【0036】なお、本実施の形態においては、配向膜1
9、36は図3に示す配向膜材料Aを用いて膜厚が43
nmとなるように形成されている。そして、配向膜1
9,36には、各々配向膜面に向かって、調光層40を
構成するスメクチック層の法線方向から反時計方向に5
度の方向にほぼ平行にラビングが施されており、アレイ
基板10と、対向基板30とでは図7に示すように10
度(=2θBD)異なるようにクロスラビングが施されて
いる。
In this embodiment, the alignment film 1
Reference numerals 9 and 36 designate a film having a film thickness of 43 using the alignment film material A shown in FIG.
nm. And the alignment film 1
Reference numerals 9 and 36 respectively denote 5 counterclockwise from the normal direction of the smectic layer constituting the light control layer 40 toward the alignment film surface.
The rubbing is performed almost in parallel to the direction of the angle, and the array substrate 10 and the opposing substrate 30 are rubbed as shown in FIG.
Cross rubbing is performed so as to be different in degree (= 2θ BD ).

【0037】アレイ基板10と、対向基板30は、注入
口(図示せず)、排気口(図示せず)を除いて、非表示
領域上に塗布されたシール材によって配向膜19,36
が対向するように貼り合わせられる。
The array substrate 10 and the counter substrate 30 are made of alignment films 19 and 36 except for an injection port (not shown) and an exhaust port (not shown) by a sealing material applied on a non-display area.
Are bonded so as to face each other.

【0038】この液晶材料は、排気口より脱気しながら
液晶材料が注入口より導入されるという注入プロセスを
経て導入されている。注入口と排気口は、液晶材料注入
後に封止材(図示せず)によって完全に封止され、外気
と遮断される。液晶材料bが注入されたパネルを一旦I
so相である85℃まで加熱した後、−2℃/min.
で30℃まで徐冷したところ、Iso−SA点転移近傍
で両配向膜表面から析出したバトネ(SA相)の消光方
向は上記ラビング方向のほぼ中間で一致し、SC* 相で
は層法線方向が上記消光方向に一致した一様なスメクチ
ック層構造が形成された。なおクロスニコル配置の偏光
板28,38のうちの一方の偏光方向が層法線方向に合
致するように配置される。
This liquid crystal material is introduced through an injection process in which the liquid crystal material is introduced from an injection port while being degassed from an exhaust port. The injection port and the exhaust port are completely sealed by a sealing material (not shown) after the liquid crystal material is injected, and are shut off from the outside air. The panel into which the liquid crystal material b has been injected is
After heating to 85 ° C, which is the so phase, -2 ° C / min.
In was slowly cooled to 30 ° C., substantially coincides with the intermediate, layer normal direction in the SC * phase in the extinction direction the rubbing direction of batonnet deposited from both the alignment film surface in Iso-SA point transition near (SA phase) Formed a uniform smectic layer structure corresponding to the extinction direction. The polarizing plates 28 and 38 in the crossed Nicols arrangement are arranged such that the polarization direction of one of them coincides with the layer normal direction.

【0039】この液晶表示素子について配向状態を観察
したところ、スペーサーボール近傍に発生した微量の配
向欠陥の形状とラビング方向から、配向欠陥部分を除い
てC2配向であり、消光方向が層法線方向に一致してい
ることが判明した。この液晶表示素子のコンストラス
ト,すなわち最大透過光量と最小透過光量との比(最大
透過光量/最小透過光量)がほぼ180であり、十分な
コントラストが達成されている。また、このコントラス
トは500時間の間は維持されることを確認した。
Observation of the alignment state of this liquid crystal display element revealed that the alignment defect was C2 alignment except for the alignment defect part, and the extinction direction was the layer normal direction, based on the shape and rubbing direction of the minute alignment defects generated near the spacer balls. Turned out to match. The contrast of the liquid crystal display element, that is, the ratio between the maximum transmitted light amount and the minimum transmitted light amount (maximum transmitted light amount / minimum transmitted light amount) is approximately 180, and a sufficient contrast is achieved. It was also confirmed that this contrast was maintained for 500 hours.

