JP2007114623A - Liquid crystal device, liquid crystal display medium, and manufacturing method for liquid crystal device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、隔壁で仕切られた多数の液晶空間を、対向させた一対の電極間に配置した液晶装置に関し、詳しくは一対の電極間に交流電圧信号を印加して二値の階調を表示できる液晶装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal device in which a large number of liquid crystal spaces partitioned by partition walls are arranged between a pair of opposed electrodes, and more specifically, an alternating voltage signal is applied between a pair of electrodes to display a binary gradation. The present invention relates to a liquid crystal device.
印加した電圧信号に応答して液晶空間における液晶分子の配向状態を変化させて、階調表示を行う液晶装置が実用化されている。一般的な液晶装置は、内側面に透明電極を形成した一対のガラス基板を5μm程度の間隔で対向させ、対向間隔に液晶を充填して形成されている。一般的な液晶装置は、一対の電極間に電圧を印加した印加状態と、一対の電極の電位を等しくした無印加状態とで二値の階調を表示できる。 Liquid crystal devices that perform gradation display by changing the alignment state of liquid crystal molecules in a liquid crystal space in response to an applied voltage signal have been put into practical use. A general liquid crystal device is formed by facing a pair of glass substrates having transparent electrodes formed on the inner surface thereof at intervals of about 5 μm and filling the liquid crystal in the facing interval. A general liquid crystal device can display binary gradations in an application state in which a voltage is applied between a pair of electrodes and a non-application state in which the potentials of the pair of electrodes are equal.
特許文献1には、対向する一対の電極間に多数の細孔(キャビティ)を形成した中間層を挟み込み、細孔に液晶を充填した液晶装置が示される。ここでは、テーパ形状の細孔の内壁から液晶分子を放射状に直立させるような配向処理を細孔の内壁面に施している。そして、一対の電極間に直流電圧を印加して、細孔内の液晶分子を中間層の厚み方向に配位させた状態と、一対の電極の電位を等しくして、細孔内の液晶分子を放射状に配位させた状態とで二値の階調を表示可能である。 Patent Document 1 discloses a liquid crystal device in which an intermediate layer in which a large number of pores (cavities) are formed between a pair of opposed electrodes is sandwiched, and the pores are filled with liquid crystal. Here, an alignment treatment is performed on the inner wall surface of the pore so that the liquid crystal molecules stand upright radially from the inner wall of the tapered pore. Then, a DC voltage is applied between the pair of electrodes so that the liquid crystal molecules in the pores are coordinated in the thickness direction of the intermediate layer, and the potentials of the pair of electrodes are made equal, so that the liquid crystal molecules in the pores Binary gradations can be displayed in a state in which the dots are radially arranged.
このような液晶空間の構造と駆動方法とによれば、細孔の断面内の液晶の配位分布が断面中心に対し点対称であるために、このような液晶装置で構成したディスプレイの視野角は広く、見る方位に関係がないという利点がある。非特許文献1には、このようなサイズの細孔を精度高く形成する技術が示されている。 According to the structure of the liquid crystal space and the driving method, since the coordination distribution of the liquid crystal in the cross section of the pore is point-symmetric with respect to the center of the cross section, the viewing angle of the display configured with such a liquid crystal device Has the advantage of being wide and unrelated to the viewing orientation. Non-Patent Document 1 discloses a technique for forming pores of such a size with high accuracy.
特許文献1に示される液晶装置を含めて、従来の実用的な液晶装置の大部分は、液晶空間の界面に施した配向処理によって界面における液晶分子の方向を一方向に拘束し、界面の液晶分子に対して弾力的に繋がる液晶分子の配向状態を直流電圧で撓ませることにより、階調の表示を行っている。そして、直流電圧を解除すると、液晶空間の液晶分子は、伸ばしたばねが元に戻るように元の配向状態に復帰する。従って、液晶空間に表示させた階調状態を維持するためには、伸ばしたばねを伸ばしたまま保持するように、同じ直流電圧を印加し続ける必要がある。 Most of the conventional practical liquid crystal devices including the liquid crystal device disclosed in Patent Document 1 constrain the liquid crystal molecules at the interface to one direction by the alignment treatment applied to the interface of the liquid crystal space, and the liquid crystal at the interface. Gradation is displayed by deflecting the alignment state of the liquid crystal molecules that are elastically connected to the molecules with a DC voltage. Then, when the DC voltage is released, the liquid crystal molecules in the liquid crystal space return to the original alignment state so that the stretched spring returns. Therefore, in order to maintain the gradation state displayed in the liquid crystal space, it is necessary to continue to apply the same DC voltage so as to hold the extended spring in an extended state.
本発明は、液晶空間の液晶分子を配位させて階調を一旦表示させると、その後は液晶空間を挟む一対の電極間に電圧信号を印加しなくても、液晶分子の配向状態を保持して表示させた階調を維持できる、表示メモリ性を有する液晶装置を提供することを目的としている。 In the present invention, once a gradation is displayed by arranging liquid crystal molecules in a liquid crystal space, the alignment state of the liquid crystal molecules is maintained without applying a voltage signal between a pair of electrodes sandwiching the liquid crystal space. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal device having a display memory property that can maintain the displayed gradation.
本発明の液晶装置は、多数の細孔を有する中間層と、前記中間層を挟んで配置された一対の封止基板と、前記中間層の厚み方向に対向して前記細孔内の空間に電界を形成する一対の電極と、前記細孔に充填された液晶とを備えた液晶装置において、前記細孔の内壁面は、前記細孔の内壁面に沿って前記液晶の分子の長軸方向を回転可能としつつ前記液晶分子を前記内壁面に拘束する表面性状を有し、前記一対の電極に交流電圧信号を印加して、前記細孔内の空間に前記中間層の厚み方向の交流電界を形成する制御手段を備えたものである。 The liquid crystal device of the present invention includes an intermediate layer having a large number of pores, a pair of sealing substrates disposed with the intermediate layer interposed therebetween, and a space in the pores facing the thickness direction of the intermediate layer. In a liquid crystal device including a pair of electrodes that form an electric field and a liquid crystal filled in the pores, the inner wall surface of the pores is in the major axis direction of the molecules of the liquid crystal along the inner wall surface of the pores A surface property that restrains the liquid crystal molecules to the inner wall surface while allowing the liquid crystal molecules to be rotated, and applying an AC voltage signal to the pair of electrodes, an AC electric field in the thickness direction of the intermediate layer in the space in the pores It is provided with the control means which forms.
