JP2012194402A - Liquid crystal element and liquid crystal display device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the viewing angle characteristic of a novel liquid crystal element that utilizes transition between two alignment states.SOLUTION: A liquid crystal element includes: a first substrate and a second substrate disposed to face each other; a prism array provided for the first substrate or the second substrate; a first alignment film provided for the first substrate; a second alignment film provided for the second substrate; a liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate; a first polarization plate disposed outside the first substrate; a second polarization plate disposed outside the second substrate; and voltage application means provided for each of the first substrate and the second substrate. Alignment processing is performed on each alignment film on the first substrate and the second substrate so that a liquid crystal molecule of the liquid crystal layer is twisted in a first direction. The liquid crystal layer includes a chiral material for twisting the liquid crystal molecule in a second direction that is opposite to the first direction. The voltage application means includes a first electrode provided for the first substrate and a second electrode provided for the second substrate.

Description

本発明は、液晶素子及び液晶表示装置における電気光学特性の改良技術に関する。   The present invention relates to a technique for improving electro-optical characteristics in a liquid crystal element and a liquid crystal display device.

特許第2510150号公報(特許文献1)には、対向配置された一対の基板のそれぞれに施された配向処理の方向の組み合わせで規制される旋回方向とは逆の旋回方向に液晶分子を捻れ配向させることにより、電気光学特性を向上させた液晶表示装置が開示されている(先行例1)。また、特開2007−293278号公報(特許文献2)には、対向配置された一対の基板のそれぞれに施された配向処理の方向の組み合わせで規制される旋回方向(第1旋回方向)とは逆の旋回方向(第2旋回方向)に捻れるカイラル剤を添加しながらも、液晶分子を上述の第1旋回方向にねじれ配向させることによって液晶層内の歪みを増加させ、それによりしきい値電圧を低下させて低電圧駆動を可能とする液晶素子が開示されている(先行例2)。   In Japanese Patent No. 2510150 (Patent Document 1), liquid crystal molecules are twisted and aligned in a direction opposite to the direction of rotation controlled by the combination of the directions of alignment treatments applied to each of a pair of opposed substrates. Thus, a liquid crystal display device with improved electro-optical characteristics is disclosed (Prior Art 1). In addition, JP 2007-293278 A (Patent Document 2) describes a turning direction (first turning direction) regulated by a combination of directions of orientation processing applied to each of a pair of substrates arranged opposite to each other. While adding a chiral agent that twists in the reverse swirl direction (second swirl direction), the strain in the liquid crystal layer is increased by twisting the liquid crystal molecules in the first swirl direction, thereby increasing the threshold value. A liquid crystal element that can be driven at a low voltage by lowering the voltage is disclosed (Prior Art 2).

ところで、上記した先行例1の液晶表示装置は、逆ねじれの配向状態が不安定であり、液晶層に対して比較的高い電圧を印加することにより逆ねじれの配向状態を得ることは可能であるものの、時間経過とともに順ねじれの配向状態に遷移してしまうという不都合がある。また、先行例2の液晶素子は、上記したようにしきい値電圧を低下させるメリットがあるが、電圧をオフにするとすぐに(例えば数秒程度)順ねじれの配向状態に遷移してしまい、逆にしきい値電圧を高くしてしまうという不都合がある。また、先行例1、2の何れにおいても、順ねじれと逆ねじれの2つの配向状態を表示等の用途として積極的に利用することについては想定されていかなった。すなわち、双安定性を積極利用するために必要な構成、駆動方法等の技術思想についての開示、示唆はともに全く存在しなかった。   By the way, the above-described liquid crystal display device of the first example has an unstable reverse twist alignment state, and it is possible to obtain a reverse twist alignment state by applying a relatively high voltage to the liquid crystal layer. However, there is an inconvenience that the state transitions to a forward twisted orientation state over time. In addition, the liquid crystal element of the prior example 2 has the merit of lowering the threshold voltage as described above. However, as soon as the voltage is turned off (for example, about several seconds), the liquid crystal element transitions to a forward twisted alignment state, and conversely. There is a disadvantage that the threshold voltage is increased. Moreover, in any of the preceding examples 1 and 2, it has not been assumed that the two orientation states of the forward twist and the reverse twist are positively used for applications such as display. That is, there has been no disclosure or suggestion of technical ideas such as a configuration and a driving method necessary for actively using bistability.

これに対して、特開2010−186045号公報(特許文献3)には、初期状態ではスプレイツイスト配向であるが縦電界を1回印加するとリバースツイスト配向で安定するリバースTN(Reverse Twisted Nematic)型の液晶素子に関する技術が開示されている(先行例3)。しかしながら、先行例3の液晶素子は、良好なコントラストを得られる範囲が狭いという点で未だ改良の余地があった。   On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-186045 (Patent Document 3) describes a reverse TN (Reverse Twisted Nematic) type that is splay twist alignment in the initial state but is stable in reverse twist alignment when a vertical electric field is applied once. A technique related to the liquid crystal element is disclosed (Prior Art 3). However, the liquid crystal element of Prior Example 3 still has room for improvement in that the range in which good contrast can be obtained is narrow.

特許第2510150号公報Japanese Patent No. 2510150 特開2007−293278号公報JP 2007-293278 A 特開2010−186045号公報JP 2010-186045 A

本発明に係る具体的態様は、2つの配向状態間の遷移を利用する新規な液晶素子における視角特性を向上し得る技術を提供することを目的の1つとする。
また、本発明に係る具体的態様は、新規な液晶素子を用いた低消費電力駆動が可能な液晶表示装置を提供することを他の目的の1つとする。
A specific aspect of the present invention is to provide a technique capable of improving the viewing angle characteristics of a novel liquid crystal element that utilizes a transition between two alignment states.
Another aspect of the present invention is to provide a liquid crystal display device that can be driven with low power consumption using a novel liquid crystal element.

本発明に係る一態様の液晶素子は、(a)対向配置された第1基板及び第2基板と、(b)前記第1基板又は前記第2基板の少なくとも一方に設けられたプリズムアレイと、(c)前記第1基板に設けられ、配向処理が施された第1配向膜と、(d)前記第2基板に設けられ、配向処理が施された第2配向膜と、(e)前記第1基板と前記第2基板の間に設けられた液晶層と、(f)前記第1基板の外側に配置された第1偏光板と、(g)前記第2基板の外側に配置された第2偏光板と、(h)前記第1基板及び前記第2基板に設けられた電圧印加手段を含み、(i)前記第1基板及び前記第2基板は、前記液晶層の液晶分子を第1方向へ捻れさせるように前記配向処理の方向を配置され、(j)前記液晶層は、前記液晶分子を前記第1方向とは逆の第2方向に捻れさせる性質のカイラル材を含有し、(k)前記電圧印加手段は、少なくとも、前記第1基板に設けられた第1電極と前記第2基板に設けられた第2電極を有する、液晶素子である。   A liquid crystal element according to an aspect of the present invention includes (a) a first substrate and a second substrate which are arranged to face each other, (b) a prism array provided on at least one of the first substrate and the second substrate, (C) a first alignment film provided on the first substrate and subjected to alignment treatment; (d) a second alignment film provided on the second substrate and subjected to alignment treatment; A liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate; (f) a first polarizing plate disposed outside the first substrate; and (g) disposed outside the second substrate. A second polarizing plate; and (h) voltage applying means provided on the first substrate and the second substrate, and (i) the first substrate and the second substrate are configured to convert liquid crystal molecules of the liquid crystal layer into A direction of the alignment treatment is arranged so as to be twisted in one direction; (j) the liquid crystal layer has the liquid crystal molecules in the first direction; Contains a chiral material that twists in the opposite second direction, and (k) the voltage applying means includes at least a first electrode provided on the first substrate and a second electrode provided on the second substrate. A liquid crystal element having an electrode.

上記の構成によれば、プリズムアレイの形状効果により液晶分子の配向状態が比較的高い所望のプレチルト角で安定に保持されるので、コントラストの高い双安定表示を簡便に実現できる。また、液晶層とプリズムアレイとの界面における屈折作用により、最大コントラストの得られる範囲を広げ、かつその方向を用途に応じて最適な方向に設定することができる。従って、2つの配向状態間の遷移を利用する新規な液晶素子における視角特性を向上し得る。   According to the above configuration, the alignment state of the liquid crystal molecules is stably maintained at a relatively high desired pretilt angle due to the shape effect of the prism array, so that a bistable display with high contrast can be easily realized. Further, the range in which the maximum contrast can be obtained can be widened by the refraction action at the interface between the liquid crystal layer and the prism array, and the direction can be set to the optimum direction according to the application. Therefore, it is possible to improve the viewing angle characteristics in a novel liquid crystal element that utilizes a transition between two alignment states.

上記液晶素子において、前記電圧印加手段は、例えば前記第2基板の前記第2電極の上側に絶縁層を介して設けられた櫛歯状の第3電極及び第4電極を有する。   In the liquid crystal element, the voltage application unit includes, for example, a comb-like third electrode and a fourth electrode provided above the second electrode of the second substrate via an insulating layer.

それにより、2つの配向状態(スプレイツイスト状態とリバースツイスト状態)の遷移を効率的に行わせることが可能となる。   Thereby, it is possible to efficiently perform transition between two orientation states (a spray twist state and a reverse twist state).