【0040】次に本実施の形態の液晶表示素子の性能を
確認するために下記の比較例1,2,3となる液晶表示
素子を作成し、性能を調べた。この結果を以下で説明す
る。
Next, in order to confirm the performance of the liquid crystal display device of the present embodiment, the following liquid crystal display devices of Comparative Examples 1, 2 and 3 were prepared, and the performance was examined. The result will be described below.

【0041】(比較例1)反強誘電性液晶材料bと配向
膜Cの組み合わせについて、ダミーセル(図5参照)を
作成し、70℃(SA相)に保持した状態でクリスタル
・ローテーション法でプレチルト角を測定した。透過光
は−1.0°を中心に対称な入射光依存性を示したこと
から、プレチルト角が−1.0°であることが確認され
た。この組み合わせを用いて図2に示すと同じ構成の液
晶表示素子を作成した。
(Comparative Example 1) A dummy cell (see FIG. 5) was prepared for the combination of the antiferroelectric liquid crystal material b and the alignment film C, and was pretilted by the crystal rotation method while being kept at 70 ° C. (SA phase). The corner was measured. The transmitted light exhibited incident light dependence symmetric around -1.0 [deg.], Confirming that the pretilt angle was -1.0 [deg.]. Using this combination, a liquid crystal display device having the same configuration as shown in FIG. 2 was produced.

【0042】次に配向膜19,36を図3に示した配向
膜材料Cを用いて膜厚が37nmになるように形成し、
配向膜面に向かって時計と反対方向に7度、アレイ基板
と対向基板で±7度(2θBD=14度)の平行方向のク
ロスラビングを施したこと以外は本実施の形態と同様に
液晶表示素子のセルを作製し、図3に示した反強誘電性
液晶材料bが注入された液晶表示素子を用意した。
Next, the alignment films 19 and 36 are formed using the alignment film material C shown in FIG.
The liquid crystal is the same as in the present embodiment except that cross-rubbing is performed in the direction opposite to the clock toward the alignment film surface in the direction opposite to the clock by 7 degrees, and in the parallel direction by ± 7 degrees (2θ BD = 14 degrees) between the array substrate and the counter substrate. A cell of a display element was manufactured, and a liquid crystal display element into which the antiferroelectric liquid crystal material b shown in FIG. 3 was injected was prepared.

【0043】この比較例1の液晶表示素子について一旦
Iso相である85℃まで加熱した後、−2℃/mi
n.で30℃まで徐冷したところ、バトネの伸長方向と
消光方向がずれる様子が観察されたものの、バトネの消
光方向は上記ラビング方向のほぼ中間で一致し、室温で
はSC* 相での層法線方向と消光方向がラビング方向の
ほぼ中間となるスメクチック層構造が得られた。またス
ペーサーボール近傍に発生した微量の配向欠陥の形状と
ラビング方向から、配向欠陥部分を除いてC2配向であ
ることが分かった。しかしながら1時間後にこのセルの
配向状態を観察したところ、消光方向が層法線方向から
±14度ずれたドメインが発生していた。この液晶表示
素子のコントラストは初期値でほぼ180が達成されて
いたものの、消光方向が偏光板の透過軸からずれたドメ
インが発生したことにより黒レベルが浮上し、24時間
後のコントラストは50以下まで低下した。
The liquid crystal display device of Comparative Example 1 was once heated to 85 ° C., which is the Iso phase, and then heated to -2 ° C./mi.
n. When the quenching direction was deviated from the rubbing direction, the extinction direction of the vine was almost the same as that of the rubbing direction. At room temperature, the layer normal in the SC * phase was observed. A smectic layer structure in which the direction and the extinction direction were almost halfway between the rubbing directions was obtained. Further, it was found from the shape and the rubbing direction of a small amount of alignment defects generated in the vicinity of the spacer balls that the alignment defects were present, except for the alignment defect portions. However, when the alignment state of the cell was observed one hour later, it was found that a domain in which the extinction direction deviated ± 14 degrees from the layer normal direction occurred. Although the contrast of this liquid crystal display element was approximately 180 at the initial value, the black level floated due to the occurrence of a domain in which the extinction direction deviated from the transmission axis of the polarizing plate, and the contrast after 24 hours was 50 or less. Down to

