JP2001290150A - Liquid crystal element - Google Patents

Liquid crystal element

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JP2001290150A
JP2001290150A JP2000106379A JP2000106379A JP2001290150A JP 2001290150 A JP2001290150 A JP 2001290150A JP 2000106379 A JP2000106379 A JP 2000106379A JP 2000106379 A JP2000106379 A JP 2000106379A JP 2001290150 A JP2001290150 A JP 2001290150A
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liquid crystal
discotic
phase
crystal element
edge
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JP2000106379A
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Koichi Sato
公一 佐藤
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal element having high visual field angle characteristics, high contrast, high response speed, high accuracy and high productivity. SOLUTION: The liquid crystal element is formed with a liquid crystal layer 1 consisting of a discotic liquid crystal having both an edge-on alignment and a uniaxial alignment between two substrates 2a and 2b.

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】本発明はフラットパネルディ
スプレイ、プロジェクションディスプレイ、プリンター
等に用いられるライトバルブに使用され得る液晶素子に
関する。また、本発明は、該液晶素子を用いた位相補償
板、視野角補償板、液晶スイッチング素子、能動型液晶
素子および液晶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal device which can be used for a light valve used in a flat panel display, a projection display, a printer, and the like. The present invention also relates to a phase compensator, a viewing angle compensator, a liquid crystal switching element, an active liquid crystal element, and a liquid crystal device using the liquid crystal element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からもっとも広範に用いられてきて
いるディスプレイとしては、CRTが知られている。テ
レビやVTRなどの動画出力、あるいはパソコン等のモ
ニターとして広く用いられている。しかしながらCRT
はその特性上、静止画像に対してはフリッカや解像度不
足による走査縞等が視認性を低下させたり、焼き付きに
よる蛍光体の劣化が起こったりする。また、最近ではC
RTが発生する電磁波の影響も懸念されている。そし
て、CRTはその構造上、画面後方に広く体積を有する
ことが必須であることから、情報機器の利便性を阻害
し、オフィス、家庭の省スペース化には不向きである。
2. Description of the Related Art A CRT is known as the most widely used display. It is widely used as a moving image output for televisions and VTRs, or as a monitor for personal computers. However CRT
Due to its characteristics, flicker and scanning fringes due to lack of resolution may lower visibility of a still image, or may cause deterioration of a phosphor due to burn-in. Recently, C
There are also concerns about the effects of electromagnetic waves generated by RT. Since the CRT must have a large volume behind the screen due to its structure, it hinders the convenience of information equipment and is not suitable for saving space in offices and homes.

【0003】このようなCRTの欠点を解決するものと
して液晶表示素子がある。たとえばエム・シャット
(M.Schadt)とダブリュー・ヘルフリッヒ
(W.Helfrich)著“アプライド・フィジック
ス・レターズ(Applied Physics Le
tters)”第18巻、第4号(1971年2月15
日発行)第127頁〜128頁において示された、ツイ
ステッドネマチック(twisted nemati
c)液晶を用いたものが知られている。また、IPSと
いわれるインプレーンスイッチングモード、MVAとい
われるマルチドメイン垂直配向モード、FLC、AFL
Cといわれるスメクチック液晶の高速スイッチングモー
ド等が知られている。
As a solution to such a disadvantage of the CRT, there is a liquid crystal display element. See, for example, M. Schadt and W. Helfrich, Applied Physics Le.
Vol. 18, No. 4 (February 15, 1971)
Twisted nematic shown on pages 127-128.
c) One using liquid crystal is known. In addition, in-plane switching mode called IPS, multi-domain vertical alignment mode called MVA, FLC, AFL
A high-speed switching mode of a smectic liquid crystal called C is known.

【0004】近年、このタイプの液晶を用いてTFTと
いわれる液晶素子の開発、製品化が行われている。この
タイプは一つ一つの画素にトランジスタを作成するもの
であり、クロストークの問題が無く、また、近年の急速
な生産技術の進歩によって10〜13インチクラスのデ
ィスプレイがよい生産性で作られつつある。しかしなが
ら、さらに大きなサイズを視野角良く作るという点また
動画を問題無く再現できるという点の60Hz以上のフ
レーム周波数という点では、未だ生産性、液晶の応答速
度、視野角に問題が存在している。
In recent years, a liquid crystal element called a TFT using this type of liquid crystal has been developed and commercialized. In this type, a transistor is formed for each pixel, there is no problem of crosstalk, and 10 to 13 inch class displays are being manufactured with good productivity due to rapid progress of production technology in recent years. is there. However, there are still problems in productivity, liquid crystal response speed, and viewing angle in terms of making a larger size with a good viewing angle, and a frame frequency of 60 Hz or more, in which moving images can be reproduced without any problem.

【0005】このような技術的課題は液晶材料の粘性、
弾性あるいは光学的複屈折性とその用い方に起因してお
り、新規な液晶材料や配向状態、新規なスイッチングモ
ードヘの期待は止むところが無い状況である。
[0005] Such technical problems are the viscosity of the liquid crystal material,
Due to its elasticity or optical birefringence and its use, expectations for new liquid crystal materials, alignment states, and new switching modes are endless.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に鑑みてなされたものであり、その課題とするところ
は、良視野角特性、高コントラスト、高速応答、高精
細、高生産性の液晶素子を提供しようとするものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above prior art, and has as its object to provide good viewing angle characteristics, high contrast, high speed response, high definition, and high productivity. It is intended to provide a liquid crystal element.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ディス
コティック液晶の配向状態がedge−onかつ一軸性
を有することを特徴とする液晶素子である。
That is, the present invention is a liquid crystal element characterized in that the discotic liquid crystal has an edge-on orientation and uniaxiality.