上記液晶素子において、前記電圧印加手段は、前記第1基板の前記プリズムアレイの上側に設けられた櫛歯状の第3電極及び第4電極を有することも好ましい。   In the liquid crystal element, it is also preferable that the voltage application unit includes a comb-shaped third electrode and a fourth electrode provided above the prism array of the first substrate.

かかる構成によっても、2つの配向状態の遷移を効率的に行わせることが可能となる。また、第1基板上の第1電極と第3電極および第4電極の間の絶縁状態を確保する機能をプリズムアレイによって兼用できるので、構成の簡素化および製造工程の短縮を図ることができる。   Even with such a configuration, the transition between the two alignment states can be performed efficiently. In addition, since the prism array can also be used for the function of ensuring the insulation state between the first electrode, the third electrode, and the fourth electrode on the first substrate, the configuration can be simplified and the manufacturing process can be shortened.

上記液晶素子においては、前記配向処理の方向により決まる前記液晶層の液晶分子のツイスト角が略90°であることが好ましい。この場合に、第1偏光板と第2偏光板とは、各々の透過軸を略直交または略並行に配置されることが好ましい。   In the liquid crystal element, it is preferable that a twist angle of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer determined by the direction of the alignment treatment is approximately 90 °. In this case, it is preferable that the first polarizing plate and the second polarizing plate are arranged so that their transmission axes are substantially orthogonal or substantially parallel.

それにより、良好なノーマリーホワイト状態またはノーマリーブラック状態を実現できる。   Thereby, a favorable normally white state or a normally black state can be realized.

本発明に係る一態様の液晶表示装置は、複数の画素部を備え、当該複数の画素部のそれぞれが上記した本発明に係る液晶素子を用いて構成された、液晶表示装置である。   A liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention is a liquid crystal display device including a plurality of pixel portions, and each of the plurality of pixel portions is configured using the liquid crystal element according to the present invention described above.

上記の構成によれば、視角特性に優れた液晶表示装置が得られる。また、液晶素子の双安定性(メモリー性)を利用することにより表示書き換え時以外には基本的に電力を必要しないので低消費電力な液晶表示装置が得られる。   According to said structure, the liquid crystal display device excellent in the viewing angle characteristic is obtained. Further, by utilizing the bistability (memory property) of the liquid crystal element, basically no power is required except during display rewriting, so that a liquid crystal display device with low power consumption can be obtained.

リバースTN型液晶素子の動作を概略的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows roughly the operation | movement of a reverse TN type | mold liquid crystal element. 第1実施形態のリバースTN型液晶素子の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the reverse TN type | mold liquid crystal element of 1st Embodiment. 液晶素子に内蔵されるプリズムアレイの模式的な斜視図である。It is a typical perspective view of the prism array incorporated in a liquid crystal element. 実施例の液晶素子におけるコントラスト比の視角依存性を示す図である。It is a figure which shows the viewing angle dependence of the contrast ratio in the liquid crystal element of an Example. 比較例の液晶素子におけるコントラスト比の視角依存性を示す図である。It is a figure which shows the viewing angle dependence of the contrast ratio in the liquid crystal element of a comparative example. リバースTN型液晶素子の他の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structural example of a reverse TN type | mold liquid crystal element. 第2実施形態のリバースTN型液晶素子の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the reverse TN type | mold liquid crystal element of 2nd Embodiment. 液晶層に対して各電極を用いて与えることが可能な電界について説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the electric field which can be given to each liquid crystal layer using each electrode. リバースTN型液晶素子の他の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structural example of a reverse TN type | mold liquid crystal element. 液晶表示装置の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of a liquid crystal display device.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(リバースTN型液晶素子の基本構造)
図1は、リバースTN型液晶素子の動作を概略的に示す模式図である。リバースTN型液晶素子は、基本的な構成として、対向配置された上側基板1および下側基板2と、それらの間に設けられた液晶層3を備える。上側基板1と下側基板2のそれぞれの表面にはラビング処理などの配向処理が施される。これらの配向処理の方向(図中に矢印で示す)が90°前後の角度で互いに交差するようにして上側基板1と下側基板2とが相対的に配置される。液晶層3は、ネマチック液晶材料を上側基板1と下側基板2の間の注入することによって形成される。この液晶層3には、液晶分子をその方位角方向において特定の方向(図1の例では右旋回方向)にねじれさせる作用を生じるカイラル材が添加された液晶材料が用いられる。上側基板1と下側基板2の相互間隔(セル厚)をd、カイラル材のカイラルピッチをpとすると、これらの比d/pの値は、例えば0.4程度に設定される。このようなリバースTN型液晶素子は、カイラル材の作用により、初期状態においては液晶層3がスプレイ配向しながら捻れるスプレイツイスト状態となる。このスプレイツイスト状態の液晶層3に飽和電圧を超える電圧を印加すると、液晶分子が左旋回方向に捻れるリバースツイスト状態(ユニフォームツイスト状態)に遷移する。このようなリバースツイスト状態の液晶層3にあってはバルク中の液晶分子が傾いているため、液晶素子の駆動電圧を低減する効果が現れる。
(Basic structure of reverse TN liquid crystal element)
FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the operation of the reverse TN liquid crystal element. The reverse TN type liquid crystal element includes, as a basic configuration, an upper substrate 1 and a lower substrate 2 which are disposed to face each other, and a liquid crystal layer 3 provided therebetween. Each surface of the upper substrate 1 and the lower substrate 2 is subjected to an alignment process such as a rubbing process. The upper substrate 1 and the lower substrate 2 are relatively arranged so that the directions of these alignment treatments (indicated by arrows in the drawing) intersect each other at an angle of about 90 °. The liquid crystal layer 3 is formed by injecting a nematic liquid crystal material between the upper substrate 1 and the lower substrate 2. The liquid crystal layer 3 is made of a liquid crystal material to which a chiral material that causes the liquid crystal molecules to twist in a specific direction (right-turning direction in the example of FIG. 1) in the azimuth direction is added. When the mutual distance (cell thickness) between the upper substrate 1 and the lower substrate 2 is d and the chiral pitch of the chiral material is p, the value of the ratio d / p is set to about 0.4, for example. Such a reverse TN liquid crystal element is in a splay twist state in which the liquid crystal layer 3 is twisted while being splay aligned in the initial state due to the action of the chiral material. When a voltage exceeding the saturation voltage is applied to the liquid crystal layer 3 in the splay twist state, the liquid crystal molecules transition to a reverse twist state (uniform twist state) in which the liquid crystal molecules are twisted in the counterclockwise direction. In the liquid crystal layer 3 in such a reverse twist state, since the liquid crystal molecules in the bulk are inclined, an effect of reducing the driving voltage of the liquid crystal element appears.

(第1実施形態)
図2は、第1実施形態のリバースTN型液晶素子の構成例を示す断面図である。なお、図2においては便宜上、一部構成を除いてハッチング記載を省略する(後述する図面においても同様)。図2に示す本実施形態のリバースTN型液晶素子5は、第1基板51、第1電極52、プリズムアレイ53、第1配向膜54、第2基板55、第2電極56、第2配向膜57、液晶層60、第1偏光板61、第2偏光板62を含んで構成される。
(First embodiment)
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the reverse TN liquid crystal element according to the first embodiment. In FIG. 2, for the sake of convenience, hatching is omitted except for some components (the same applies to the drawings described later). The reverse TN type liquid crystal element 5 of this embodiment shown in FIG. 2 includes a first substrate 51, a first electrode 52, a prism array 53, a first alignment film 54, a second substrate 55, a second electrode 56, and a second alignment film. 57, a liquid crystal layer 60, a first polarizing plate 61, and a second polarizing plate 62.

第1基板51および第2基板55は、相互に対向配置されており、それぞれ例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。第1基板51と第2基板55との相互間には、例えば多数のスペーサー(粒状体)が分散して配置されており(図示せず)、それらのスペーサーによって第1基板51と第2基板55との相互間隔が保たれる。なお、特段の図示を省略するが、いずれかの基板上に薄膜トランジスタ等のスイッチング素子が形成されていてもよい。   The first substrate 51 and the second substrate 55 are arranged to face each other, and are transparent substrates such as a glass substrate and a plastic substrate, respectively. Between the first substrate 51 and the second substrate 55, for example, a large number of spacers (granular bodies) are distributed (not shown), and the first substrate 51 and the second substrate are arranged by these spacers. The mutual space | interval with 55 is maintained. Although not particularly shown, a switching element such as a thin film transistor may be formed on any substrate.

第1電極52は、第1基板51の一面側に設けられている。同様に、第2電極56は、第2基板55の一面側に設けられている。第1電極52および第2電極56、それぞれ、例えばインジウム錫酸化物(ITO)などの透明導電膜を用いて構成される。例えば本実施形態では、第1電極52、第2電極56ともに、基板一面に形成されている。なお、第1電極52、第2電極56は、適宜パターニングされていてもよい。   The first electrode 52 is provided on one surface side of the first substrate 51. Similarly, the second electrode 56 is provided on one surface side of the second substrate 55. The first electrode 52 and the second electrode 56 are each configured using a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO). For example, in the present embodiment, both the first electrode 52 and the second electrode 56 are formed on the entire surface of the substrate. The first electrode 52 and the second electrode 56 may be appropriately patterned.