本発明の液晶装置では、界面の液晶分子が細孔の内壁面に吸着されて側部を内壁面に沿わせており、液晶分子が内壁面に寝た状態のまま、一対の電極間の電圧極性に応答して長軸方向を360度回転できる。そして、細孔内の液晶空間では、内壁面で寝た界面の液晶分子に繋がる液晶分子が界面の液晶分子を引き摺って回転させて、その長軸方向を制御している。 In the liquid crystal device of the present invention, the liquid crystal molecules at the interface are adsorbed on the inner wall surface of the pores, the side portions are along the inner wall surface, and the voltage between the pair of electrodes remains while the liquid crystal molecules are lying on the inner wall surface. The major axis can be rotated 360 degrees in response to the polarity. In the liquid crystal space in the pores, the liquid crystal molecules connected to the liquid crystal molecules on the interface lying on the inner wall surface drag and rotate the liquid crystal molecules on the interface to control the major axis direction.
従って、一対の電極に直流電圧や低い周波数の交流電圧を印加した場合、細孔内の液晶空間には、電圧極性に応答して中間層の厚み方向に向きを揃えた液晶分子の配向状態が形成される。この配向状態は、界面を含めた液晶空間の液晶分子間にストレスを発生することなく形成されている。また、内壁面の拘束によって自由な運動が不自由な液晶分子にアンカー(錨付け)されて、温度上昇や外乱電圧に抵抗して配向状態を保持する安定状態となっている。従って、一対の電極間の電圧を解除しても配向状態がそのまま保持され、液晶空間によって表示される階調も変化しない。 Therefore, when a DC voltage or a low-frequency AC voltage is applied to a pair of electrodes, the liquid crystal space in the pores has an alignment state of liquid crystal molecules aligned in the thickness direction of the intermediate layer in response to the voltage polarity. It is formed. This alignment state is formed without generating stress between the liquid crystal molecules in the liquid crystal space including the interface. In addition, the free movement is anchored to the non-free liquid crystal molecules due to the constraint of the inner wall surface, and a stable state is maintained in which the alignment state is maintained by resisting temperature rise and disturbance voltage. Therefore, even if the voltage between the pair of electrodes is released, the alignment state is maintained as it is, and the gradation displayed by the liquid crystal space does not change.
一方、液晶空間の液晶分子が追従できないような高い周波数の交流電圧を印加すると、液晶分子が厚み方向と垂直な方向に配向しつつ振動して、界面を含む液晶空間の応力状態が最低となるような配向状態に移行する。すなわち、細孔の最大幅方向に長軸方向を揃えて、液晶空間の液晶分子に追従して内壁面液晶分子が配向する状態(図3参照)となる。そして、結果的に、細孔の横断方向に液晶分子を繋ぎ合わせて、内壁面の厚み方向に配向した液晶分子によってアンカーされた配向状態が形成される。 On the other hand, when an AC voltage with a high frequency that cannot be followed by liquid crystal molecules in the liquid crystal space is applied, the liquid crystal molecules vibrate while being aligned in a direction perpendicular to the thickness direction, and the stress state of the liquid crystal space including the interface is minimized. It shifts to such an orientation state. That is, the inner wall surface liquid crystal molecules are aligned following the liquid crystal molecules in the liquid crystal space with the major axis direction aligned with the maximum width direction of the pores (see FIG. 3). As a result, the liquid crystal molecules are connected in the transverse direction of the pores, and an alignment state anchored by the liquid crystal molecules aligned in the thickness direction of the inner wall surface is formed.
この配向状態もまた、界面を含めた液晶空間の液晶分子間に、別の配位へ向かうようなストレスを発生することなく形成されているので、一対の電極間の電圧を解除しても配向状態がそのまま保持される。従って、温度上昇や外乱電圧にも抵抗して、液晶空間によって表示される階調が変化しない。 This alignment state is also formed between the liquid crystal molecules in the liquid crystal space including the interface without generating a stress toward another coordination, so that the alignment is achieved even if the voltage between the pair of electrodes is released. The state is maintained as it is. Therefore, the gradation displayed by the liquid crystal space does not change, resisting temperature rise and disturbance voltage.
以下、本発明の一実施形態である液晶表示装置100について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の液晶装置は、以下に説明する実施形態の構成部材とその配置とには限定されず、構成部材の一部または全部を同等な機能の別の構成部材によって置き換えた種々の実施形態として実施可能である。例えば、液晶表示装置100とは電極配置や駆動回路が異なる液晶表示装置、電光掲示板、サインボード、画素表示を行わないセグメント表示装置、書き込みヘッドを通過して一方向走査書き込みを行う電子ペーパー、交流電界ペンで書き込みを行う電子黒板等である。
Hereinafter, a liquid
また、液晶表示装置100は、バックライトで透過照明を行う透過型装置であるが、本発明は、反射電極を配置した反射型や半透過型の装置として実施してもよい。
The liquid
また、液晶表示装置100は、偏光板を組み合わせて液晶層の複屈折率の変化に応じた階調の表示を行うが、偏光板を使用しないで、液晶分子の配向状態の違いによる液晶空間の見かけの濃淡差を利用して表示を行ってもよい。
In addition, the liquid
なお、特許文献1に示される液晶装置の一般的な構造、一般的な製造方法等については、本発明の趣旨と隔たりがあるので、一部図示を省略して詳細な説明も省略する。 Note that the general structure and the general manufacturing method of the liquid crystal device disclosed in Patent Document 1 are different from the gist of the present invention, and therefore some illustrations are omitted and detailed description is also omitted.