【0008】前記ディスコティック液晶が2枚の基板間
に配置されていても良い。前記ディスコティック液晶が
ネマチックディスコティック相であるのが好ましい。前
記液晶相が棒状液晶を含有するネマチックディスコティ
ック相であっても良い。前記ディスコティック液晶を電
界スイッチングすることもできる。
[0008] The discotic liquid crystal may be arranged between two substrates. Preferably, the discotic liquid crystal is in a nematic discotic phase. The liquid crystal phase may be a nematic discotic phase containing a rod-like liquid crystal. The discotic liquid crystal may be subjected to electric field switching.

【0009】また、本発明は、上記の液晶素子からなる
位相補償板または視野角補償板である。また、本発明
は、上記の位相補償板または視野角補償板を具備する液
晶スイッチング素子である。また、本発明は、上記の液
晶素子からなる能動型液晶素子である。また、本発明
は、上記の液晶素子を用いた液晶装置である。
Further, the present invention is a phase compensator or a viewing angle compensator comprising the above-mentioned liquid crystal element. Further, the present invention is a liquid crystal switching element including the above-mentioned phase compensator or viewing angle compensator. Further, the present invention is an active liquid crystal device comprising the above liquid crystal device. Further, the present invention is a liquid crystal device using the above liquid crystal element.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明者は鋭意検討を重ねた結
果、ディスコティック液晶の配向状態がedge−on
かつ一軸性を有するところの液晶素子が視野角補償フィ
ルムとしてネマチック液晶素子等の視野角を改善し、ま
た一方ではそれ自身スイッチングする広視野角液晶素子
となる等の新たな液晶素子を提供できることを見出し、
本発明を完成するに至った。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a result of intensive studies, the present inventors have found that the alignment state of a discotic liquid crystal is edge-on.
In addition, a liquid crystal element having uniaxiality can improve the viewing angle of a nematic liquid crystal element or the like as a viewing angle compensation film, and on the other hand, can provide a new liquid crystal element such as a wide viewing angle liquid crystal element that switches itself. Headings,
The present invention has been completed.

【0011】即ち、本発明は、ディスコティック液晶の
配向状態がedge―onかつ一軸性を有するところの
液晶素子であり、また、該配向状態を利用した新たな液
晶素子であり、さらにはそれらを使用した液晶装置であ
る。
That is, the present invention relates to a liquid crystal element in which the alignment state of the discotic liquid crystal is edge-on and uniaxial, and a new liquid crystal element utilizing the alignment state. This is the liquid crystal device used.

【0012】まず、本発明の第一の発明であるディスコ
ティック液晶の配向状態がedge−onかつ一軸性を
有するところの液晶素子について説明する。
First, a liquid crystal element in which the discotic liquid crystal has an edge-on and uniaxial property, which is the first invention of the present invention, will be described.

【0013】ディスコティック液晶の配向状態について
は、side−on配向といわれるディスコティック液
晶のお皿部分が基板に対して平行に配向する状態が良く
知られている。また、特開平9−211444号公報に
記載されているようなハイブリッド配向状態も知られて
いる。これに対してedge−on配向という配向状態
が知られており、これはお皿が基板に対して垂直に立つ
配向状態である。edge−on配向は通常基板に垂直
配向性の配向膜を使用することにより得ることが出来る
が、お皿の向く方法、即ちディスコティックダイレクタ
ーが均一に一軸配向制御されたことはなかつた。棒状液
晶に比べ配向させにくいディスコティック液晶を、界面
との相互作用を弱くすることでえられるedge−on
配向と、界面との相互作用を強くすることでえられる一
軸配向という相反することを両立する技術的困難さがそ
の理由であると考えられる。
With respect to the state of orientation of the discotic liquid crystal, it is well known that the plate portion of the discotic liquid crystal is oriented parallel to the substrate, which is called side-on orientation. Further, a hybrid alignment state as described in JP-A-9-212444 is also known. On the other hand, an orientation state called edge-on orientation is known, which is an orientation state in which the plate stands perpendicular to the substrate. The edge-on orientation can be usually obtained by using an orientation film having a vertical orientation on the substrate, but the method of turning the dish, that is, the discotic director has not been uniformly controlled in the uniaxial orientation. Edge-on is obtained by weakening the interaction of discotic liquid crystal with the interface, which is difficult to align compared to the rod-shaped liquid crystal.
The reason is considered to be technical difficulties that balance the contradiction of the orientation and the uniaxial orientation obtained by strengthening the interaction with the interface.

【0014】本発明者は液晶材料、配向膜材料、作成条
件等を鋭意検討する中でディスコティック液晶の配向状
態がedge−onかつ一軸性を有する状態を実現する
ことが出来た。図1はディスコティック液晶のedge
−onかつ一軸配向を示す模式図である。図1(a)は
ディスコティック(お皿)を正面から見た図、図1
(b)はディスコティック(お皿)を側面から見た図を
示す。
The inventor of the present invention has been able to realize a state in which the discotic liquid crystal has an edge-on and uniaxial state while diligently studying the liquid crystal material, the alignment film material, the preparation conditions and the like. Figure 1 shows the edge of a discotic liquid crystal.
It is a schematic diagram which shows -on and uniaxial orientation. FIG. 1 (a) is a view of a discotic (plate) viewed from the front, and FIG.
(B) shows the discotic (plate) seen from the side.