プリズムアレイ53は、複数の微少な傾斜状の突起形状(プリズム)を一方向に配列して構成されている。プリズムアレイ53の模式的な斜視図を図3に示す。図示のように各プリズムの断面形状は直角三角形(例えば頂角75°、底角が15°と90°)である。また、各プリズムの配置ピッチPは例えば8μm程度、高さtは例えば2μm程度である。図3に示すように、プリズムアレイ53は、上面から見るとスリット形状に形成されている。このプリズムアレイ53は、例えば耐熱性および密着性に優れた樹脂材料を成形することにより得られる。プリズムアレイ53の成形方法の詳細については後述する。   The prism array 53 is configured by arranging a plurality of minute inclined projection shapes (prisms) in one direction. A schematic perspective view of the prism array 53 is shown in FIG. As shown in the drawing, the cross-sectional shape of each prism is a right triangle (for example, a vertical angle of 75 ° and a base angle of 15 ° and 90 °). Further, the arrangement pitch P of each prism is, for example, about 8 μm, and the height t is, for example, about 2 μm. As shown in FIG. 3, the prism array 53 is formed in a slit shape when viewed from above. The prism array 53 can be obtained by molding a resin material having excellent heat resistance and adhesion, for example. Details of the method of forming the prism array 53 will be described later.

第1配向膜54は、第1基板51の一面側に、第1電極52およびプリズムアレイ53を覆うようにして設けられている。また、第2配向膜57は、第2基板55の一面側に、第2電極56を覆うようにして設けられている。本実施形態においては、第1配向膜54および第2配向膜57として、液晶層60の液晶分子の初期状態(電圧無印加時)における配向状態を水平配向状態に規制するもの(水平配向膜)が用いられている。これらの第1配向膜54、第2配向膜57に対しては、所定の表面処理(ラビング処理、光配向処理等)が施されている。第1配向膜54と第2配向膜57は、各々の配向処理の方向のなす角度が例えば90°前後に設定される。   The first alignment film 54 is provided on one surface side of the first substrate 51 so as to cover the first electrode 52 and the prism array 53. The second alignment film 57 is provided on one surface side of the second substrate 55 so as to cover the second electrode 56. In the present embodiment, the first alignment film 54 and the second alignment film 57 regulate the alignment state of the liquid crystal molecules 60 in the initial state (when no voltage is applied) to the horizontal alignment state (horizontal alignment film). Is used. The first alignment film 54 and the second alignment film 57 are subjected to predetermined surface treatment (rubbing treatment, photo-alignment treatment, etc.). In the first alignment film 54 and the second alignment film 57, an angle formed by each alignment processing direction is set to, for example, around 90 °.

液晶層60は、第1基板51の一面と第2基板55の一面の相互間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが正(Δε>0)のネマチック液晶材料を用いて液晶層60が構成されている。液晶層60に図示された楕円は、液晶層60内の液晶分子を模式的に示したものである。電圧無印加時における液晶分子は、第1基板51および第2基板55の各基板面に対して所定のプレチルト角を有してほぼ水平に配向する。   The liquid crystal layer 60 is provided between one surface of the first substrate 51 and one surface of the second substrate 55. In the present embodiment, the liquid crystal layer 60 is configured using a nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy Δε (Δε> 0). The ellipse illustrated in the liquid crystal layer 60 schematically shows the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 60. The liquid crystal molecules when no voltage is applied are aligned substantially horizontally with a predetermined pretilt angle with respect to the substrate surfaces of the first substrate 51 and the second substrate 55.

第1偏光板61は、第1基板51の外側に配置されている。第2偏光板62は、第2基板55の外側に配置されている。本実施形態ではこの第2偏光板62側から利用者によって視認される。これらの第1偏光板61と第2偏光板62は、例えば互いの透過軸を略直交させて配置される(クロスニコル配置)。   The first polarizing plate 61 is disposed outside the first substrate 51. The second polarizing plate 62 is disposed outside the second substrate 55. In this embodiment, it is visually recognized by the user from the second polarizing plate 62 side. The first polarizing plate 61 and the second polarizing plate 62 are arranged, for example, with their transmission axes substantially orthogonal to each other (crossed Nicols arrangement).

次に、リバースTN型液晶素子5の製造方法の一例について詳述する。   Next, an example of a manufacturing method of the reverse TN type liquid crystal element 5 will be described in detail.

まず、第1基板51および第2基板55として用いるためのガラス基板を用意する。これらのガラス基板としては、予めITO(インジウム錫酸化物)などの透明導電材料からなる導電膜を有するものがより好ましい。例えば、厚さが1500ÅのITO膜を有し、板厚が0.7mm、ガラス材質が無アルカリガラスである一対のガラス基板を用意する。第1基板51、第2基板55のそれぞれについて、ITO膜を適宜パターニングすることにより、第1電極52、第2電極56を形成する。   First, glass substrates for use as the first substrate 51 and the second substrate 55 are prepared. As these glass substrates, those having a conductive film made of a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide) in advance are more preferable. For example, a pair of glass substrates having an ITO film with a thickness of 1500 mm, a plate thickness of 0.7 mm, and a glass material made of non-alkali glass are prepared. About each of the 1st board | substrate 51 and the 2nd board | substrate 55, the 1st electrode 52 and the 2nd electrode 56 are formed by patterning an ITO film | membrane suitably.

次に、第1基板51の第1電極52上にプリズムアレイ53を形成する。ここでは、断面が三角形状であり、そのピッチPが8μm、高さtが約2μm、頂角75°、底角が15°と90°であり、上面から見るとスリット形状を有する金型を用いてプリズムアレイ53を形成する。   Next, the prism array 53 is formed on the first electrode 52 of the first substrate 51. Here, the cross section is triangular, the pitch P is 8 μm, the height t is about 2 μm, the apex angle is 75 °, the base angles are 15 ° and 90 °, and a mold having a slit shape is seen from above. The prism array 53 is formed by using this.

具体的には、第1基板51上に光硬化性樹脂材料を滴下し、その上に金型を置き、かつ第1基板51の裏面側を厚手の石英基板等で補強した状態でプレスを行う。プレス後にある程度の時間(例えば1分間以上)だけ放置し、光硬化性樹脂材料を十分に広げた後、第1基板51側から光を照射することで光硬化性樹脂材料を硬化させる。光の照射量は光硬化性樹脂材料が硬化するのに十分な値を適宜に設定する。ここで、一般にプリズム用材料は耐熱性が低く、プリズムアレイ53上に第1配向膜54を形成する際の熱処理(例えば180℃以上)により特性が劣化してしまう場合が多い。これに対して、本実施形態では、熱処理前後での透過率特性の低下がほとんど生じない光硬化性(例えば紫外線硬化性)のアクリル系樹脂材料を用いる。本実施形態で用いる光硬化性樹脂材料の屈折率は例えば1.51程度である。   Specifically, a photocurable resin material is dropped onto the first substrate 51, a mold is placed thereon, and pressing is performed in a state where the back side of the first substrate 51 is reinforced with a thick quartz substrate or the like. . After being pressed for a certain period of time (for example, 1 minute or longer), the photocurable resin material is sufficiently spread, and then the photocurable resin material is cured by irradiating light from the first substrate 51 side. The amount of light irradiation is appropriately set to a value sufficient to cure the photocurable resin material. Here, in general, the prism material has low heat resistance, and the characteristics are often deteriorated by heat treatment (for example, 180 ° C. or more) when the first alignment film 54 is formed on the prism array 53. On the other hand, in this embodiment, a photo-curing (for example, UV-curing) acrylic resin material that hardly causes a decrease in transmittance characteristics before and after the heat treatment is used. The refractive index of the photocurable resin material used in this embodiment is, for example, about 1.51.

第1基板51上に透明樹脂膜からなるプリズムアレイ53が形成されると、次にこのプリズムアレイ53が形成された第1基板51を洗浄機により洗浄する。洗浄は、例えば、アルカリ洗剤を用いたブラシ洗浄、純水洗浄、エアーブロー、紫外線(UV)照射、赤外線(IR)乾燥の順に行うことができるがこれに限定されない。高圧スプレー洗浄やプラズマ洗浄などを行ってもよい。   When the prism array 53 made of a transparent resin film is formed on the first substrate 51, the first substrate 51 on which the prism array 53 is formed is then cleaned by a cleaning machine. The cleaning can be performed, for example, in the order of brush cleaning using an alkaline detergent, pure water cleaning, air blow, ultraviolet (UV) irradiation, and infrared (IR) drying, but is not limited thereto. High pressure spray cleaning or plasma cleaning may be performed.