<液晶表示装置>
図1は本実施形態の液晶表示装置における断面構成の説明図、図2は交流電圧駆動の説明図、図3は高周波数の交流電圧信号印加時の配向状態の説明図、図4は低周波数の交流電圧印加時の配向状態の説明図である。本実施形態の液晶表示装置100は、ドットマトリクスを用いて白黒二階調の画像表示を行う電子掲示板である。
<Liquid crystal display device>
FIG. 1 is an explanatory diagram of a cross-sectional configuration of the liquid crystal display device of the present embodiment, FIG. 2 is an explanatory diagram of AC voltage driving, FIG. It is explanatory drawing of the orientation state at the time of applying an alternating voltage. The liquid
図1に示すように、本実施形態の液晶表示装置100は、透明な後方基板1と透明な前方基板2との間に、多数の細孔9が形成された中間層3を挟み込んで構成される。観察側に配置された前方基板2の内側面には透明な共通電極9が形成されている。
As shown in FIG. 1, the liquid
一方、照明側の後方基板1の内側面には画素11、14ごとの表示電極12、15が形成され、表示電極12、15下の層間絶縁層7には、スイッチング素子13、16が形成されている。共通電極9および表示電極12、15は、液晶8中を細孔6の中心軸方向に電圧を印加するための電極であって、後方基板1および前方基板2の中間層3に対向する表面上に酸化インジウム錫(ITO)薄膜等を真空蒸着、スパッタリングなどで形成し作製する。
On the other hand,
表示電極12の大きさは画素単位に定められ、細孔6の口径は数十nm以上であればよく、複数の細孔6群上に一枚の表示電極12が配置されて、一つの画素を構成する。
The size of the
表示電極12、15およびスイッチング素子13、16はいずれも透明で、後方基板1の外側に配置された不図示のバックライトによる照明を妨げない。後方基板1と前方基板2のうち少なくとも1方は光透過性を有するガラス、或いはポリカーボネイト、アクリル(PMMA)等の透明プラスチック基板である。
The
中間層3は、アルミニウム蒸着薄膜から形成され、ハニカム構造に似た隔壁で仕切られて中間層3を貫通する細孔6を有する。画素11、14に対しては、それぞれ複数の細孔6が割り当てられ、細孔6内の空間には液晶8が充填されている。制御部20は、スイッチング素子13、16を制御して、共通電極9と表示電極12、15との間に所定の交流電圧信号を印加することにより、細孔6内の液晶8の配行状態をチルト(TILT)配向状態とプレーナ(PLANAR)配向状態との間で2通りに変化させる。
The intermediate layer 3 is formed of an aluminum vapor-deposited thin film, and has
後方基板1の外側面には、偏光板4が重ねられ、前方基板2の外面には、偏光板5が重ねられている。偏光板4、5は、細孔6内の液晶8の配行状態がチルト配向状態の場合とプレーナ配向状態の場合とで最大のコントラストを形成するように、相互の偏光面の傾きを設定してある。
A polarizing plate 4 is overlaid on the outer surface of the rear substrate 1, and a polarizing plate 5 is overlaid on the outer surface of the
図1を参照して、図2に示すように、制御部20は、共通電極9と表示電極12、15との間に低い周波数の交流電圧信号を印加することにより、細孔6内の液晶8をチルト配向状態とする。また、高い周波数の交流電圧信号を印加することにより、細孔6内の液晶8をプレーナ配向状態とする。
Referring to FIG. 1, as shown in FIG. 2, the
図3に示すように、プレーナ配向状態は、細孔6の内壁面付近の一部の液晶分子が概ね細孔6の長軸方向に配向し、それ以外の液晶分子が概ね細孔6の長軸方向に対し垂直に配向する状態である。そして、プレーナ配向状態に対して、液晶分子の長軸が細孔6の中心軸方向に沿うような電界をある閾値以上の強度で与えると、図4に示すチルト配向状態に移行し、電界の印加を止めてもチルト配向状態を維持する。
As shown in FIG. 3, in the planar alignment state, a part of the liquid crystal molecules near the inner wall surface of the
図4に示すように、チルト配向状態は、細孔6内の液晶分子の全てが概ね細孔6の長軸方向に配向する状態である。そして、チルト配向状態に対して、液晶分子が回転して追従できないような高い周波数の交流電圧信号を印加すると、液晶分子の長軸方向を細孔6の中心軸方向に直行させるような電界をある閾値以上の強度で与えた場合と同様に、図3のプレーナ配向状態に移行し、電界の印加を止めてもプレーナ配向状態を維持する。
As shown in FIG. 4, the tilt alignment state is a state in which all the liquid crystal molecules in the
本実施形態において、細孔6の断面形状は、円形および楕円形、或いは3つ角部を備えた三角形、4つ以上の角部を備えた、即ち対角線を有する正方形状や六角形状を有している。
In the present embodiment, the cross-sectional shape of the
複数の細孔6(単一でもよい)は、後方基板1と前方基板2の間隙に挟持された中間層3を基板面垂直方向に貫通しており、細孔6の内壁面には、特徴的な水平配向処理が施されている。水平配向処理とは、液晶分子が内壁面の法線ベクトルに対して常に垂直、すなわち、液晶分子が内壁面に沿って寝るだけで、その長軸方向が360度のうちどこにも限定されないという条件を表す。例えば、通常の液晶表示装置の基板面に施される配向層から、液晶分子の長軸方向を拘束するためのラビング処理を省略したような界面条件である。このような配向処理がなされていれば、ネマチック液晶であれば、特に種類を限定することなく、図3、図4に示す双安定状態が得られる。
The plurality of pores 6 (may be single) penetrate the intermediate layer 3 sandwiched between the gaps between the rear substrate 1 and the
そして、これら2つの配向状態では、液晶分子の配向状態が大きく変化するので、液晶8自体でも透過率や反射率に違いが生じているが、偏光面の交差角度を適正に設定した偏光板4、5を重ねることにより、2つの配向状態における複屈折率差を利用したさらに高いコントラストの表示が可能となる。2つの配向状態のどちらを遮光/透光に割り当てるかは、偏光板4、5の偏光面の交差角度によって任意に設定できる。
In these two alignment states, since the alignment state of the liquid crystal molecules changes greatly, the
本実施形態の液晶表示装置100では、このように、一時的な電界の印加によって、配向角が異なり、光の透過率が異なる二つの安定状態間を行き来することができる。そのため電界を与え続けずに、画素11、14に所望の透過率を持続させることができ、消費電力の低い液晶表示装置として利用できる。言い換えれば、スイッチング時以外に電圧を印加する必要がなく消費電力の低い液晶表示装置として利用される。
In the liquid
<中間層の製造方法>
図5は正方形断面の細孔を有する中間層の製造方法の説明図、図6は別の断面形状の細孔の作製方法の説明図である。図5中、(a)は突起の配置、(b)は陽極酸化による細孔の成長過程である。本実施形態の液晶表示装置100は、後方基板1上に積層したアルミニウム薄膜を、非特許文献1に開示されている技術に基づき加工して細孔6を作製する。
<Method for producing intermediate layer>
FIG. 5 is an explanatory diagram of a method for producing an intermediate layer having pores having a square cross section, and FIG. 6 is an explanatory diagram of a method for producing pores having another cross sectional shape. In FIG. 5, (a) shows the arrangement of protrusions, and (b) shows the growth process of pores by anodic oxidation. In the liquid
図5の(a)に示すように、まず、電子ビームリソグラフィ技術を用いて、突起41を配列させた炭化シリコンSiCモールド40を作成する。突起41の配列の仕方は、作成する細孔6の断面形状によって決まる。正方形の細孔を作成したい場合は、突起41を四角格子を形成するように配列させる。
As shown in FIG. 5A, first, a silicon carbide SiC mold 40 in which the
最終的に作成される細孔6の形状は、突起41を母点としたボロノイ(Voronoi)図形42とほぼ一致する。ボロノイ図形42とは、複数の母点があった場合に、ある領域に含まれる任意の点に最も近い母点が、その領域に含まれる母点であるという領域を示す図形である。突起41は、細孔6の生成の開始点をも示している。
The shape of the
なお、図6の(a)に示すように、六角形の細孔6を作成する場合は、突起41が六角格子を作成するように配列される。また、図6の(b)に示すように、三角形の細孔6を作成する場合は、突起41が三角格子を形成するように配列される。
In addition, as shown to (a) of FIG. 6, when producing the
次に、このような突起41を配列させたSiCモールド40を、アルミニウム薄膜を形成した後方基板1の表面に油圧を用いて1600kg/cm2の圧力で押し付ける。この操作によって、アルミニウム薄膜の表面上には、図5の(b)に示すように、SiCモールド40上の突起41による微小な凹み51の配列が形成される。