【0015】以下に本発明の液晶素子について具体的に
説明する。本発明で用いるディスコティック液晶は、デ
ィスコティックカラムナー相、ネマチックディスコティ
ック相等が用いられ得るが、ネマチックディスコティッ
ク相が比較的流動性が高く配向制御しやすいという点で
好ましく用いられる。具体例としては以下のような構造
を有する化合物あるいはそれらを含む液晶組成物が挙げ
られる。
Hereinafter, the liquid crystal device of the present invention will be specifically described. As the discotic liquid crystal used in the present invention, a discotic columnar phase, a nematic discotic phase, or the like can be used, but the nematic discotic phase is preferably used because it has relatively high fluidity and is easy to control the alignment. Specific examples include compounds having the following structures and liquid crystal compositions containing them.

【0016】[0016]

【化1】 Embedded image

【0017】[0017]

【化2】 Embedded image

【0018】[0018]

【化3】 Embedded image

【0019】[0019]

【化4】 Embedded image

【0020】[0020]

【化5】 Embedded image

【0021】[0021]

【化6】 Embedded image

【0022】[0022]

【化7】 Embedded image

【0023】[0023]

【化8】 Embedded image

【0024】[0024]

【化9】 Embedded image

【0025】[0025]

【化10】 Embedded image

【0026】[0026]

【化11】 Embedded image

【0027】用いるディスコティック液晶には、紫外線
吸収剤、ラジカルトラップ剤、酸化防止剤、低粘化剤、
ネマチック液晶、スメクチック液晶等が含有されていて
も良い。
The discotic liquid crystal used includes an ultraviolet absorber, a radical trapping agent, an antioxidant, a viscosity reducing agent,
Nematic liquid crystals, smectic liquid crystals and the like may be contained.

【0028】次に液晶素子の具体例を説明しつつ、配向
制御方法について記載する。図2は本発明の液晶素子の
1例を示す概略断面図である。同図2において、1が液
晶組成物からなる液晶層であり、2a,2bは基板であ
り、ガラス、プラスチック等が用いられる。3a,3b
がITO等の透明電極である。4a,4bが配向制御層
であり、少なくとも一方の基板上にedge−on一軸
配向制御層が必要である。edge−on一軸配向制御
層の形成方法としてはたとえば蒸着あるいはスパッタリ
ング等により、一酸化珪素、二酸化珪素、酸化アルミニ
ウム、ジルコニア、フッ化マグネシウム、酸化セリウ
ム、フッ化セリウム、シリコン窒化物、シリコン炭化
物、ホウ素窒化物などの無機物を斜め方向から形成する
方法や、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリイミ
ドアミド、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステルイ
ミド、ポリパラキシレン、ポリカーポネート、ポリビニ
ルアセタール、ポリビニルクロライド、ポリスチレン、
ポリシロキサン、セルロース樹脂、メラミン樹脂、ウレ
ア樹脂、アクリル樹脂などの有機物を用いて被膜形成し
たのち、表面をビロード布あるいは紙等の繊維状のもの
で摺擦(ラビング)する方法が有る。また、このほかに
ショート防止層を設けることも可能である。
Next, an alignment control method will be described while describing a specific example of a liquid crystal element. FIG. 2 is a schematic sectional view showing one example of the liquid crystal element of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a liquid crystal layer made of a liquid crystal composition, 2a and 2b denote substrates, and glass, plastic, or the like is used. 3a, 3b
Is a transparent electrode such as ITO. 4a and 4b are orientation control layers, and an edge-on uniaxial orientation control layer is required on at least one substrate. As a method of forming the edge-on uniaxial orientation control layer, for example, by evaporation or sputtering, silicon monoxide, silicon dioxide, aluminum oxide, zirconia, magnesium fluoride, cerium oxide, cerium fluoride, silicon nitride, silicon carbide, boron A method of forming an inorganic substance such as a nitride from an oblique direction, polyvinyl alcohol, polyimide, polyimide amide, polyester, polyamide, polyester imide, polyparaxylene, polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polystyrene,
There is a method of forming a film using an organic substance such as polysiloxane, cellulose resin, melamine resin, urea resin, and acrylic resin, and then rubbing (rubbing) the surface with a fibrous material such as velvet cloth or paper. In addition, it is also possible to provide a short prevention layer.