次いで、プリズムアレイ53が形成された第1基板51に第1配向膜54を形成する。同様に、第2基板55に第2配向膜57を形成する。ここでは例えば、配向膜表面において液晶分子に対して1〜2°のプレチルト角を発生する配向材(ポリイミド)を用いて配向膜を形成する。フレキソ印刷法、インクジェット法、スピンコート法、スリットコート法、スリット法とスピンコート法の組みあわせ等の適宜の方法で配向材を第1基板51上、第2基板55上にそれぞれ適当な膜厚(例えば500〜800Å程度)で塗布し、熱処理(例えば180℃で1.5時間の焼成)を行う。   Next, a first alignment film 54 is formed on the first substrate 51 on which the prism array 53 is formed. Similarly, a second alignment film 57 is formed on the second substrate 55. Here, for example, the alignment film is formed using an alignment material (polyimide) that generates a pretilt angle of 1 to 2 ° with respect to the liquid crystal molecules on the surface of the alignment film. Appropriate film thicknesses on the first substrate 51 and the second substrate 55 by an appropriate method such as a flexographic printing method, an inkjet method, a spin coating method, a slit coating method, or a combination of a slit method and a spin coating method. (For example, about 500 to 800 mm) and heat treatment (for example, baking at 180 ° C. for 1.5 hours) is performed.

次いで、熱処理によって得られた第1配向膜54、第2配向膜57のそれぞれに対して配向処理を行う。ここでは、例えばラビング処理を行い、その条件である押し込み量を0.8mmとする(ストロングラビング条件)。この配向処理は、第1基板51と第2基板55とを重ね合わせたときに各基板上の液晶分子の配向方向が略90°捻れるように行う。また、配向処理は、第1配向膜54への配向処理の方向がプリズムアレイ53の各プリズムの延在方向に対して45°となるようにする。   Next, an alignment process is performed on each of the first alignment film 54 and the second alignment film 57 obtained by the heat treatment. Here, for example, a rubbing process is performed, and the pressing amount as a condition thereof is set to 0.8 mm (strong rubbing condition). This alignment process is performed so that the alignment direction of the liquid crystal molecules on each substrate is twisted by approximately 90 ° when the first substrate 51 and the second substrate 55 are overlapped. The alignment process is performed so that the direction of the alignment process on the first alignment film 54 is 45 ° with respect to the extending direction of each prism of the prism array 53.

次いで、一方の基板(例えば第1基板51)上に、ギャップコントロール剤を適量(例えば2〜5wt%)含んだメインシール剤を形成する。メインシール剤の形成は、例えばスクリーン印刷やディスペンサーによる。また、ギャップコントロール剤の径は、プリズムアレイ53のベース層とプリズムの高さを含め、液晶層60の厚さが4〜6μm程度となるように材料を選ぶことができる。本実施形態では、ギャップコントロール剤としてその径8μmのプラスチックボールを用いる。また、他方の基板(例えば第2基板55)上にはギャップコントロール剤を散布する。例えば本実施形態では、6〜8μmのプラスチックボールを乾式のギャップ散布機によって散布する。   Next, a main sealant containing an appropriate amount (for example, 2 to 5 wt%) of a gap control agent is formed on one substrate (for example, the first substrate 51). The main sealant is formed by screen printing or a dispenser, for example. The diameter of the gap control agent can be selected so that the thickness of the liquid crystal layer 60 is about 4 to 6 μm including the base layer of the prism array 53 and the height of the prism. In this embodiment, a plastic ball having a diameter of 8 μm is used as the gap control agent. A gap control agent is sprayed on the other substrate (for example, the second substrate 55). For example, in this embodiment, 6-8 μm plastic balls are sprayed by a dry gap spreader.

次いで、第1基板51と第2基板55とを重ね合わせ、プレス機などで圧力を一定に加えた状態で熱処理することにより、メインシール剤を硬化させる。ここでは、例えば150℃で3時間の熱処理を行う。その後、第1基板51と第2基板55の間隙に液晶材料を充填することにより液晶層60を形成する。液晶材料の充填は、例えば真空注入法によって行う。本実施形態では、誘電率異方性△εが正、屈折率異方性Δnが0.15であり、かつカイラル材を適量添加したことによりカイラルピッチを40μmとした液晶材料を用いる。このような液晶材料の注入後、その注入口にエンドシール剤を塗布し封止する。そして、封止後に適宜熱処理(例えば120℃で1時間)を行うことにより、液晶層60の液晶分子の配向状態を整える。   Next, the first substrate 51 and the second substrate 55 are overlaid, and the main sealant is cured by heat treatment in a state where pressure is constantly applied by a press machine or the like. Here, for example, heat treatment is performed at 150 ° C. for 3 hours. Thereafter, a liquid crystal layer 60 is formed by filling a gap between the first substrate 51 and the second substrate 55 with a liquid crystal material. The liquid crystal material is filled by, for example, a vacuum injection method. In the present embodiment, a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy Δε and a refractive index anisotropy Δn of 0.15 and a chiral pitch of 40 μm by adding an appropriate amount of chiral material is used. After the liquid crystal material is injected, an end sealant is applied to the injection port and sealed. Then, the alignment state of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 60 is adjusted by appropriately performing a heat treatment (for example, at 120 ° C. for 1 hour) after sealing.

次いで、第1基板51の外側に第1偏光板61を貼り合わせ、第2基板55の外側に第2偏光板62を貼り合わせる。これら第1偏光板61と第2偏光板62は、互いの透過軸を略直交配置(クロスニコル配置)とされる。以上のようにして本実施形態のリバースTN型液晶素子5が得られる。このリバースTN型液晶素子5に対して、第1電極52および第2電極56を用いて電圧(例えば交流5〜15V)を印加することにより、液晶層60をリバースツイスト状態に遷移させることができる。リバースツイスト状態としたリバースTN型液晶素子5は、比較的に黒い状態(透過率の低い状態)である。   Next, the first polarizing plate 61 is bonded to the outside of the first substrate 51, and the second polarizing plate 62 is bonded to the outside of the second substrate 55. The first polarizing plate 61 and the second polarizing plate 62 are arranged so that their transmission axes are substantially orthogonal (crossed Nicol arrangement). As described above, the reverse TN liquid crystal element 5 of the present embodiment is obtained. By applying a voltage (for example, AC 5 to 15 V) to the reverse TN liquid crystal element 5 using the first electrode 52 and the second electrode 56, the liquid crystal layer 60 can be transitioned to the reverse twist state. . The reverse TN liquid crystal element 5 in the reverse twist state is in a relatively black state (a state with a low transmittance).

図4は、上記した条件に沿って作製された実施例のリバースTN型液晶素子におけるコントラスト比の視角依存性を示す図である。また、図5は、比較例のリバースTN型液晶素子におけるコントラスト比の視角依存性を示す図である。比較例のリバースTN型液晶素子は、上記実施例の液晶素子からプリズムアレイを省いた構成とした。プリズムアレイを用いず高プレチルト角を実現するため、通常は垂直配向膜として用いられる配向膜材料に対し側鎖密度を低くしたポリイミド配向膜材料を用いた。以下の配向処理条件と合わせ、本比較例では23°〜35°のプレチルト角を得た。比較例のポリイミド配向膜の成膜は、配向膜材料をフレキソ印刷、インクジェット印刷、スピンコートなどで塗布し、クリーンオーブンで160℃、1時間の焼成により行った。成膜後の配向膜の膜厚は500〜800Åとした。焼成後の配向膜はラビング処理により一軸配向処理を行った。ラビング時のラビング布押し込み量は0.8mmとした。プリズムアレイおよび配向膜以外は実施例の液晶素子と同一条件とした。なお、図4、図5のそれぞれにおいて外縁に沿って記載された0°〜330°の数値は基板面内における方向を表し、270°−90°方向が液晶素子の左右方向に相当し、0°−180°方向が液晶素子の上下方向に相当する。また、縦軸に沿って記載された0°〜70°の数値は基板法線方向からの傾き角(極角)を表す。さらに、各図中の「CR」とはコントラスト比を示しており、例えば「CR:25」と付された領域内部はコントラスト比25以上を示す領域である。また、コントラスト比については、実施例、比較例の各リバースTN型液晶素子をスプレイツイスト状態にして視角透過率特性を測定し、その後液晶層に電圧を印加してリバースツイスト状態に遷移させた状態で視角透過率特性を測定し、それぞれにより得られた透過率の比を算出することにより求めた。   FIG. 4 is a diagram showing the viewing angle dependence of the contrast ratio in the reverse TN liquid crystal element of the example manufactured according to the above-described conditions. FIG. 5 is a diagram showing the viewing angle dependence of the contrast ratio in the reverse TN liquid crystal element of the comparative example. The reverse TN type liquid crystal element of the comparative example has a configuration in which the prism array is omitted from the liquid crystal element of the above example. In order to realize a high pretilt angle without using a prism array, a polyimide alignment film material having a lower side chain density than an alignment film material normally used as a vertical alignment film was used. In combination with the following alignment treatment conditions, a pretilt angle of 23 ° to 35 ° was obtained in this comparative example. The polyimide alignment film of the comparative example was formed by applying an alignment film material by flexographic printing, inkjet printing, spin coating, and the like, and baking at 160 ° C. for 1 hour in a clean oven. The film thickness of the alignment film after film formation was 500 to 800 mm. The alignment film after firing was uniaxially aligned by rubbing. The pushing amount of the rubbing cloth during rubbing was 0.8 mm. Except for the prism array and the alignment film, the conditions were the same as those of the liquid crystal element of the example. 4 and 5, numerical values of 0 ° to 330 ° written along the outer edge represent directions in the substrate surface, and directions of 270 ° to 90 ° correspond to the horizontal direction of the liquid crystal element. The direction of −180 ° corresponds to the vertical direction of the liquid crystal element. Moreover, the numerical value of 0 degree-70 degree described along the vertical axis | shaft represents the inclination angle (polar angle) from a board | substrate normal line direction. Further, “CR” in each figure indicates a contrast ratio. For example, an area labeled “CR: 25” is an area showing a contrast ratio of 25 or more. Regarding the contrast ratio, each of the reverse TN type liquid crystal elements of the example and the comparative example was measured in the viewing twist transmittance state, and then the voltage was applied to the liquid crystal layer to transit to the reverse twist state. The visual angle transmittance characteristics were measured by the above, and the ratio of the transmittance obtained by each was calculated.