Next, the SiC mold 40 in which the
次に、後方基板1のアルミニウム薄膜を、定電圧条件で5重量%のシュウ酸または燐酸を用いて陽極酸化処理する。このような陽極酸化処理を行うと、最初は凹み51において最も陽極酸化の速度が大きいため、すなわちアルミニウムの溶出速度が大きいため、細孔6は凹み51を中心に次第に外側へ成長する。
Next, the aluminum thin film of the rear substrate 1 is anodized using 5% by weight of oxalic acid or phosphoric acid under constant voltage conditions. When such an anodic oxidation treatment is performed, initially, the anodic oxidation rate is the highest in the
従って、陽極酸化処理を始めてすぐの段階では、細孔6の断面形状は円形である。さらに、この後、陽極酸化が進むと、細孔同士が接近し、細孔同士の距離が近い場合にはアルミニウムイオンの溶出速度が小さいため、細孔6の成長が抑えられることから、細孔6の断面形状は徐々にボロノイ図形52に近くなってきて、細孔6が作成される。
Therefore, the cross-sectional shape of the
図5の(b)は、断面形状が正方形の細孔6を形成する場合において、徐々に細孔6が大きくなっていく様子を示す図である。同図において、凹み51は、SiCモールド40(a)の押し付けによってアルミニウム薄膜表面に転写される。細孔6は、最初に作成された凹み51を母点として、ボロノイ図形52に向かって矢印に従って徐々に成長する。そして、細孔6は、凹み51から上記方法により中間層3に単一または複数の細孔6を貫通させる。
FIG. 5B is a diagram illustrating a state in which the
アルミニウム薄膜を陽極酸化法によって処理するので、中間層3は酸化アルミ(アルミナ)に変化している(少なくとも内壁面・基板表面は確実に)。アルミナは絶縁性を有するので共通電極9と表示電極12、15とを絶縁するための絶縁層は不用である。
Since the aluminum thin film is processed by the anodic oxidation method, the intermediate layer 3 is changed to aluminum oxide (alumina) (at least the inner wall surface and the substrate surface are sure). Since alumina has an insulating property, an insulating layer for insulating the common electrode 9 and the
そして、隔壁の中心に残ったアルミニウムによって細孔6は相互に電界絶縁されているので、隣接する表示電極12、15の境界部分で電界漏れによるにじみを生じない。
Since the
単一組成のアルミニウム薄膜の代わりに、後方基板1に対し垂直方向に組成比が変調するアルミニウム合金基板を用いると、合金の組成比の変化に比例して電気抵抗値や酸に対する耐性が変化するために、陽極酸化処理により生じる細孔6の径の広がり度合いが変化し、中心軸方向に径が線形に増加もしくは減少するテーパ形状(錐状)の細孔6を作成できる。そして、後述するように、細孔6をテーパ形状に形成することにより、細孔6内のプレーナ配向状態を安定化することができる。
If an aluminum alloy substrate whose composition ratio is modulated in a direction perpendicular to the rear substrate 1 is used instead of a single composition aluminum thin film, the electrical resistance value and resistance to acid change in proportion to the change in the alloy composition ratio. For this reason, the degree of expansion of the diameter of the
膜厚方向で組成比が変化する合金薄膜は、2つのスパッタリングターゲットを配置したスパッタ蒸着装置を用いて、成膜過程で2つのスパッタリングターゲットのバイアス電圧バランスを変化させることによって形成できる。合金に利用するスパッタリングターゲットの金属種はTi,Zr,Hf,Nb,Ta,Mo、Wのうちいずれでもよい。また、組成比の変化度合いを調節することで、所望のテーパ角度を得ることができる。 An alloy thin film whose composition ratio changes in the film thickness direction can be formed by changing the bias voltage balance between the two sputtering targets in the film forming process using a sputtering deposition apparatus in which two sputtering targets are arranged. The metal species of the sputtering target used for the alloy may be any of Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, and W. Moreover, a desired taper angle can be obtained by adjusting the degree of change in the composition ratio.
次に、細孔6内に水平配向処理剤を充填し、細孔6の内壁面に水平配向処理を施す。なお、水平配向処理剤としては、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸LP64(東レ(株)社製)のNMP(Nメチルピロリドン)とnBC(nブチルセロソルブ)を2:1の割合で混合した溶液にLP64を1.0重量%となるよう調整したものを用いる。その後、細孔6内に液晶8を充填し、表面に共通電極9(図1)を作成した前方基板2を配置して後方基板1上の中間層3を狭持することにより、液晶表示装置100が形成される。
Next, the horizontal alignment treatment agent is filled into the
また、液晶8としては、2周波ネマチック液晶材料を充填する。2周波ネマチック液晶材料は、低周波電界の下では誘電異方性が正であり、高周波電界の下では負であるような材料である。
The
例えば、2周波ネマチック液晶材料であるTX2A液晶は、6KHzにクロスオーバー周波数を有しており、図1の共通電極9と表示電極12、15とによって、6KHzより低い周波数の交流電圧をある閾値以上の電圧で印加すると、正の誘電異方性により、液晶8は、細孔6の中心軸に沿って配向しようとするため、プレーナ配向状態にあればチルト配向状態に転移する。
For example, TX2A liquid crystal, which is a two-frequency nematic liquid crystal material, has a crossover frequency of 6 KHz, and the common electrode 9 and
また、6KHzよりも高い周波数の交流電圧をある閾値以上の電圧で印加すると、負の誘電異方性により、液晶8は、細孔6の中心軸に直行するように配向しようとするため、チルト配向状態にあればプレーナ配向状態に転移する。
In addition, when an AC voltage having a frequency higher than 6 KHz is applied at a voltage higher than a certain threshold, the
すなわち、どちらのスイッチングにも交流電界が必要である。プレーナ配向状態→チルト配向状態では、液晶分子が電界方向に沿う(=正の誘電異方性をもつ)必要があり、チルト配向状態→プレーナ配向状態では、液晶分子が電界方向に対し直行する(=負の誘電異方性をもつ)必要がある。 That is, an AC electric field is required for both switching operations. In the planar alignment state → tilt alignment state, the liquid crystal molecules must be along the electric field direction (= positive dielectric anisotropy), and in the tilt alignment state → planar alignment state, the liquid crystal molecules are orthogonal to the electric field direction ( = Has negative dielectric anisotropy).
そこで、プレーナ配向状態→チルト配向状態では、2周波駆動液晶が正の誘電異方性をもつ6kHz以下の交流電界を印加し、チルト配向状態→プレーナ配向状態では、負の誘電異方性をもつ6kHz以上の交流電界を印加する。 Therefore, in the planar alignment state → tilt alignment state, an AC electric field of 6 kHz or less having a positive dielectric anisotropy is applied to the two-frequency driving liquid crystal, and in the tilt alignment state → planar alignment state, it has a negative dielectric anisotropy. An AC electric field of 6 kHz or more is applied.