【0029】特に、より良好なedge−on一軸配向
性を得るためにポリイミドラビング膜を一軸配向層とし
て用いることが好ましい。また、通常ポリイミドはポリ
アミック酸の形で塗膜し、焼成することで得られる。ポ
リアミック酸は溶剤に易溶解性であるため生産性に優れ
る。最近では溶剤に可溶なポリイミドも生産されてお
り、そのようなポリイミドが電圧保持率の観点から望ま
しい。この様な技術の進歩の上からもボリイミドは、よ
り良好な一軸配向性を得られ、高い生産性を有する点で
好ましく用いられる。さらに好ましいポリイミドとして
は、ラビングしない状態で通常の棒状液晶が垂直配向と
なるようなポリイミドであり、そのようなポリイミドを
比較的強くラビングすることが好ましい。
In particular, it is preferable to use a polyimide rubbing film as the uniaxially oriented layer in order to obtain better edge-on uniaxial orientation. Usually, polyimide is obtained by coating a film in the form of polyamic acid and baking it. Polyamic acid is excellent in productivity because it is easily soluble in a solvent. Recently, polyimides soluble in solvents have also been produced, and such polyimides are desirable from the viewpoint of voltage holding ratio. Polyimides are preferably used from the viewpoint of obtaining better uniaxial orientation and having high productivity even in view of such technical progress. More preferable polyimide is a polyimide in which ordinary rod-shaped liquid crystal is vertically aligned without rubbing, and it is preferable to rub such polyimide relatively strongly.

【0030】また、5がシール材であり、ストラクトボ
ンド(登録商標)などの接着剤が用いられる。また、通
常液晶層中には、セル厚を制御するために、スペーサー
が用いられ、たとえば、シリカビーズ等が用いられる。
6がバックライト光源である。8が偏光板であり、通常
クロスニコルで配置される。
Reference numeral 5 denotes a sealing material, and an adhesive such as Stract Bond (registered trademark) is used. Usually, a spacer is used in the liquid crystal layer to control the cell thickness, for example, silica beads or the like are used.
Reference numeral 6 denotes a backlight light source. Reference numeral 8 denotes a polarizing plate, which is usually arranged in crossed Nicols.

【0031】次に、本発明の第二の発明である、前記デ
ィスコティック液晶のedge−on一軸配向状態を利
用した新規液晶素子について説明する。
Next, a second liquid crystal device utilizing the edge-on uniaxial alignment state of the discotic liquid crystal, which is the second invention of the present invention, will be described.

【0032】その一例はディスコティック液晶のedg
e−on一軸配向状態を利用した位相補償板および視野
角補償板である。図1に示したディスコティック液晶e
dge−on一軸配向は、図3に示した棒状液晶11の
配向状態に対して屈折率異方性が補完関係となり、非常
に優れた広視野角の液晶表示素子を提供することが出来
る。特にインプレーンスイッチングタイプの棒状液晶素
子において補完関係のマッチングが優れている。インプ
レーンスイッチングタイプの液晶素子としてはネマチッ
ク液晶を用いたいわゆるIPS素子、FFS素子、そし
てスメクチック液晶を用いたFLC、AFLC素子が挙
げられる。それら液晶素子にはそれぞれ受動素子、能動
素子の両方の場合がある。
One example is the edg of discotic liquid crystal.
A phase compensator and a viewing angle compensator utilizing an e-on uniaxial orientation state. Discotic liquid crystal e shown in FIG.
The dge-on uniaxial orientation has a refractive index anisotropy complementary to the orientation state of the rod-shaped liquid crystal 11 shown in FIG. 3, and can provide a liquid crystal display device having a very excellent wide viewing angle. Particularly, in the in-plane switching type rod-shaped liquid crystal element, the complementary matching is excellent. Examples of the in-plane switching type liquid crystal element include a so-called IPS element and an FFS element using a nematic liquid crystal, and an FLC and an AFLC element using a smectic liquid crystal. These liquid crystal elements may be both passive elements and active elements.

【0033】図4は、液晶、偏光板、高分子液晶位相差
板の光学的関係を示す模式図である。図4中、上下偏光
板12a,12bの光軸は垂直の関係に有る。このよう
に位相補償板あるいは視野角補償板として用いる場合、
耐環境性の面で本発明におけるディスコティック液晶は
高分子であることが望ましい。高分子化する方法として
は、重合性ディスコティック液晶を用いて図1のような
配向状態を形成したのち光重合により高分子化、配向固
定する方法が好ましく用いられる。もちろん高分子ディ
スコティック液晶を配向制御することにより得ることも
可能である。
FIG. 4 is a schematic view showing an optical relationship among a liquid crystal, a polarizing plate, and a polymer liquid crystal retardation plate. In FIG. 4, the optical axes of the upper and lower polarizing plates 12a and 12b are in a vertical relationship. When used as a phase compensator or viewing angle compensator in this way,
The discotic liquid crystal in the present invention is desirably a polymer from the viewpoint of environmental resistance. As a method of polymerizing, a method of forming an alignment state as shown in FIG. 1 using a polymerizable discotic liquid crystal, and then polymerizing and fixing the alignment by photopolymerization is preferably used. Of course, it can also be obtained by controlling the alignment of a polymer discotic liquid crystal.