図4に示すように実施例のリバースTN型液晶素子は、図5に示す比較例のリバースTN型液晶素子よりも最大コントラストの位置が正面方向になっていることが分かる。また、全体的にコントラスト比が高く(コントラスト比25以上)、コントラスト比が5以上の領域「CR:5」もより広いことが分かる。これらの結果は、プリズムアレイ53により第1基板51側の界面の液晶分子の配向状態が比較的高い所望のプレチルト角で安定に保持され、かつプリズムアレイ53と液晶層60との界面における屈折率差に起因して光の進路が曲げられることにより最大コントラスト比の得られる方向が制御されたためであると考えられる。   As shown in FIG. 4, it can be seen that the reverse TN type liquid crystal element of the example has the maximum contrast position in the front direction as compared with the reverse TN type liquid crystal element of the comparative example shown in FIG. It can also be seen that the region "CR: 5" having a high contrast ratio overall (contrast ratio 25 or more) and a contrast ratio of 5 or more is wider. These results indicate that the prism array 53 stably holds the alignment state of the liquid crystal molecules at the interface on the first substrate 51 side at a relatively high desired pretilt angle, and the refractive index at the interface between the prism array 53 and the liquid crystal layer 60. This is considered to be because the direction in which the maximum contrast ratio is obtained is controlled by bending the light path due to the difference.

図6は、第1実施形態におけるリバースTN型液晶素子の他の構成例を示す断面図である。図6に示すリバースTN型液晶素子5aは、第1基板51、第1電極52a、プリズムアレイ53a、第1配向膜54a、第2基板55、第2電極56、第2配向膜57、液晶層60、第1偏光板61、第2偏光板62を含んで構成される。上述した図2に示したリバースTN型液晶素子5では第1電極52の上側にプリズムアレイ53が配置されていたが、図6に示す例のリバースTN型液晶素子5aはプリズムアレイ53a上に第1電極52aを配置した点が構造上の相違である。上記したような高い耐熱性を有する樹脂材料を用いて形成されたプリズムアレイ53a上であれば、本例のようにプリズムアレイ53aの上側にITO等の透明導電材料からなる第1電極52aを設けることもできる。なお、図示を省略するがプリズムアレイ53aと第1電極52aとの間に両者の密着性をより向上させるための酸化珪素(SiO)膜が設けられていることも好ましい。図6に例示するリバースTN型液晶素子5aにおいては、第1基板51上の第1電極52aと液晶層60との間にプリズムアレイ53aが存在することなく、第1電極52aから直接的に液晶層60へ電圧を印加できることから駆動電圧をより低下させることが可能になる。なお、図2に示したリバースTN型液晶素子5、図6に示したリバースTN型液晶素子5aのいずれについても、第1電極、第2電極の一方または双方がストライプ状(短冊状)などの形状にパターニングされていてもよい。 FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating another configuration example of the reverse TN liquid crystal element according to the first embodiment. The reverse TN liquid crystal element 5a shown in FIG. 6 includes a first substrate 51, a first electrode 52a, a prism array 53a, a first alignment film 54a, a second substrate 55, a second electrode 56, a second alignment film 57, and a liquid crystal layer. 60, the 1st polarizing plate 61, and the 2nd polarizing plate 62 are comprised. In the reverse TN type liquid crystal element 5 shown in FIG. 2 described above, the prism array 53 is disposed above the first electrode 52. However, the reverse TN type liquid crystal element 5a in the example shown in FIG. 6 is arranged on the prism array 53a. The difference in structure is that one electrode 52a is arranged. If it is on the prism array 53a formed using a resin material having high heat resistance as described above, the first electrode 52a made of a transparent conductive material such as ITO is provided on the prism array 53a as in this example. You can also. Although not shown, it is also preferable that a silicon oxide (SiO 2 ) film is provided between the prism array 53a and the first electrode 52a in order to further improve the adhesion between them. In the reverse TN type liquid crystal element 5a illustrated in FIG. 6, the liquid crystal layer 60 does not have the prism array 53a between the first electrode 52a on the first substrate 51 and the liquid crystal layer 60, and the liquid crystal is directly supplied from the first electrode 52a. Since a voltage can be applied to the layer 60, the driving voltage can be further reduced. Note that in either of the reverse TN type liquid crystal element 5 shown in FIG. 2 and the reverse TN type liquid crystal element 5a shown in FIG. 6, one or both of the first electrode and the second electrode have a stripe shape (strip shape). It may be patterned into a shape.

(第2実施形態)
図7は、第2実施形態のリバースTN型液晶素子の構成例を示す断面図である。図7に示す本実施形態のリバースTN型液晶素子5bは、第1基板51、第1電極52、プリズムアレイ53、第1配向膜54、第2基板55、第2電極56、第2配向膜57、第3電極58、第4電極59、液晶層60、第1偏光板61、第2偏光板62および絶縁膜63を含んで構成される。なお、第1実施形態のリバースTN型液晶素子5と共通する部材については同一符号を付しており、それらについては詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the reverse TN liquid crystal element according to the second embodiment. The reverse TN type liquid crystal element 5b of this embodiment shown in FIG. 7 includes a first substrate 51, a first electrode 52, a prism array 53, a first alignment film 54, a second substrate 55, a second electrode 56, and a second alignment film. 57, a third electrode 58, a fourth electrode 59, a liquid crystal layer 60, a first polarizing plate 61, a second polarizing plate 62, and an insulating film 63. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the member which is common in the reverse TN type liquid crystal element 5 of 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted about them.

絶縁膜(絶縁層)63は、第2基板55上に第2電極56を覆うようにして設けられている。この絶縁膜63は、例えば酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜あるいはこれらの積層膜などの無機絶縁膜、または有機絶縁膜(例えばアクリル系有機絶縁膜)である。   The insulating film (insulating layer) 63 is provided on the second substrate 55 so as to cover the second electrode 56. The insulating film 63 is, for example, an inorganic insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or a laminated film thereof, or an organic insulating film (for example, an acrylic organic insulating film).

第3電極58および第4電極59は、それぞれ、第2基板55の絶縁膜63の上側に設けられている。本実施形態における第3電極58および第4電極59は、それぞれ複数の電極枝を有する櫛歯状電極であり、互いの電極枝が交互に並ぶようにして配置されている(後述の図8参照)。第3電極58および第4電極59は、それぞれ、例えばインジウム錫酸化物(ITO)などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。第3電極58、第4電極59のそれぞれの電極枝は、例えば30μm幅であり、電極間隔を20μmに設定して配置される。   The third electrode 58 and the fourth electrode 59 are respectively provided on the upper side of the insulating film 63 of the second substrate 55. The third electrode 58 and the fourth electrode 59 in this embodiment are comb-like electrodes each having a plurality of electrode branches, and are arranged so that the electrode branches are alternately arranged (see FIG. 8 described later). ). The third electrode 58 and the fourth electrode 59 are each configured by appropriately patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO). Each electrode branch of the third electrode 58 and the fourth electrode 59 has a width of 30 μm, for example, and is arranged with an electrode interval set to 20 μm.

第2配向膜57bは、第3電極58および第4電極59を覆うようにして設けられている。第2配向膜57bとしては、液晶層60の液晶分子の初期状態(電圧無印加時)における配向状態を水平配向状態に規制するもの(水平配向膜)が用いられている。また、第2配向膜57bには所定の表面処理(ラビング処理、光配向処理等)が施されている。   The second alignment film 57 b is provided so as to cover the third electrode 58 and the fourth electrode 59. As the second alignment film 57b, a film (horizontal alignment film) that restricts the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 60 in the initial state (when no voltage is applied) to the horizontal alignment state is used. The second alignment film 57b is subjected to predetermined surface treatment (rubbing treatment, photo-alignment treatment, etc.).

図8は、液晶層に対して各電極を用いて与えることが可能な電界について説明するための模式図である。図8(A)は、第1電極〜第4電極の配置を模式的に示した平面図である。図8(B)〜図8(D)は、第1電極〜第4電極の配置を模式的に示した断面図である。図8(B)に示すように、第1電極52と第2電極56は互いに対向配置されており、図8(A)に示すように第1電極52と第2電極56の重畳する領域内に第3電極58と第4電極59が配置されている。また、図8(A)に示すように、第3電極58の複数の電極枝と第4電極59の複数の電極枝とは1つずつ交互に繰り返すように配置されている。   FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an electric field that can be applied to the liquid crystal layer using each electrode. FIG. 8A is a plan view schematically showing the arrangement of the first electrode to the fourth electrode. FIG. 8B to FIG. 8D are cross-sectional views schematically showing the arrangement of the first electrode to the fourth electrode. As shown in FIG. 8B, the first electrode 52 and the second electrode 56 are arranged to face each other, and in the region where the first electrode 52 and the second electrode 56 overlap as shown in FIG. The third electrode 58 and the fourth electrode 59 are arranged on the front. Further, as shown in FIG. 8A, the plurality of electrode branches of the third electrode 58 and the plurality of electrode branches of the fourth electrode 59 are alternately arranged one by one.