<配向状態の安定性>
図7はプレーナ配向状態からの電圧駆動の線図、図8は3.0e6[V/m]駆動による配向状態の変化の説明図、図9は4.0e6[V/m]駆動による配向状態の変化の説明図、図10はチルト配向状態からの電圧駆動の線図、図11は1.0e7[V/m]駆動による配向状態の変化の説明図、図12は1.1e7[V/m]駆動による配向状態の変化の説明図、図13は細孔の開口径と配向状態の関係の線図、図14は細孔の開口径を異ならせたプレーナ配向状態からの電圧駆動の線図、図15は断面形状が正方形の細孔におけるプレーナ配向状態の説明図、図16は断面形状が円形の細孔におけるプレーナ配向状態の説明図、図17は断面形状が長方形およびひし形の細孔におけるプレーナ配向状態の説明図、図18は断面形状が正三角形の細孔におけるプレーナ配向状態の説明図、図19は断面形状が底辺/高さ比を異ならせた三角形の細孔におけるプレーナ配向状態の説明図、図20は不安定なプレーナ配向状態の説明図である。
<Stability of alignment state>
FIG. 7 is a diagram of voltage drive from the planar alignment state, FIG. 8 is an explanatory diagram of changes in alignment state due to 3.0e6 [V / m] drive, and FIG. 9 is an alignment state due to 4.0e6 [V / m] drive. FIG. 10 is a diagram of voltage drive from the tilt alignment state, FIG. 11 is an explanatory diagram of the change in alignment state by 1.0e7 [V / m] drive, and FIG. 12 is 1.1e7 [V / m] An explanatory diagram of changes in the orientation state due to driving, FIG. 13 is a diagram of the relationship between the aperture diameter of the pores and the orientation state, and FIG. 14 is a voltage drive line from the planar orientation state where the aperture diameters of the pores are different. 15 is an explanatory diagram of a planar orientation state in a pore having a square cross-sectional shape, FIG. 16 is an explanatory diagram of a planar orientation state in a pore having a circular cross-sectional shape, and FIG. 17 is a pore having a rectangular and rhombus cross-sectional shape. FIG. 18 is an explanatory view of the planar alignment state in FIG. FIG. 19 is an explanatory diagram of a planar orientation state in a triangular pore, FIG. 19 is an explanatory diagram of a planar orientation state in a triangular pore whose cross-sectional shape is different from the base / height ratio, and FIG. 20 is an explanatory diagram of an unstable planar orientation state. FIG.
上述のように製作された液晶表示装置100の配向特性やスイッチング特性に関して、連続体理論に基づいた液晶配向の数値計算シミュレーションによる検討の結果について説明する。連続体理論とは、Landau−de Gennesの自由エネルギーやFrankの自由エネルギーと言った液晶分子の集合体(=ダイレクタ)の配向状態と液晶層のエネルギーとの間の関係式による理論であって、これらの式と、弾性定数やランダウパラメータといった実験で得られる液晶のマクロ物性を利用して液晶相の動的挙動を計算できる。
Regarding the alignment characteristics and switching characteristics of the liquid
なお、この数値計算シミュレーションによる検討では、細孔6の断面形状を円形、細孔6の内壁面の水平配向特性におけるプレチルト角を15°として、頂角30°のテーパ形状を持つ細孔6をモデル化した。また、実施の形態である2周波ネマチック液晶の駆動をモデル化するために、プレーナ配向状態からチルト配向状態への転移については、正の誘電異方性を持つ7CBネマチック液晶を対象として計算した。チルト配向状態からプレーナ配向状態への転移については、負の誘電異方性をもつMBBAネマチック液晶を対象として計算した。つまり、プレーナ配向状態→チルト配向状態のシミュレーション計算では、誘電異方性が正の7CB液晶を、チルト配向状態→プレーナ配向状態のシミュレーション計算では、電異方性が負のMBBA液晶を対象として、スイッチングを確認している。印加電界はどちらも同じ極性で、誘電異方性が逆である。
In this numerical simulation simulation, the
まず、プレーナ配向からチルト配向へのスイッチングについて説明する。図7〜図9は、細孔6内のプレーナ配向状態の液晶8に対し、共通電極9と表示電極12とを用いて、中間層3の厚み方向に電界をかけた際の液晶分子の配向角変化を示す図である。ここで、配向角とは、液晶分子の長軸と細孔の長軸とのなす角の平均値を指す。
First, switching from planar alignment to tilt alignment will be described. 7 to 9 show the alignment of liquid crystal molecules when an electric field is applied in the thickness direction of the intermediate layer 3 using the common electrode 9 and the
図7に示すように、電界強度が3.0e6[V/m]の電界を印加した場合は、配向角は65°から20°付近まで下がるが、定常に達した後に電界の印加を解除(×)すると、元の65°まで上昇してプレーナ配向状態に戻る。 As shown in FIG. 7, when an electric field having an electric field strength of 3.0e6 [V / m] is applied, the orientation angle decreases from 65 ° to around 20 °, but the application of the electric field is canceled after reaching a steady state ( X), it rises to the original 65 ° and returns to the planar alignment state.
3.0e6[V/m]の電界を印加した細孔6の断面内における液晶分子の配向分布のシミュレーション結果を図8に示す。図8の(a)は電界印加前のプレーナ配向状態、(b)は電界印加中の定常状態、(c)は電界解除後の定常状態である。
FIG. 8 shows a simulation result of the orientation distribution of liquid crystal molecules in the cross section of the
一方、電界強度が4.0e6[V/m]の場合は、図7に示すように、配向角が5°付近まで大きく下がり、電界の印加を解除(×)しても元に戻らず、10°付近で定常となりチルト配向状態に転移する。 On the other hand, when the electric field strength is 4.0e6 [V / m], as shown in FIG. 7, the orientation angle greatly decreases to around 5 °, and even if the application of the electric field is canceled (x), it does not return to the original state. It becomes steady at around 10 ° and transitions to a tilt alignment state.
4.0e6[V/m]の電界を印加した細孔6の断面内における液晶分子の配向分布のシミュレーション結果を図9に示す。図9の(a)は電界印加前のプレーナ配向状態、(b)は電界印加中の定常状態、(c)は電界解除後の定常状態である。
FIG. 9 shows a simulation result of the orientation distribution of the liquid crystal molecules in the cross section of the
次に、チルト配向からプレーナ配向へのスイッチングについて説明する。図10〜図12は、細孔6内のチルト配向状態の液晶8に対して、共通電極9と表示電極12とを用いて、中間層3の厚み方向に交流電界をかけた際の液晶分子の配向角変化をシミュレーションした結果である。
Next, switching from tilt alignment to planar alignment will be described. 10 to 12 show liquid crystal molecules when an AC electric field is applied in the thickness direction of the intermediate layer 3 using the common electrode 9 and the
図10に示すように、電界強度が1.0e7[V/m]の電界を印加した場合は、配向角は10°から75°付近まで上昇するが、定常に達した後に電界の印加を解除(×)すると、元の10°まで下がってチルト配向状態に戻る。 As shown in FIG. 10, when an electric field having an electric field strength of 1.0e7 [V / m] is applied, the orientation angle increases from 10 ° to near 75 °, but the application of the electric field is canceled after reaching a steady state. Then, (x), the tilt is lowered to the original 10 ° to return to the tilt alignment state.