【0034】また、本発明におけるディスコティック液
晶をスイッチング液晶とする液晶素子も可能である。一
つの安定状態をedge−on一軸配向状態とし、si
de−on配向状態へのスイッチング、edge−on
の無軸性配向状態へのスイッチング、あるいはedge
−on一軸配向状態ではあるが異なる位相間での位相差
スイッチング等が挙げられる。電界印加により誘電異方
性トルクによるスイッチングが可能であり、偏光板を用
いることによりオンオフを取ることが可能である。ディ
スコティック液晶の電界応答性については負の誘電異方
性を有している場合、電界強度を増加するとよりディス
コテイック液晶のお皿がより立つ(ダイレクターは寝
る)方向にスイッチングすることとなる。正の誘電異方
性を有している場合は逆になる。より誘電異方性を高め
るためにネマチック液晶、スメクチック液晶を添加する
ことも可能である。このような液晶素子は従来に比し、
高速応答、広視野角である特性を有し、優れた液晶スイ
ッチング素子を提供することが出来る。
Further, a liquid crystal element using the discotic liquid crystal in the present invention as a switching liquid crystal is also possible. One stable state is an edge-on uniaxial orientation state,
Switching to de-on orientation state, edge-on
Switching to the non-axial orientation state, or edge
-On phase shift switching between different phases although in a uniaxial orientation state. Switching by dielectric anisotropy torque is possible by applying an electric field, and it is possible to turn on and off by using a polarizing plate. Regarding the electric field responsiveness of discotic liquid crystal, when the electric field strength is increased, the discotic liquid crystal plate switches to a more upright position (director sleeps) when the electric field intensity is increased. Become. The opposite is true for positive dielectric anisotropy. It is also possible to add a nematic liquid crystal or a smectic liquid crystal to further increase the dielectric anisotropy. Such a liquid crystal element is
An excellent liquid crystal switching element having characteristics of high-speed response and a wide viewing angle can be provided.

【0035】ディスコティック液晶をスイッチング液晶
とする本発明の液晶素子はもちろん上記例に限られな
い。
The liquid crystal element of the present invention using a discotic liquid crystal as a switching liquid crystal is not limited to the above example.

【0036】以上説明した本発明の液晶素子は能動素子
とともに用いることも出来る。たとえば、先に記述した
ような構成を一画素として用いて、図5に示したアクテ
ィブマトリクス素子が一例として挙げられる。同図5に
おいて、一対の透明基板(例えばガラス基板)41、4
2のうち、下側基板41には透明な画素電極43と画素
電極43に接続されたアクティブ素子44とがマトリク
ス状に形成されている。アクティブ素子44は例えばT
FTと言われる薄膜トランジスタから構成される。トラ
ンジスタはアモルファスシリコンベース、ポリシリコン
タイプ、あるいはμクリスタルベース、単結晶シリコン
等の半導体が用いられ得る。この例では44はTFTを
表している。44は基板41上に形成されたゲート電極
とゲート電極を覆うゲート絶縁膜とゲート絶縁膜上に形
成された半導体層と、半導体層の上に形成されたソース
電極及びドレイン電極とから構成される。
The liquid crystal device of the present invention described above can be used together with an active device. For example, an active matrix element shown in FIG. 5 using the configuration described above as one pixel is exemplified. In FIG. 5, a pair of transparent substrates (eg, glass substrates) 41, 4
Among them, on the lower substrate 41, a transparent pixel electrode 43 and an active element 44 connected to the pixel electrode 43 are formed in a matrix. The active element 44 is, for example, T
It is composed of a thin film transistor called FT. As the transistor, a semiconductor such as an amorphous silicon base, a polysilicon type, a μ crystal base, or a single crystal silicon can be used. In this example, reference numeral 44 denotes a TFT. 44 includes a gate electrode formed on the substrate 41, a gate insulating film covering the gate electrode, a semiconductor layer formed on the gate insulating film, and a source electrode and a drain electrode formed on the semiconductor layer. .

【0037】さらに下基板41には図6に示すような画
素電極43の行間にゲートライン(走査ライン)45が
配線され、画素電極43の列間に情報信号ライン46が
配線されている。各TFT44のゲート電極は対応する
ゲートライン45に接続され、ドレイン電極は対応する
情報信号ライン46に接続されている。ゲートライン4
5は端部45aを介して行ドライバに接続され、情報信
号ライン46は端部46aを介して列ドライバに接続さ
れる。行ドライバはゲート信号を印加してゲートライン
45をスキャンする。列ドライバは表示データに対応す
る信号を印加する。ゲートライン45は端部45aを除
いてTFT44のゲート絶縁膜で覆われており、情報信
号ライン46は前期ゲート絶縁膜の上に形成されてい
る。画素電極43は前記ゲート絶縁膜の上に形成されて
おり、その一端部においてTFT44のソース電極に接
続されている。また、図5の上側の基板42には下側の
基板41の各画素電極43と対向する透明電極47が形
成されている。対向電極47は表示領域全体にわたる面
積の1枚の電極から構成され基準電圧が印加されてい
る。情報信号電圧に応じて、透過率が変化し、階調表現
を行なうことができる。また、画素毎に補助容量となる
コンデンサが配置されることが良く行われる。
Further, on the lower substrate 41, gate lines (scan lines) 45 are arranged between the rows of the pixel electrodes 43 as shown in FIG. 6, and information signal lines 46 are arranged between the columns of the pixel electrodes 43. The gate electrode of each TFT 44 is connected to a corresponding gate line 45, and the drain electrode is connected to a corresponding information signal line 46. Gate line 4
5 is connected to a row driver via an end 45a, and the information signal line 46 is connected to a column driver via an end 46a. The row driver scans the gate line 45 by applying a gate signal. The column driver applies a signal corresponding to the display data. The gate line 45 is covered with the gate insulating film of the TFT 44 except for the end 45a, and the information signal line 46 is formed on the gate insulating film. The pixel electrode 43 is formed on the gate insulating film, and has one end connected to the source electrode of the TFT 44. Further, a transparent electrode 47 facing each pixel electrode 43 of the lower substrate 41 is formed on the upper substrate 42 in FIG. The counter electrode 47 is composed of one electrode having an area covering the entire display area, and a reference voltage is applied thereto. The transmittance changes according to the information signal voltage, and gradation expression can be performed. In addition, a capacitor serving as an auxiliary capacitance is often arranged for each pixel.