図8(B)に示すように、第1電極52と第2電極56の間に電圧を印加することにより両電極間に電界を発生させることができる。この場合の電界は、図示のように第1基板51および第2基板55の厚さ方向(セル厚方向)に沿った電界となる。この電界を以後「縦電界」と称する場合もある。   As shown in FIG. 8B, an electric field can be generated between both electrodes by applying a voltage between the first electrode 52 and the second electrode 56. The electric field in this case is an electric field along the thickness direction (cell thickness direction) of the first substrate 51 and the second substrate 55 as shown. This electric field may hereinafter be referred to as a “longitudinal electric field”.

また、図8(C)に示すように、第3電極58と第4電極59の間に電圧を印加することにより両電極間に電界を発生させることができる。この場合の電界は、図示のように第1基板51および第2基板55の各一面にほぼ平行な方向の電界となる。この電界を以後「横電界」と称する場合もある。以後、このような電界を用いるモードを「IPSモード」と称する場合もある。   Further, as shown in FIG. 8C, an electric field can be generated between the third electrode 58 and the fourth electrode 59 by applying a voltage between them. The electric field in this case is an electric field in a direction substantially parallel to each surface of the first substrate 51 and the second substrate 55 as shown in the figure. Hereinafter, this electric field may be referred to as a “lateral electric field”. Hereinafter, a mode using such an electric field may be referred to as an “IPS mode”.

また、図8(D)に示すように、絶縁膜63を挟んで対向配置された第2電極56と第3電極58および第4電極59との間に電圧を印加することにより両電極間に電界を発生させることができる。この場合の電界は、図示のように第1基板51および第2基板55の各一面にほぼ平行な方向に沿った電界となる。この電界を以後「横電界」と称する場合もある。以後、このような電界を用いるモードを「FFSモード」と称する場合もある。   Further, as shown in FIG. 8D, by applying a voltage between the second electrode 56 and the third electrode 58 and the fourth electrode 59 that are arranged to face each other with the insulating film 63 interposed therebetween, a voltage is applied between both electrodes. An electric field can be generated. The electric field in this case is an electric field along a direction substantially parallel to each surface of the first substrate 51 and the second substrate 55 as shown in the figure. Hereinafter, this electric field may be referred to as a “lateral electric field”. Hereinafter, a mode using such an electric field may be referred to as an “FFS mode”.

液晶素子は、初期状態において液晶層60の液晶分子がスプレイツイスト状態に配向する。これに対して、上記したように第1電極52と第2電極56を用いて縦電界を発生させると、液晶層60の配向状態がリバースツイスト状態へ遷移する。その後、第3電極58と第4電極59を用いて横電界を発生させると(IPSモード)、液晶層60の配向状態がスプレイツイスト状態へ遷移する。また、第2電極56、第3電極58、第4電極59を用いて横電界を発生させた場合(FFSモード)でも同様に、液晶層60の配向状態がリバースツイスト状態からスプレイツイスト状態へ遷移する。IPSモードとの比較では、FFSモードのほうが液晶層60の配向状態をより均一に遷移させることができる。これは、第3電極58、第4電極59の各電極上にも横電界が印加されるためである。したがって、開口率(透過率、コントラスト比)の面からはFFSモードがより適しているといえる。   In the liquid crystal element, in the initial state, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 60 are aligned in a spray twist state. In contrast, when a vertical electric field is generated using the first electrode 52 and the second electrode 56 as described above, the alignment state of the liquid crystal layer 60 transitions to the reverse twist state. Thereafter, when a lateral electric field is generated using the third electrode 58 and the fourth electrode 59 (IPS mode), the alignment state of the liquid crystal layer 60 transitions to the spray twist state. Similarly, when a lateral electric field is generated using the second electrode 56, the third electrode 58, and the fourth electrode 59 (FFS mode), the alignment state of the liquid crystal layer 60 transitions from the reverse twist state to the spray twist state. To do. In comparison with the IPS mode, the alignment state of the liquid crystal layer 60 can be changed more uniformly in the FFS mode. This is because a lateral electric field is also applied to each of the third electrode 58 and the fourth electrode 59. Therefore, it can be said that the FFS mode is more suitable in terms of the aperture ratio (transmittance, contrast ratio).

配向状態のスイッチングが可能となった理由は以下のように考察される。スプレイツイスト状態では液晶層60の層厚方向の略中央における液晶分子が横に寝ているが、縦電界によってリバースツイスト状態になり、当該略中央における液晶分子が垂直方向に傾く。この後、IPSモードあるいはFFSモードの横電界によって、リバースツイスト状態における液晶層60の層厚方向の略中央における液晶分子に横電界がかかり、スプレイツイスト状態における液晶層60の当該略中央における液晶分子があるべきダイレクタ方向に向いたため、再び初期状態であるスプレイツイスト状態へ遷移する。以上により、縦電界と横電界を活用してスプレイツイスト状態とリバースツイスト状態を切り替えられるようになったものと考えられる。   The reason why the alignment state can be switched is considered as follows. In the spray twist state, the liquid crystal molecules at the approximate center in the layer thickness direction of the liquid crystal layer 60 lie sideways, but the liquid crystal molecules at the approximate center incline in the vertical direction due to the reverse twist state due to the vertical electric field. Thereafter, a lateral electric field is applied to the liquid crystal molecules at the approximate center in the thickness direction of the liquid crystal layer 60 in the reverse twist state by a lateral electric field in the IPS mode or the FFS mode, and the liquid crystal molecules at the approximate center of the liquid crystal layer 60 in the spray twist state. Since it is in the direction of the director, there is a transition to the spray twist state which is the initial state again. As described above, it is considered that the spray twist state and the reverse twist state can be switched by utilizing the vertical electric field and the horizontal electric field.

次に、液晶素子の製造方法の一例について詳細に説明する。   Next, an example of a method for manufacturing a liquid crystal element will be described in detail.

上記した第1実施形態と同様にして、第1電極52を有する第1基板51、第2電極56を有する第2基板55を形成し、その後、第1基板52上にプリズムアレイ53を形成する。   As in the first embodiment, the first substrate 51 having the first electrode 52 and the second substrate 55 having the second electrode 56 are formed, and then the prism array 53 is formed on the first substrate 52. .

次いで、第2基板55の第2電極56上に絶縁膜63を形成する。その際、取り出し電極部分には絶縁膜63が形成されないよう工夫する必要がある。その方法としては、あらかじめ取り出し電極部分にレジストを形成しておいて絶縁膜63の形成後にリフトオフする方法や、メタルマスクなどにより取り出し電極部分を隠した状態でスパッタ法などにより絶縁膜63を形成する方法などが挙げられる。また、絶縁膜63としては、有機絶縁膜、あるいは酸化珪素膜や窒化珪素膜等の無機絶縁膜及びそれらの組み合わせ等が挙げられる。ここでは、アクリル系有機絶縁膜と酸化珪素膜(SiO膜)の積層膜を絶縁膜63として用いる。 Next, an insulating film 63 is formed on the second electrode 56 of the second substrate 55. At that time, it is necessary to devise so that the insulating film 63 is not formed on the extraction electrode portion. As the method, a resist is formed in advance on the extraction electrode portion and lifted off after the insulating film 63 is formed, or the insulating film 63 is formed by sputtering or the like with the extraction electrode portion hidden by a metal mask or the like. The method etc. are mentioned. Examples of the insulating film 63 include an organic insulating film, an inorganic insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film, and a combination thereof. Here, a laminated film of an acrylic organic insulating film and a silicon oxide film (SiO 2 film) is used as the insulating film 63.