1.0e7[V/m]の電界を印加した細孔6の断面内における液晶分子の配向分布のシミュレーション結果を図11に示す。図11の(a)は電界印加前のプレーナ配向状態、(b)は電界印加中の定常状態、(c)は電界解除後の定常状態である。
FIG. 11 shows a simulation result of the orientation distribution of liquid crystal molecules in the cross section of the
一方、電界強度が1.1e7[V/m]の場合は、図12に示すように、配向角が90°付近まで大きく上がり、電界の印加を解除(×)しても元に戻らず、65°付近で定常となる。つまり、チルト配向状態からプレーナ配向状態に転移したことになる。 On the other hand, when the electric field strength is 1.1e7 [V / m], as shown in FIG. 12, the orientation angle greatly increases to near 90 °, and it does not return even when the application of the electric field is canceled (x). It becomes steady around 65 °. That is, the tilt alignment state is shifted to the planar alignment state.
以上により、電界の周波数によって誘電異方性の符合が変化する2周波ネマチック液晶を利用して、中間層3の厚み方向に電圧を印加する本実施形態の共通電極9と表示電極12とによって、細孔6内の液晶8をプレーナ配向状態とチルト配向状態との間でスイッチングできることが確認された。
As described above, the common electrode 9 and the
なお、シミュレーション計算では、細孔6の直径1000nmの場合を示したが、プレーナ配向状態とチルト配向状態との間のスイッチングは、この直径に限定されるものではない。図13には細孔の直径とスイッチング配向角との関係が示され、図14には細孔の直径を500nmとした場合のプレーナ配向状態からチルト配向状態へのスイッチング特性が示される。
In the simulation calculation, the case where the diameter of the
図13に示すように、細孔6の直径を100nm〜10μmの範囲で変化させても、プレーナ配向状態、チルト配向状態それぞれの配向角はほぼ一定である。
As shown in FIG. 13, even when the diameter of the
一方、図7に示す直径1000nmの場合に比較して、図14に示す直径500nmの場合は、スイッチングに要する電界強度が増し、スイッチングに要する時間は大幅に短縮される。何故なら、細孔6の口径が小さくなるほど、内壁面による液晶分子の拘束力が大きくなるので、配向状態を変化させるにはより大きな電界が必要となる。そして、応答速度が高まる原因は、電界が強くなった事と、もう一つは電界を解除した後に定常に至るまでの応答が、細孔6の口径が小さくなるほど速い点とにある。
On the other hand, in the case of the diameter of 500 nm shown in FIG. 14 as compared with the case of the diameter of 1000 nm shown in FIG. 7, the electric field intensity required for switching increases and the time required for switching is greatly shortened. This is because, as the diameter of the
以上により、透過率(中間層3の厚み)を変えずに、細孔6の直径を選択することによって、所望の閾値電界及びスイッチングスピードを得ることができる。
As described above, a desired threshold electric field and switching speed can be obtained by selecting the diameter of the
また、上記のシミュレーション計算では、細孔6の断面形状が真円の場合を示したが、プレーナ配向状態とチルト配向状態との間のスイッチングは、真円の断面形状には限定されない。図15には細孔の断面形状が正方形の場合、図16には細孔の断面形状が楕円形の場合、図17には細孔の断面形状が長方形およびひし形の場合、図18、図19には細孔の断面形状が三角形の場合について、それぞれのシミュレーション結果が示される。
Further, the above simulation calculation shows a case where the cross-sectional shape of the
図8に示すように、細孔6の断面形状が真円の場合はプレーナ配向状態の断面面内方向は定まらないが、細孔6の断面形状が正方形の場合は、図17に示すように、プレーナ配向状態の断面面内方向は、対向する辺と直角な2方向に限定される。
As shown in FIG. 8, when the cross-sectional shape of the
また、プレーナ配向状態の断面面内方向が複数通りある円形、正方形に対して、アスペクト比(長軸/短軸比)を1としない楕円形、長方形、ひし形の断面形状では、図16、図17に示すように、プレーナ配向状態の断面面内方向を1方向に限定できる。図16に示すように、細孔6の断面形状が楕円形の場合、プレーナ配向状態の断面面内方向は長軸方向となる。図17の(a)に示すように、細孔6の断面形状が長方形の場合、プレーナ配向状態の断面面内方向は長辺方向となる。図17の(b)に示すように、細孔6の断面形状がひし形の場合、プレーナ配向状態の断面面内方向は長い対角線の方向となる。
Also, in the case of an elliptical, rectangular, or rhombus cross-sectional shape in which the aspect ratio (major axis / minor axis ratio) is not 1 with respect to a circle or square having a plurality of in-plane directions in the planar alignment state, FIG. As shown in FIG. 17, the in-plane direction in the planar alignment state can be limited to one direction. As shown in FIG. 16, when the cross-sectional shape of the
なお、アスペクト比は、長方形の長辺と短辺との比、楕円の長軸と短軸の比を表しており、陽極酸化法による細孔6の形成において、突起の縦方向の間隔と横方向の間隔とをずらせば、アスペクト比が1ではない細孔6が形成される。
The aspect ratio represents the ratio of the long side to the short side of the rectangle and the ratio of the long axis to the short axis of the ellipse. In the formation of the
一方、正三角形の場合は、図18に示すように、中央にディスクリネーションが生じることで、コーナーごとの3つの配向方向が共存した状態を得ることができる。さらに三角形のアスペクト比を変えることで、図19に示すように、3つの配向方向の共存のバランスを変えることができる。 On the other hand, in the case of an equilateral triangle, as shown in FIG. 18, the disclination is generated at the center, so that a state in which three orientation directions for each corner coexist can be obtained. Further, by changing the aspect ratio of the triangle, the balance of coexistence of the three orientation directions can be changed as shown in FIG.