【0044】(比較例2)反強誘電性液晶材料bと配向
膜Eの組み合わせについて、ダミーセル(図5参照)を
作成し、70℃(SA相)に保持した状態でクリスタル
・ローテーション法でプレチルト角を測定したところ、
透過光は入射光依存性を示さず、セル内部の分子配列が
一様でないことが示唆された。
(Comparative Example 2) A dummy cell (see FIG. 5) was prepared for the combination of the antiferroelectric liquid crystal material b and the alignment film E, and pretilt was performed by the crystal rotation method while maintaining at 70 ° C. (SA phase). After measuring the angle,
Transmitted light did not show incident light dependency, suggesting that the molecular arrangement inside the cell was not uniform.

【0045】次に配向膜19,36を図3に示した配向
膜材料Eを用いて膜厚が29nmになるように形成し、
配向膜面に向かって時計と反対方向に7度、アレイ基板
と対向基板で±7度(2θBD=14度)の平行方向のク
ロスラビングを施したこと以外は本実施の形態と同様に
液晶表示素子のセルを作製し、図3に示した反強誘電性
液晶材料bが注入された液晶表示素子を用意した。
Next, the alignment films 19 and 36 are formed using the alignment film material E shown in FIG.
The liquid crystal is the same as in the present embodiment except that cross-rubbing is performed in the direction opposite to the clock toward the alignment film surface in the direction opposite to the clock by 7 degrees, and in the parallel direction by ± 7 degrees (2θ BD = 14 degrees) between the array substrate and the counter substrate. A cell of a display element was manufactured, and a liquid crystal display element into which the antiferroelectric liquid crystal material b shown in FIG. 3 was injected was prepared.

【0046】この液晶表示素子の配向状態を調べたとこ
ろ、スペーサーボール近傍に発生した微量の配向欠陥の
形状とラビング方向から、配向欠陥部分を除いてC2配
向であったものの、全面的に消光方向が層法線方向から
±15゜ずれた2種類のドメインからなるフェリ配向で
あった。この配向は交流電圧を印加しても改善されるこ
とはなかった。
When the alignment state of this liquid crystal display element was examined, it was found that, although the alignment defect portion was in C2 alignment except for the alignment defect portion, the extinction direction was entirely observed. Was a ferri orientation composed of two types of domains shifted by ± 15 ° from the layer normal direction. This orientation was not improved by applying an AC voltage.

【0047】この比較例2の液晶表示素子は消光方向が
揃わないために黒レベルが下がらず、コントラストはほ
ぼ30であった。
In the liquid crystal display device of Comparative Example 2, the black level did not decrease because the extinction directions were not aligned, and the contrast was almost 30.

【0048】(比較例3)反強誘電性液晶材料bと配向
膜Fの組み合わせについて、ダミーセル(図5参照)を
作成し、70℃(SA相)に保持した状態でクリスタル
・ローテーション法でプレチルト角を測定したところ、
透過光は入射光依存性を示さず、セル内部の分子配列が
一様でないことが示唆された。
(Comparative Example 3) A dummy cell (see FIG. 5) was prepared for the combination of the antiferroelectric liquid crystal material b and the alignment film F, and was pretilted by the crystal rotation method while being kept at 70 ° C. (SA phase). After measuring the angle,
Transmitted light did not show incident light dependency, suggesting that the molecular arrangement inside the cell was not uniform.