取り出し電極部分(端子部分)には耐熱性のフィルム(ポリイミドテープ)を貼り、その状態で有機絶縁膜の材料液をスピンコートする。例えば、2000rpmにて30秒間スピンさせる条件で、膜厚1μmを得る。これをクリーンオーブンにて焼成する(例えば、220℃、1時間)。耐熱性のフィルムを貼ったままでSiO膜をスパッタ法(交流放電)により成膜する。例えば、80℃に基板加熱し、1000Å形成する。ここで耐熱性のフィルムを剥がすと、有機絶縁膜、SiO膜ともきれいに剥がすことができる。その後、クリーンオーブンにて焼成する(例えば、220℃、1時間)。これは、SiO膜の絶縁性と透明性を上げるためである。SiO膜を形成する必要性は必ずしも無いが形成によりその上に形成するITO膜の密着性及びパターニング性が向上するため、形成することが望ましい。また、絶縁性も向上する。一方、有機絶縁膜を形成せずにSiO膜のみで絶縁性をとる方法が考えられるが、その場合にはSiO膜は多孔質になりやすいため膜厚を4000〜8000Å程度確保することが望ましい。また、SiNxとの積層膜にしてもよい。なお、無機絶縁膜の形成方法としてスパッタ法を述べたが、真空蒸着法、イオンビーム法、CVD法(化学気相堆積法)などの形成方法を用いてもよい。 A heat-resistant film (polyimide tape) is attached to the extraction electrode portion (terminal portion), and the material liquid of the organic insulating film is spin-coated in that state. For example, a film thickness of 1 μm is obtained under the condition of spinning at 2000 rpm for 30 seconds. This is baked in a clean oven (eg, 220 ° C., 1 hour). A SiO 2 film is formed by sputtering (alternating current discharge) while a heat resistant film is stuck. For example, the substrate is heated to 80 ° C. to form 1000 Å. Here, when the heat-resistant film is peeled off, both the organic insulating film and the SiO 2 film can be peeled off cleanly. Thereafter, baking is performed in a clean oven (for example, 220 ° C., 1 hour). This is to increase the insulation and transparency of the SiO 2 film. It is not always necessary to form the SiO 2 film, but it is preferable to form the SiO 2 film because the adhesion and patterning of the ITO film formed thereon are improved. Also, the insulation is improved. On the other hand, there can be considered a method of taking insulation only with a SiO 2 film without forming an organic insulating film, but in that case, the SiO 2 film is likely to be porous, so that a film thickness of about 4000 to 8000 mm can be secured. desirable. Also, a laminated film with SiNx may be used. Although the sputtering method has been described as a method for forming the inorganic insulating film, a forming method such as a vacuum evaporation method, an ion beam method, or a CVD method (chemical vapor deposition method) may be used.

次いで、絶縁膜63上に第3電極58および第4電極59を形成する。具体的には、まず絶縁膜63上にITO膜をスパッタ法(交流放電)にて形成する。これを、例えば100℃に基板加熱し、約1200Å程度のITO膜を全面に形成する。このITO膜を一般的なフォトリソグラフィ技術によってパターニングする。このときのフォトマスクとしては、上記した図8に示したような櫛歯状電極に対応する遮光部分を有するものを用いる。ここでは、櫛歯状の電極枝の幅を30μm、電極間隔20μmとする。なお、上記の取り出し電極部分にもパターンが無いとエッチングにより下側のITO膜も除去されるので、取り出し電極部分にもパターンが形成されているフォトマスクを用いる。   Next, the third electrode 58 and the fourth electrode 59 are formed on the insulating film 63. Specifically, first, an ITO film is formed on the insulating film 63 by a sputtering method (AC discharge). This is heated to, for example, 100 ° C., and an ITO film of about 1200 mm is formed on the entire surface. The ITO film is patterned by a general photolithography technique. As the photomask at this time, a photomask having a light shielding portion corresponding to the comb-like electrode as shown in FIG. 8 is used. Here, the width of the comb-like electrode branch is 30 μm and the electrode interval is 20 μm. If there is no pattern in the extraction electrode portion, the lower ITO film is also removed by etching. Therefore, a photomask having a pattern formed on the extraction electrode portion is used.

上記のようにして作製した第1基板51および第2基板55を洗浄する。具体的には、まず水洗(ブラシ洗浄もしくはスプレー洗浄、純水洗浄)をし、水切り後にUV洗浄をし、最後にIR乾燥を行う。   The first substrate 51 and the second substrate 55 manufactured as described above are cleaned. Specifically, first, washing with water (brush washing or spray washing, pure water washing) is performed, followed by UV washing after draining, and finally IR drying.

次いで、上記した第1実施形態と同様にして、第1基板51、第2基板55のそれぞれに第1配向膜53、第2配向膜57を形成し、各配向膜に配向処理を施す。   Next, as in the first embodiment described above, the first alignment film 53 and the second alignment film 57 are formed on the first substrate 51 and the second substrate 55, respectively, and an alignment process is performed on each alignment film.

次いで、第1基板51と第2基板55を貼り合わせる。第1基板51上にはあらかじめスペーサー材を散布し、さらにシール材を印刷する。その後、第1偏光板61、第2偏光板62を取り付ける。   Next, the first substrate 51 and the second substrate 55 are bonded together. A spacer material is sprayed on the first substrate 51 in advance, and a seal material is further printed. Thereafter, the first polarizing plate 61 and the second polarizing plate 62 are attached.

以上により、本実施形態の液晶素子5bが完成する。本実施形態の液晶素子5bは、第1実施形態の液晶素子と同様に優れた視角特性を有する。また、第1電極、第2電極に加え、第3電極および第4電極を備えることにより、スプレイツイスト状態とリバースツイスト状態の間の遷移をより良好に行うことができる。   Thus, the liquid crystal element 5b according to this embodiment is completed. The liquid crystal element 5b of the present embodiment has excellent viewing angle characteristics like the liquid crystal element of the first embodiment. Further, by providing the third electrode and the fourth electrode in addition to the first electrode and the second electrode, the transition between the spray twist state and the reverse twist state can be performed more favorably.

図9は、第2実施形態におけるリバースTN型液晶素子の他の構成例を示す断面図である。図9に示すリバースTN型液晶素子5cは、第1基板51、第1電極52、プリズムアレイ53c、第1配向膜54、第2基板55、第2電極56、第2配向膜57、第3電極58c、第4電極59c、液晶層60、第1偏光板61、第2偏光板62を含んで構成される。上述した図7に示したリバースTN型液晶素子5bでは第2基板55側に第3電極58および第4電極59が配置されていたが、図9に示す例のリバースTN型液晶素子5cはプリズムアレイ53c上に第3電極58cおよび第4電極59cが配置されている点が構造上の相違である。上記したような高い耐熱性を有する樹脂材料を用いて形成されたプリズムアレイ53c上であれば、本例のようにプリズムアレイ53cの上側にITO等の透明導電材料からなる第3電極58cおよび第4電極59cを設けることもできる。この構造では、上記した図7に示したリバースTN型液晶素子5bにおける絶縁膜63の機能をプリズムアレイ53cによって代替することができる。それにより絶縁膜63が不要となるので、製造工程を短縮することが可能となる。   FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating another configuration example of the reverse TN liquid crystal element according to the second embodiment. 9 includes a first substrate 51, a first electrode 52, a prism array 53c, a first alignment film 54, a second substrate 55, a second electrode 56, a second alignment film 57, and a third alignment film. The electrode 58c, the fourth electrode 59c, the liquid crystal layer 60, the first polarizing plate 61, and the second polarizing plate 62 are included. In the reverse TN type liquid crystal element 5b shown in FIG. 7 described above, the third electrode 58 and the fourth electrode 59 are arranged on the second substrate 55 side. However, the reverse TN type liquid crystal element 5c in the example shown in FIG. The difference in structure is that the third electrode 58c and the fourth electrode 59c are arranged on the array 53c. If it is on the prism array 53c formed using the resin material having high heat resistance as described above, the third electrode 58c made of a transparent conductive material such as ITO and the like are formed on the prism array 53c as in this example. Four electrodes 59c can also be provided. In this structure, the function of the insulating film 63 in the reverse TN type liquid crystal element 5b shown in FIG. 7 can be replaced by the prism array 53c. As a result, the insulating film 63 becomes unnecessary, and the manufacturing process can be shortened.

(第3実施形態)
次に、上記した第2実施形態の液晶素子の有するメモリー性を利用した低消費電力駆動が可能な液晶表示装置の構成例について説明する。
(Third embodiment)
Next, a configuration example of a liquid crystal display device capable of low power consumption driving using the memory property of the liquid crystal element of the second embodiment will be described.

図10は、液晶表示装置の構成例を模式的に示す図である。図10に示す液晶表示装置は、複数の画素部74をマトリクス状に配列して構成される単純マトリクス型の液晶表示装置であり、各画素部74として上記した液晶素子5bまたは液晶素子5cが用いられている。具体的には、液晶表示装置は、X方向に延びるm本の制御線B1〜Bmと、これらの制御線B1〜Bmに対して制御信号を与えるドライバー71と、各々が制御線B1〜Bmと交差してY方向に延びるn本の制御線A1〜Anと、これらの制御線A1〜Anに対して制御信号を与えるドライバー72と、各々が制御線B1〜Bmと交差してY方向に延びるn本の制御線C1〜CnおよびD1〜Dnと、これらの制御線C1〜CnおよびD1〜Dnに対して制御信号を与えるドライバー73と、制御線B1〜Bmと制御線A1〜Anとの各交点に設けられた画素部74と、を含んで構成されている。   FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a liquid crystal display device. The liquid crystal display device illustrated in FIG. 10 is a simple matrix type liquid crystal display device configured by arranging a plurality of pixel portions 74 in a matrix, and the liquid crystal element 5b or the liquid crystal element 5c described above is used as each pixel portion 74. It has been. Specifically, the liquid crystal display device includes m control lines B1 to Bm extending in the X direction, a driver 71 that gives control signals to the control lines B1 to Bm, and control lines B1 to Bm, respectively. The n control lines A1 to An that cross and extend in the Y direction, the driver 72 that gives control signals to the control lines A1 to An, and the control lines B1 to Bm that cross each other and extend in the Y direction. Each of n control lines C1 to Cn and D1 to Dn, a driver 73 for giving a control signal to these control lines C1 to Cn and D1 to Dn, each of the control lines B1 to Bm and the control lines A1 to An And a pixel portion 74 provided at the intersection.