【0038】このようなマトリクス素子は透過型で用い
られたり、反射型で用いられたりする。透過であれば、
通常光源が使用される。反射であれば、反射層が素子中
に構成される。また、直視型にも投写型にも応用され
る。また、プリンター等のライトバルブとしても使用可
能である。
Such a matrix element is used in a transmission type or in a reflection type. If it is transparent,
Usually a light source is used. In the case of reflection, a reflective layer is formed in the device. Further, the present invention is applied to both a direct view type and a projection type. It can also be used as a light valve for a printer or the like.

【0039】本発明の液晶素子は種々の機能をもつた液
晶装置を構成するが、例としては、該素子を表示パネル
部に使用し、駆動回路、バックライト、光拡散板等を備
えることで表示装置とするものが挙げられる。
The liquid crystal element of the present invention constitutes a liquid crystal device having various functions. As an example, the liquid crystal element is used in a display panel section and provided with a driving circuit, a backlight, a light diffusion plate and the like. A display device may be used.

【0040】[0040]

【実施例】次に実施例及び比較例を挙げて本発明をさら
に具体的に説明する。尚、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. Note that the present invention is not limited to these examples.

【0041】実施例1 以下の構造を有するディスコティック液晶Aを用いた。Example 1 A discotic liquid crystal A having the following structure was used.

【0042】[0042]

【化12】 Embedded image

【0043】Aは、R1/R2のモル比が、5/1と4/
2と3/3のものが、22対59対16の混合物であ
る。Aの相転移はディスコティックレクタンギュラー相
−(131℃)−ネマチックディスコティック相−(2
00℃)−Iso(昇温過程)である。
A represents that the molar ratio of R 1 / R 2 is 5/1 and 4 /
What is 2 and 3/3 is a mixture of 22:59:16. The phase transition of A is discotic rectangular phase- (131 ° C.)-Nematic discotic phase- (2
00 ° C.)-Iso (heating process).

【0044】くセルの作成> ・セルα、α* 厚さ1.1mmの2枚のガラス基板を用意し、透明電極
として約70nm厚のITO膜を形成した。
Preparation of Cell> Cell α, α * Two glass substrates having a thickness of 1.1 mm were prepared, and an ITO film having a thickness of about 70 nm was formed as a transparent electrode.

【0045】両基板に対して、日本合成ゴム(株)社
製、ポリイミド JALS 2022の4wt%溶液を
1回目は500rpmで5秒間、2回目は1500rp
mで30秒間の条件で回転塗布した。
A 4 wt% solution of polyimide JALS 2022 manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd. was applied to both substrates at 500 rpm for 5 seconds for the first time and 1500 rpm for the second time.
m for 30 seconds.

【0046】その後、80℃で2分間の前乾燥を行った
後、200℃で1時間加熱焼成を施した。ラビングはコ
ットン不織布を用いて、1.2mmコットンが押し込ま
れる位置で1000回転でラビングした。
After that, pre-drying was performed at 80 ° C. for 2 minutes, and then heat baking was performed at 200 ° C. for 1 hour. Rubbing was performed using a cotton nonwoven fabric at a position where 1.2 mm cotton was pushed in at 1,000 rotations.

【0047】片方の基板の表面に、平均粒径10μmの
樹脂ビーズを0.01重量%で分散させたIPA溶液を
1500rpm、10secの条件でスピン塗布し、分
散密度100/mm2 程度にビーズスペーサを散布し
た。この基板に熱硬化型の液状接着剤を印刷法により塗
工した。
An IPA solution in which resin beads having an average particle diameter of 10 μm are dispersed at 0.01% by weight is spin-coated on the surface of one of the substrates under the conditions of 1500 rpm and 10 sec, and the bead spacer is set to a dispersion density of about 100 / mm 2. Was sprayed. A thermosetting liquid adhesive was applied to the substrate by a printing method.

【0048】得られた2枚の基板をラビングしたものを
ラビング軸を合わせて対向して貼り合わせ、150℃の
オーブンで90分間加熱硬化し、セルαを得た。上記と
同様にラビングしないセルα*を作成した。
The resulting two substrates were rubbed and bonded together with their rubbing axes aligned and heated and cured in an oven at 150 ° C. for 90 minutes to obtain a cell α. A cell α * not rubbed was prepared in the same manner as described above.

【0049】このセルαにディスコティック液晶Aを等
方相で注入し、210℃から2℃/分で徐冷し、150
℃としたところ、偏光顕微鏡下、一軸性の強い複屈折の
ある均一な配向状態が観測され、均一にedge−on
一軸配向したことが確認された。
The discotic liquid crystal A is injected into the cell α in an isotropic phase, and gradually cooled from 210 ° C. at 2 ° C./min.
° C, a uniform orientation state with strong uniaxial birefringence was observed under a polarizing microscope, and the edge-on was uniform.
It was confirmed that the film was uniaxially oriented.