【0049】次に配向膜19,36を図3に示した配向
膜材料Fを用い、バトネの消光方向を求めるための片面
ラビングの液晶表示素子を用意したが、バトネの消光位
は一方向に定まらなかった。また液晶材料として図3に
示した反強誘電性液晶材料bをもちいたが、この反強誘
電性液晶材料は全く配向せず、スメクチック層構造が一
義的にきまらなかった際に発生する扇状組織が観測され
た。
Next, a single-sided rubbing liquid crystal display element for determining the extinction direction of the tone was prepared by using the orientation film material F shown in FIG. 3 for the orientation films 19 and 36. The extinction position of the tone was one direction. I did not decide. Although the antiferroelectric liquid crystal material b shown in FIG. 3 was used as the liquid crystal material, the antiferroelectric liquid crystal material was not oriented at all, and a fan-shaped structure generated when the smectic layer structure was not clearly defined. Was observed.

【0050】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、コントラストが経時変化や電圧履歴の影響を受け
ず、良好かつ安定な表示性能を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, good and stable display performance can be obtained without being affected by a change with time or a voltage history in contrast.

【0051】なお、上記実施の形態では、配向膜材料は
AL1051であったが、可溶性ポリイミドを用いても
良い。
In the above embodiment, the material for the alignment film is AL1051, but a soluble polyimide may be used.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、良
好かつ安定な表示性能を得ることができる。
As described above, according to the present invention, good and stable display performance can be obtained.

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

【図1】本発明による液晶表示素子の実施の形態の特徴
を説明する図。
FIG. 1 is a diagram illustrating features of an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.

【図2】アクティブマトリクス駆動型液晶表示素子の構
成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an active matrix drive type liquid crystal display element.

【図3】本発明による液晶表示素子を得るために行った
実験結果を示す図。
FIG. 3 is a view showing the results of an experiment performed to obtain a liquid crystal display device according to the present invention.

【図4】本発明による液晶表示素子の実施の形態に用い
られた配向膜の分子構造を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a molecular structure of an alignment film used in an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.

【図5】SA相でのプレチルト角を測定するのに用いら
れるダミーセルの構成を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a dummy cell used for measuring a pretilt angle in an SA phase.

【図6】反強誘電性液晶材料の冷却速度の違いによる液
晶相とセル内部の配列との関係を説明する模式図。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the relationship between the liquid crystal phase and the arrangement inside the cell depending on the difference in cooling rate of the antiferroelectric liquid crystal material.

【図7】ラビング方向と形成されるスメクチック層構造
を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a rubbing direction and a smectic layer structure formed.

【図8】反強誘電性液晶材料の相転移と層構造変化を示
す図。
FIG. 8 is a diagram showing a phase transition and a layer structure change of an antiferroelectric liquid crystal material.

【図9】反強誘電性液晶材料の電圧と透過率との関係を
示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between voltage and transmittance of an antiferroelectric liquid crystal material.

【図10】従来の問題点を説明する図。FIG. 10 is a diagram illustrating a conventional problem.

【図11】セル内部でのTLAFの配列に関するコレク
ティブ・モデルを示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a collective model relating to the arrangement of TLAF inside a cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 アレイ基板 11 透明基板 12 走査線 13 補助容量線 14 絶縁層 15 画素電極 16 信号線 17 絶縁膜 18 スイッチング素子(TFT) 19 配向膜 28 偏光板 30 対向基板 31 透明基板 32 カラーフィルタ 32a 色部 32b ブラックマトリクス 34 対向電極 35 絶縁膜 36 配向膜 38 偏光板 40 調光層 50 配向欠陥 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Array substrate 11 Transparent substrate 12 Scanning line 13 Auxiliary capacitance line 14 Insulating layer 15 Pixel electrode 16 Signal line 17 Insulating film 18 Switching element (TFT) 19 Alignment film 28 Polarizing plate 30 Opposite substrate 31 Transparent substrate 32 Color filter 32a Color part 32b Black matrix 34 Counter electrode 35 Insulating film 36 Alignment film 38 Polarizing plate 40 Dimming layer 50 Alignment defect