以上により、プレーナ配向の様々な面内配向状態を得るために、細孔6の断面形状を円形や楕円形、多角形等、任意に選択できる。
As described above, in order to obtain various in-plane alignment states of the planar alignment, the cross-sectional shape of the
また、上記のシミュレーション計算では、細孔6のテーパ形状を頂角30°の錐状としていたが、プレーナ配向状態とチルト配向状態との間のスイッチングは、頂角30°の錐状のテーパ形状には限定されない。
Further, in the above simulation calculation, the tapered shape of the
ただし、頂角が0°の完全な柱状である場合、チルト配向からプレーナ配向へのスイッチングの際に、図20に示すように、全ての液晶分子が同一方向に回転する方向に付勢された状態を取り得る可能性が少し高まる。この場合、電界の印加を解除すると、全ての液晶分子が同一方向に回転して、元のチルト配向に戻ってしまう。そのため、細孔6には有限の頂角を与えることが望ましい。 However, in the case of a complete columnar shape with an apex angle of 0 °, when switching from tilt alignment to planar alignment, as shown in FIG. 20, all liquid crystal molecules were biased in the direction of rotation in the same direction. The possibility of taking a state increases a little. In this case, when the application of the electric field is released, all the liquid crystal molecules rotate in the same direction and return to the original tilt alignment. Therefore, it is desirable to give the pore 6 a finite apex angle.
<比較例の細孔>
図21は比較例の細孔における液晶の擬似プレーナ配向状態の説明図、図22は比較例の細孔における液晶の擬似チルト配向状態の説明図である。
<Pore of Comparative Example>
FIG. 21 is an explanatory diagram of the pseudo planar alignment state of the liquid crystal in the pore of the comparative example, and FIG. 22 is an explanatory diagram of the pseudo tilt alignment state of the liquid crystal in the pore of the comparative example.
図21に示すように、特許文献1に示される中間層のキャビティ(細孔)6Dは、内壁面6Eから液晶分子が垂直に起立するような配向処理が内壁面6Eに施されている。従って、円筒形のキャビティ6D内の液晶分子は、キャビティ6Dの内壁面6Eに近づくほど、キャビティ6D断面の半径方向に配向し、キャビティ6Dの中心軸に近づくほどキャビティ6Dの中心軸に沿うように配向する。このような擬似プレーナ配向状態に、キャビティ6Dの中心軸方向の電界を与えると、液晶分子が正の誘電異方性を持つ場合には、図22に示すように、多くの液晶分子がキャビティ6Dの中心軸に沿うように配向して擬似チルト配向状態となり、画素の透過率が変化する。
As shown in FIG. 21, the cavity (pore) 6D of the intermediate layer disclosed in Patent Document 1 is subjected to an alignment process on the
しかし、図22に示す擬似チルト配向状態は、図21に示す擬似プレーナ配向状態へ向かって戻ろうとする液晶分子を電界で付勢して、擬似チルト配向状態に保持しているので、電界を解除すると、速やかに擬似プレーナ配向状態に復帰する。つまり、擬似チルト配向状態による所望の透過率を持続させるためには、キャビティ6D内に軸方向の電界を与え続けなければならず、消費電力が大きいという問題がある。
However, the pseudo-tilt alignment state shown in FIG. 22 releases the electric field because the liquid crystal molecules trying to return to the pseudo-planar alignment state shown in FIG. Then, the pseudo planar alignment state is quickly restored. That is, in order to maintain the desired transmittance in the pseudo tilt alignment state, an axial electric field must be continuously applied to the
<発明との対応>
本実施形態の液晶表示装置100は、多数の細孔6を有する中間層3と、中間層3を挟んで配置された一対の後方基板1、前方基板2と、中間層3の厚み方向に対向して細孔6内の空間に電界を形成する共通電極9、表示電極12と、細孔6に充填された液晶とを備える。そして、細孔6の内壁面は、細孔6の内壁面に沿って液晶分子の長軸方向を回転可能としつつ液晶分子を内壁面に拘束する表面性状を有し、共通電極9、表示電極12に交流電圧信号を印加して、細孔6内の空間に中間層3の厚み方向の交流電界を形成する制御部20を備える。
<Correspondence with Invention>
The liquid
従って、細孔6内の空間では、界面の液晶分子が細孔6の内壁面に吸着されて側部を内壁面に沿わせており、液晶分子が内壁面に寝た状態のまま、共通電極9、表示電極12間の電圧極性に応答して長軸方向を360度回転できる。そして、細孔6内の液晶空間では、内壁面で寝た界面の液晶分子に繋がる液晶分子が界面の液晶分子を引き摺って回転させて、その長軸方向を制御している。
Therefore, in the space in the
従って、共通電極9、表示電極12に直流電圧や低い周波数の交流電圧を印加した場合、細孔6内の液晶空間には、電圧極性に応答して中間層3の厚み方向に向きを揃えた液晶分子の配向状態が形成される。この配向状態は、界面を含めた液晶空間の液晶分子間にストレスを発生することなく形成されているので、共通電極9、表示電極12間の電圧を解除しても配向状態がそのまま保持され、液晶空間によって表示される階調も変化しない。
Therefore, when a DC voltage or a low-frequency AC voltage is applied to the common electrode 9 and the
一方、細孔6内の液晶分子が追従できないような高い周波数の交流電圧を印加すると、細孔6の貫通方向と垂直な方向に配位しつつ、液晶分子が振動して、界面を含めた液晶空間の応力状態が最低となるような方向に相互の位置関係と姿勢を変化させる。これにより、結果的に、液晶分子を細孔6の横断方向に繋ぎ合わせて、細孔6の貫通方向に配位した内壁面の液晶分子によって錨付けされた配向状態が形成される。この配向状態もまた、界面を含めた液晶空間の液晶分子間に、別の配位へ向かうようなストレスを発生することなく形成されているので、共通電極9、表示電極12間の電圧を解除しても配向状態がそのまま保持され、液晶空間によって表示される階調も変化しない。
On the other hand, when an AC voltage having a high frequency that the liquid crystal molecules in the
本実施形態の液晶表示装置100は、制御部20が、交流電圧信号を印加した後に共通電極9、表示電極12の電位差を等しくする。従って、次回の書き込みまで電力消費無し、電圧保持無しで、画素の表示階調を維持できる。
In the liquid
本実施形態の液晶表示装置100は、制御部20が、6kHzを越える周波数の交流電圧信号と、6kHzに満たない周波数の交流電圧信号とを共通電極9、表示電極12に印加する。従って、6kHzを越える周波数の交流電圧信号によるプレーナ配向状態の階調と、6kHzに満たない周波数の交流電圧信号によるチルト配向状態の階調とを画素11に表示できる。
In the liquid
また、直流電圧を用いた場合、プレーナ配向状態とチルト配向状態とのスイッチングにおいて、どちらか一方向のスイッチングには必ず細孔6の横断方向の電界を発生させる必要があるが、本発明では交流電圧信号の周波数だけでプレーナ配向状態とチルト配向状態とのスイッチングを行うので、細孔6の横断方向の電界を発生するための横断方向に対向させた一対の電極、その配線、そのドライバ、その信号回路等が不要である。
In addition, when a DC voltage is used, in switching between the planar alignment state and the tilt alignment state, it is necessary to always generate an electric field in the transverse direction of the