【0050】実施例2 実施例1の液晶Aに、チッソ社製、ネマチック液晶KN
5030を25wt%混合し、液晶組成物Bとした。こ
の液晶組成物Bをセルαに注入し、実施例1と同様に徐
冷配向したところ、60℃くらいからNd相(ネマチッ
クディスコティック相)へ転移し、50℃で偏光顕微鏡
下、一軸性の強い複屈折のある均一な配向状態が観測さ
れ、均一にedge−on一軸配向したことが確認され
た。
Example 2 The liquid crystal A of Example 1 was replaced with a nematic liquid crystal KN manufactured by Chisso Corporation.
The liquid crystal composition B was prepared by mixing 5030 with 25 wt%. This liquid crystal composition B was injected into the cell α, and slowly cooled and aligned in the same manner as in Example 1. The liquid crystal composition B was transferred from about 60 ° C. to an Nd phase (nematic discotic phase), and was uniaxially heated at 50 ° C. under a polarizing microscope. A uniform alignment state with strong birefringence was observed, and it was confirmed that the edge-on uniaxially aligned.

【0051】実施例3 実施例2で使用した液晶組成物Bにチバガイギー社製、
光重合開始剤イルガキュア184をlwt%添加したも
のを実施例2と同様に、セルαに注入し、徐冷し50℃
で保持したところ、実施例2と同じく、偏光顕微鏡下、
一軸性の強い複屈折のある均一な配向状態が観測され、
均一にedge−on一軸配向したことが確認された。
Example 3 The liquid crystal composition B used in Example 2 was manufactured by Ciba Geigy, Inc.
A mixture containing 1 wt% of Irgacure 184 as a photopolymerization initiator was poured into the cell α in the same manner as in Example 2, and then gradually cooled to 50 ° C.
When held in the same manner as in Example 2, under a polarizing microscope,
Uniform orientation with strong uniaxial birefringence is observed,
It was confirmed that the edge-on was uniaxially oriented uniformly.

【0052】この状態で約12mW/cm2 、中心波長
365nmの紫外線で5分間露光して、均一なedge
−on一軸配向を固定化した。これは120℃に昇温し
たが、配向状態を保持していた。
In this state, exposure was performed for 5 minutes with ultraviolet rays having a center wavelength of 365 nm at about 12 mW / cm 2 , and a uniform edge was obtained.
The -on uniaxial orientation was fixed. Although the temperature was raised to 120 ° C., the alignment state was maintained.

【0053】インプレーンスイッチング液晶である強誘
電性液晶セルに電場を印加し、一方のユニフォーム方向
に均一に揃え、偏光板をクロスニコルの位置にし、暗状
態となるよう配置した。これに再度電場を印加し、もう
一方のユニフォーム方向に均一に揃え、最大輝度がとれ
る明状態とした。この状態で液晶セルのリターデーショ
ンは200nmであり、パラニコルで空セルの状態に対
する透過率は74%であった。このセルを液晶の長軸方
向に視野角を変化させたところ、50度傾けた角度から
は青みがきつく色づいていたが、先のディスコティック
液晶素子を上方に配置したところ、青みが良く改善され
た。
An electric field was applied to a ferroelectric liquid crystal cell, which was an in-plane switching liquid crystal, so that it was uniformly aligned in one uniform direction, the polarizing plate was positioned at a cross Nicol position, and arranged in a dark state. An electric field was again applied to this, and the uniform was made uniform in the direction of the other uniform, thereby obtaining a bright state in which the maximum luminance could be obtained. In this state, the retardation of the liquid crystal cell was 200 nm, and the transmittance with respect to the empty cell state was 74% in paranicol. When the viewing angle of this cell was changed in the major axis direction of the liquid crystal, the bluish color was sharply colored from an angle of 50 degrees. However, when the discotic liquid crystal element was placed above, the bluish color was improved. Was.

【0054】実施例4 実施例2の液晶素子に10V、60Hzの交流電場を印
加したところ、偏光顕微鏡下暗視野となった。これを用
いて、単結晶シリコントランジスタ(オン抵抗50
Ω)、及び2nFのセラミックコンデンサを用いて、ア
クティブ素子を作成した。これに選択期間が30μSと
なるようなゲイト信号を与え、情報信号ラインからはプ
ラス6Vの電場を印加したところ、顕微鏡下変調された
光が観測された。
Example 4 An AC electric field of 10 V and 60 Hz was applied to the liquid crystal device of Example 2 to obtain a dark field under a polarizing microscope. Using this, a single crystal silicon transistor (with an on-resistance of 50
Ω) and 2 nF ceramic capacitors to form active elements. When a gate signal having a selection period of 30 μS was applied thereto and a plus 6 V electric field was applied from the information signal line, light modulated under a microscope was observed.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の液晶素子に
よって、高視野角特性、高コントラスト、高速応答、高
精細、高生産性の液晶素子、表示素子がで実現できる効
果が得られた。
As described above, the liquid crystal device of the present invention has the effect of realizing a liquid crystal device and a display device with high viewing angle characteristics, high contrast, high speed response, high definition and high productivity. .

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

【図1】ディスコティック液晶のedge−onかつ一
軸配向を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing edge-on and uniaxial orientation of a discotic liquid crystal.

【図2】本発明の液晶素子の1例を示す概略断面図であ
る。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing one example of the liquid crystal element of the present invention.

【図3】棒状液晶の配向状態を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing an alignment state of a rod-shaped liquid crystal.