フロントページの続き (72)発明者 長谷川 励 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 最 首 達 夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 高 頭 孝 毅 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 2H090 HB08Y KA15 LA04 MA05 MA07 MB02 MB03 Continuing on the front page (72) Inventor Tomo Hasegawa 1 Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba R & D Center (72) Inventor Tatsuo Sugami 1 Komukai Toshiba-cho, Sai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside Toshiba R & D Center (72) Inventor Takatake Takato 1 Komukai Toshiba-cho, Koyuki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture F-term (reference) 2H090 HB08Y KA15 LA04 MA05 MA07 MB02 MB03

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透明な第1の基板と、この第1の基板上に
形成された第1の電極と、この第1電極を覆うように前
記第1の基板上に形成された第1の配向膜とを有する第
1の電極基板と、 透明な第2の基板と、この第2の基板上に形成された第
2の電極と、この第2の電極を覆うように前記第2の基
板上に形成された第2の配向膜とを有する第2の電極基
板と、 前記第1および第2の電極基板に挟持された、無しきい
値型の電圧−透過率特性を有する反強誘電性液晶材料か
ら構成される調光層と、 を備え、 前記第1および第2の配向膜と、前記液晶材料とは、前
記調光層のSA相でのプレチルト角αが、0°≦α≦1
°となるような組み合せであることを特徴とする液晶表
示素子。
A transparent first substrate; a first electrode formed on the first substrate; and a first electrode formed on the first substrate so as to cover the first electrode. A first electrode substrate having an alignment film; a transparent second substrate; a second electrode formed on the second substrate; and a second substrate covering the second electrode. A second electrode substrate having a second alignment film formed thereon; and an antiferroelectric material having a threshold-less voltage-transmittance characteristic sandwiched between the first and second electrode substrates. A dimming layer composed of a liquid crystal material, wherein the first and second alignment films and the liquid crystal material have a pretilt angle α in the SA phase of the dimming layer of 0 ° ≦ α ≦ 1
A liquid crystal display element characterized by a combination of degrees.
【請求項2】前記第1および第2の配向膜は可溶性ポリ
イミドからなるように構成された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 device according to claim 1, wherein said first and second alignment films are made of soluble polyimide.
【請求項3】前記第1の電極基板は、前記第1の基板上
にマトリクス状に配設された複数の走査線および複数の
信号線と、前記走査線と前記信号線との交差部に形成さ
れ一端が対応する信号線に接続されて、対応する走査線
の信号に基づいて開閉動作するスイッチング素子と、前
記スイッチング素子の他端に接続された画素電極と、こ
の画素電極を覆うように前記第1の基板上に形成された
前記第1の配向膜と、を有するアレイ基板であり、 前記第2の電極基板は、前記第2の基板上に形成された
対向電極と、この対向電極を覆うように前記第2の基板
上に形成された前記第2の配向膜と、を有する対向基板
であることを特徴とする請求項1または2のいずれかに
記載の液晶表示素子。
3. The first electrode substrate includes: a plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged in a matrix on the first substrate; and an intersection between the scanning lines and the signal lines. A switching element that is formed and has one end connected to a corresponding signal line, and that opens and closes based on a signal of a corresponding scanning line, a pixel electrode connected to the other end of the switching element, and covers the pixel electrode An array substrate having the first alignment film formed on the first substrate, wherein the second electrode substrate has a counter electrode formed on the second substrate, and the counter electrode 3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the counter substrate has a second alignment film formed on the second substrate so as to cover the second substrate. 4.
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Cited By (2)

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CN103748506B (en) * 2011-08-31 2016-07-06 Jsr株式会社 The manufacture method of liquid crystal display cells, aligning agent for liquid crystal and liquid crystal display cells

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