また、細孔6内の液晶8に交流電圧信号を印加するので、直流電圧の場合に比べ、交流電界による液晶分子の回転と振動とによって液晶8が攪拌され、液晶8中の局所的な液晶分子の反転、傾き、密度差、応力状態等を高度に除去した安定性の高い配向状態が得られる。
In addition, since an AC voltage signal is applied to the
本実施形態の液晶表示装置100は、多数の細孔6が形成された中間層3と、中間層3を挟んで配置された一対の後方基板1、前方基板2と、細孔6に充填された液晶8とを備える。そして、細孔6の内壁面は、細孔6の内壁面に沿って液晶分子の長軸方向を回転可能としつつ液晶分子を内壁面に拘束する表面性状を有する。
The liquid
従って、細孔6内の液晶8がプレーナ配向状態とチルト配向状態とで安定して、電界を解除しても画素11の階調表示が維持される。これにより、画素表示のメモリ性を活用した種々の実施形態、例えば、共通電極9、表示電極12の代わりに、細孔6の液晶8に中間層3の厚み方向の電界を印加する電極を偏光板4、5の外側に配置して、画素11、14と相対移動させつつ階調書き込みを行う実施形態も可能である。
Therefore, the
本実施形態の液晶表示装置100は、細孔6が、円形、楕円形、または多角形の開口を有して、中間層3を厚み方向に貫通している。従って、細孔6は、本実施形態で説明した金属以外の材料、陽極酸化法以外の各種方法、例えば、感光性アクリル樹脂を用いた紫外線によるパターン露光によって、画素ごとの液晶空間を仕切る隔壁を形成する方法等によっても作製可能である。
In the liquid
本実施形態の液晶表示装置100における細孔6は、開口の縦横比率を異ならせ、後方基板1の平面の1つの方向に長径方向を揃えて形成されていてもよい。これにより、すべての細孔6の液晶が書き込みに応じた等しい配行方向となり、偏光板4、5を通じた細孔6ごとの階調が等しくなるとともに、観察角が違っても細孔6ごとの階調がばらつかない。
The
本実施形態の液晶表示装置100における細孔6は、観察側の開口面積を反対側の開口面積よりも大きくして、中間層3の厚み方向のテーパ形状を有することが望ましい。テーパ形状によって、図20に示されるような不安定なプレーナ配行状態の発生を回避できるからである。
The
本実施形態の液晶表示装置100は、液晶分子の長軸方向を内壁面に沿って回転可能にしつつ液晶分子を吸着する内壁面を有する細孔6に液晶8を充填し、液晶8に対して細孔6の貫通方向に交流電界を印加している。そして、交流電界の周波数によって細孔6内の液晶分子をチルト配向状態とプレーナ配行状態とに切り換えることにより、液晶8を用いた白黒二階調の表示を行う。
従って、同じ一対の電極を用いて二つの安定な配向状態を形成でき、電界解除後も階調を安定に保持できる。
The liquid
Therefore, two stable alignment states can be formed using the same pair of electrodes, and gradation can be stably maintained even after the electric field is released.
本実施形態の液晶表示装置100は、透明電極が形成された透明基板上に金属薄膜層を形成する中間層3形成工程と、前記金属薄膜層の表面に多数の窪みを形成して陽極酸化処理を行うことにより、前記窪みごとの貫通孔を形成する中間層3成形工程と、前記貫通孔の内壁面に水平配向処理剤を塗布する中間層3処理工程とを備える。従って、パターン露光等の方法に比較してはるかに小さな(サブミクロン)口径の細孔6を形成して、画素11に対する書き込みの応答性や階調表示の安定性(耐久電圧)を高めることができる。
The liquid
1、2 封止基板(後方基板、前方基板)
3 中間層
4、5 偏光板
6 細孔
8 液晶
9、12、15 一対の電極(共通電極、表示電極、表示電極)
13、16 スイッチング素子
20 制御部
100 液晶表示装置
1, 2 Sealing substrate (rear substrate, front substrate)
3 Intermediate layer 4, 5
13, 16
Claims (9)
前記中間層を挟んで配置された一対の封止基板と、
前記中間層の厚み方向に対向して前記細孔内の空間に電界を形成する一対の電極と、
前記細孔に充填された液晶と、を備えた液晶装置において、
前記細孔の内壁面は、前記細孔の内壁面に沿って前記液晶の分子の長軸方向を回転可能としつつ前記液晶分子を前記内壁面に拘束する表面性状を有し、
前記一対の電極に交流電圧信号を印加して、前記細孔内の空間に前記中間層の厚み方向の交流電界を形成する制御手段を備えたことを特徴とする液晶装置。 An intermediate layer having a large number of pores;
A pair of sealing substrates disposed across the intermediate layer;
A pair of electrodes that form an electric field in the space in the pores facing the thickness direction of the intermediate layer;
In a liquid crystal device comprising a liquid crystal filled in the pores,
The inner wall surface of the pore has a surface property that restrains the liquid crystal molecule to the inner wall surface while allowing the major axis direction of the liquid crystal molecule to rotate along the inner wall surface of the pore.
A liquid crystal device comprising: a control unit that applies an AC voltage signal to the pair of electrodes to form an AC electric field in the thickness direction of the intermediate layer in the space in the pore.
前記中間層を挟んで配置された一対の封止基板と、
前記細孔に充填された液晶と、を備えた液晶表示媒体において、
前記細孔の内壁面は、前記細孔の内壁面に沿って前記液晶の分子の長軸方向を回転可能としつつ前記液晶分子を前記内壁面に拘束する表面性状を有することを特徴とする液晶表示媒体。 An intermediate layer in which a large number of pores are formed;
A pair of sealing substrates disposed across the intermediate layer;
In a liquid crystal display medium comprising a liquid crystal filled in the pores,
The inner wall surface of the pore has a surface property that restrains the liquid crystal molecule to the inner wall surface while allowing the major axis direction of the liquid crystal molecule to rotate along the inner wall surface of the pore. Display medium.
前記金属薄膜層の表面に多数の窪みを形成して陽極酸化処理を行うことにより、前記窪みごとの貫通孔を形成する中間層成形工程と、
前記貫通孔の内壁面に水平配向処理剤を塗布する中間層処理工程と、を備えることを特徴とする液晶装置の製造方法。
An intermediate layer forming step of forming a metal thin film layer on a transparent substrate on which a transparent electrode is formed;
An intermediate layer forming step of forming through holes for each of the depressions by forming a number of depressions on the surface of the metal thin film layer and performing anodization treatment;
And an intermediate layer treatment step of applying a horizontal alignment treatment agent to the inner wall surface of the through-hole.
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2005
- 2005-10-21 JP JP2005307889A patent/JP2007114623A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010066767A (en) * | 2008-09-08 | 2010-03-25 | Samsung Electronics Co Ltd | Display device including active type semipermeable element |
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