【図4】液晶、偏光板、高分子液晶位相差板の光学的関
係を示す模式図である
FIG. 4 is a schematic diagram showing an optical relationship among a liquid crystal, a polarizing plate, and a polymer liquid crystal retardation plate.

【図5】アクティブマトリクス素子の一例を示す概略図
である。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of an active matrix element.

【図6】アクティブマトリクス素子の一例を示す概略図
である。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of an active matrix element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 液晶層 2a,2b 基板 3a,3b 透明電極 4a,4b 配向制御層 5 シール材 6 バックライト光源 8 偏光板 10 お皿 11 棒状液晶 12a,12b 偏光板 13 高分子ディスコティック液晶の屈折率楕円体 14 棒状液晶の屈折率楕円体 15a,15b 基板 18 配向膜 19 配向膜 20 シール剤 21 液晶 22 スペーサビーズ 23 保護板 24 保護板 31 行ドライバ 32 列ドライバ 41 下側透明基板 42 上側透明基板 43 画素電極 44 アクティブ素子(TFT) 45 ゲートライン(走査ライン) 46 データライン(階調信号ライン) 47 対向電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal layer 2a, 2b Substrate 3a, 3b Transparent electrode 4a, 4b Alignment control layer 5 Seal material 6 Backlight light source 8 Polarizer 10 Plate 11 Bar-shaped liquid crystal 12a, 12b Polarizer 13 Refractive index ellipsoid of polymer discotic liquid crystal 14 Index Ellipsoid of Bar-shaped Liquid Crystal 15a, 15b Substrate 18 Alignment Film 19 Alignment Film 20 Sealant 21 Liquid Crystal 22 Spacer Bead 23 Protective Plate 24 Protective Plate 31 Row Driver 32 Column Driver 41 Lower Transparent Substrate 42 Upper Transparent Substrate 43 Pixel Electrode 44 Active element (TFT) 45 Gate line (scanning line) 46 Data line (gradation signal line) 47 Counter electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02F 1/13363 G02F 1/13363 1/137 1/137 Fターム(参考) 2H049 BA02 BA06 BA46 BC04 BC05 BC22 2H088 EA02 EA47 GA01 GA02 HA03 HA08 MA01 MA07 2H090 HB07Y HB08Y HB16Y HC05 HC08 LA06 MA01 MB01 MB06 2H091 FA11X FA11Z GA06 GA11 GA13 LA16 LA19 4H027 BA08 BD08 BD20 BD21 DM03──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02F 1/13363 G02F 1/13363 1/137 1/137 F-term (Reference) 2H049 BA02 BA06 BA46 BC04 BC05 BC22 2H088 EA02 EA47 GA01 GA02 HA03 HA08 MA01 MA07 2H090 HB07Y HB08Y HB16Y HC05 HC08 LA06 MA01 MB01 MB06 2H091 FA11X FA11Z GA06 GA11 GA13 LA16 LA19 4H027 BA08 BD08 BD20 BD21 DM03

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ディスコティック液晶の配向状態がed
ge−onかつ一軸性を有することを特徴とする液晶素
子。
An alignment state of a discotic liquid crystal is ed.
A liquid crystal element having a geo-on property and a uniaxial property.
【請求項2】 前記ディスコティック液晶が2枚の基板
間に配置されている請求項1記載の液晶素子。
2. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the discotic liquid crystal is disposed between two substrates.
【請求項3】 前記ディスコティック液晶がネマチック
ディスコティック相である請求項1または2記載の液晶
素子。
3. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the discotic liquid crystal has a nematic discotic phase.
【請求項4】 前記液晶相が棒状液晶を含有するネマチ
ックディスコティック相である請求項3記載の液晶素
子。
4. The liquid crystal device according to claim 3, wherein the liquid crystal phase is a nematic discotic phase containing a rod-like liquid crystal.
【請求項5】 前記ディスコティック液晶を電界スイッ
チングする請求項1乃至4のいずれかの項に記載の液晶
素子。
5. The liquid crystal device according to claim 1, wherein electric field switching of the discotic liquid crystal is performed.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載の液晶
素子からなる位相補償板。
6. A phase compensator comprising the liquid crystal element according to claim 1.
【請求項7】 請求項1乃至5のいずれかに記載の液晶
素子からなる視野角補償板。
7. A viewing angle compensator comprising the liquid crystal element according to claim 1.
【請求項8】 請求項6または7記載の位相補償板また
は視野角補償板を具備する液晶スイッチング素子。
8. A liquid crystal switching element comprising the phase compensator or the viewing angle compensator according to claim 6.
【請求項9】 請求項1乃至8のいずれかに記載の液晶
素子からなる能動型液晶素子。
9. An active liquid crystal device comprising the liquid crystal device according to claim 1.
【請求項10】 請求項1乃至9のいずれかに記載の液
晶素子を用いた液晶装置。
10. A liquid crystal device using the liquid crystal element according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004070264A (en) * 2002-08-02 2004-03-04 Jiaotong Univ Method for manufacturing positive/negative hybrid optical retardation film, positive/negative hybrid optical retardation film, and liquid crystal element and liquid crystal display using it
CN103869544A (en) * 2014-02-14 2014-06-18 北京京东方光电科技有限公司 Preparing method of orientation layer, orientation layer compound and display panel

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