各制御線B1〜Bm、A1〜An、C1〜CnおよびD1〜Dnは、例えば、ストライプ状に形成されたITO等の透明導電膜からなる。制御線B1〜BmとA1〜Anとが交差する部分が上記した第1電極52および第2電極56として機能する。また、制御線C1〜Cnについては、各画素部74に相当する領域に設けられ第3電極58(または58c)としての櫛歯状の電極枝(図5においては図示省略)と接続されている。同様に、制御線D1〜Dnについては、各画素部74に相当する領域に設けられ第4電極59(または59c)としての櫛歯状の電極枝と接続されている。   Each control line B1-Bm, A1-An, C1-Cn, and D1-Dn consists of transparent conductive films, such as ITO formed in stripe form, for example. The portions where the control lines B1 to Bm and A1 to An intersect function as the first electrode 52 and the second electrode 56 described above. The control lines C1 to Cn are connected to a comb-like electrode branch (not shown in FIG. 5) provided in a region corresponding to each pixel portion 74 and serving as the third electrode 58 (or 58c). . Similarly, the control lines D1 to Dn are connected to a comb-like electrode branch provided in a region corresponding to each pixel portion 74 and serving as the fourth electrode 59 (or 59c).

図10に示す構成の液晶表示装置の駆動法としては種々の方法が考えられる。例えば、制御線B1、B2、B3・・・とライン毎に表示書き換えを行う方法(線順次駆動法)について説明する。この場合には、相対的に明るい表示としたい画素部74には縦電界を印加し、相対的に暗い表示としたい画素部74には横電界を印加すればよい。   Various methods are conceivable as driving methods of the liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. For example, a control line B1, B2, B3... And a method of rewriting display for each line (line sequential driving method) will be described. In this case, a vertical electric field may be applied to the pixel portion 74 that is desired to have a relatively bright display, and a horizontal electric field may be applied to the pixel portion 74 that is desired to have a relatively dark display.

例えば、制御線B1には配向状態の遷移が生じない程度の矩形波電圧(例えば5V程度で150Hz)を印加し、制御線A1〜An、C1〜CnおよびD1〜Dnにはそれと同期し、もしくは半周期ずれた閾値電圧程度の矩形波電圧(例えば5V程度で150Hz)を印加する。   For example, a rectangular wave voltage (for example, about 5 V and 150 Hz) is applied to the control line B1, and the control lines A1 to An, C1 to Cn, and D1 to Dn are synchronized therewith, or A rectangular wave voltage (for example, about 5 V and 150 Hz) having a threshold voltage shifted by a half cycle is applied.

詳細には、制御線A1〜Anのうち、明るい表示としたい画素部74に対応する制御線には、制御線B1に印加した矩形波電圧と半周期ずれた矩形波電圧を印加する。このとき制御線C1〜CnおよびD1〜Dnには電圧を印加しない。それにより、画素部74の液晶素子には実効的に10V程度の電圧(縦電界)が印加される状態となる。この電圧が飽和電圧以上であるとすれば、液晶層60に配向状態の遷移を生じさせて画素部74の光透過率を変化させることができる。一方、制御線A1〜Anのうち、表示を変化させる必要がない画素部74に対応する制御線には、制御線B1に印加される矩形波電圧と同期した矩形波電圧を印加する。このときも制御線C1〜CnおよびD1〜Dnには電圧を印加しない。それにより、画素部74では実効的に電圧が印加されていない状態となる。したがって、液晶層60には配向状態の遷移が生じず、光透過率が変化しない。   Specifically, among the control lines A1 to An, a rectangular wave voltage that is shifted from the rectangular wave voltage applied to the control line B1 by a half cycle is applied to the control line corresponding to the pixel portion 74 that is desired to be brightly displayed. At this time, no voltage is applied to the control lines C1 to Cn and D1 to Dn. Thereby, a voltage (vertical electric field) of about 10 V is effectively applied to the liquid crystal element of the pixel portion 74. If this voltage is equal to or higher than the saturation voltage, the light transmittance of the pixel portion 74 can be changed by causing a transition of the alignment state in the liquid crystal layer 60. On the other hand, of the control lines A1 to An, a rectangular wave voltage synchronized with the rectangular wave voltage applied to the control line B1 is applied to the control line corresponding to the pixel portion 74 that does not need to change the display. Also at this time, no voltage is applied to the control lines C1 to Cn and D1 to Dn. As a result, no voltage is effectively applied to the pixel portion 74. Accordingly, the alignment state does not change in the liquid crystal layer 60, and the light transmittance does not change.

また、制御線C1〜CnおよびD1〜Dnのうち、明るい表示としたい画素部74に対応する制御線には、制御線B1に印加した矩形波電圧と半周期ずれた矩形波電圧を印加する。このとき制御線A1〜Anには電圧を印加しない。それにより、画素部74の液晶素子には実効的に10V程度の電圧(横電界)が印加される状態となる。この電圧が飽和電圧以上であるとすれば、液晶層60に配向状態の遷移を生じさせて画素部74の光透過率を変化させることができる。一方、制御線C1〜CnおよびD1〜Dnのうち、表示を変化させる必要がない画素部74に対応する制御線には、制御線B1に印加される矩形波電圧と同期した矩形波電圧を印加する。このときも制御線A1〜Anには電圧を印加しない。それにより、画素部74では実効的に電圧が印加されていない状態となる。したがって、液晶層60には配向状態の遷移が生じず、光透過率が変化しない。   Further, among the control lines C1 to Cn and D1 to Dn, a rectangular wave voltage that is shifted from the rectangular wave voltage applied to the control line B1 by a half cycle is applied to the control line corresponding to the pixel portion 74 that is desired to be brightly displayed. At this time, no voltage is applied to the control lines A1 to An. As a result, a voltage (lateral electric field) of about 10 V is effectively applied to the liquid crystal element of the pixel portion 74. If this voltage is equal to or higher than the saturation voltage, the light transmittance of the pixel portion 74 can be changed by causing a transition of the alignment state in the liquid crystal layer 60. On the other hand, among the control lines C1 to Cn and D1 to Dn, a rectangular wave voltage synchronized with the rectangular wave voltage applied to the control line B1 is applied to the control line corresponding to the pixel unit 74 that does not need to change the display. To do. Also at this time, no voltage is applied to the control lines A1 to An. As a result, no voltage is effectively applied to the pixel portion 74. Accordingly, the alignment state does not change in the liquid crystal layer 60, and the light transmittance does not change.

以上のような駆動を制御線B2、B3・・・と順次に実行していくことによりドットマトリクス表示が可能となる。このような駆動により書き換えられた表示状態は半永久的に保持することが可能である。この表示を書き換えるには再び制御線B1から上記の制御を実行すればよい。なお、ここではいわゆる単純マトリクス型の液晶表示装置について本発明を適用した例を示したが、薄膜トランジスタ等を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置について本発明を適用することも可能である。アクティブマトリクス型の液晶表示装置の場合には制御線B1等のライン毎に書き換える必要がなくなるので書き換え時間を短縮できる。また、しきい値に対して2倍以上の電圧の印加も可能になるので更に高速に書き換えが可能になる。ただし、片側の基板に横電界用と縦電界用の電極があるため、1画素あたり2つの薄膜トランジスタ等が必要になる。   The dot matrix display can be performed by sequentially executing the above driving with the control lines B2, B3. The display state rewritten by such driving can be held semipermanently. In order to rewrite this display, the above control may be executed again from the control line B1. Note that although an example in which the present invention is applied to a so-called simple matrix liquid crystal display device is described here, the present invention can also be applied to an active matrix liquid crystal display device using a thin film transistor or the like. In the case of an active matrix liquid crystal display device, it is not necessary to rewrite each line such as the control line B1, so that the rewriting time can be shortened. Further, since it is possible to apply a voltage more than twice the threshold, rewriting can be performed at a higher speed. However, since there are electrodes for a horizontal electric field and a vertical electric field on one substrate, two thin film transistors or the like are required per pixel.

以上のように各実施形態並びに実施例によれば、プリズムアレイの形状効果により液晶分子の配向状態が比較的高い所望のプレチルト角で安定に保持されるので、コントラストの高い双安定表示を簡便に実現できる。また、液晶層とプリズムアレイとの界面における屈折作用により、最大コントラストの得られる範囲を広げ、かつその方向を用途に応じて最適な方向に設定することができる。従って、2つの配向状態間の遷移を利用する新規な液晶素子における視角特性を向上し得る。   As described above, according to each embodiment and example, the alignment effect of the liquid crystal molecules is stably maintained at a relatively high desired pretilt angle due to the shape effect of the prism array, so that a bistable display with high contrast can be easily performed. realizable. Further, the range in which the maximum contrast can be obtained can be widened by the refraction action at the interface between the liquid crystal layer and the prism array, and the direction can be set to the optimum direction according to the application. Therefore, it is possible to improve the viewing angle characteristics in a novel liquid crystal element that utilizes a transition between two alignment states.

また、一般的な配向膜を用いることができるので配向状態の長期安定性が期待でき、液晶素子の信頼性を高めることができる。   Further, since a general alignment film can be used, long-term stability of the alignment state can be expected, and the reliability of the liquid crystal element can be improved.

また、メモリー性を利用した駆動方法(線順次書き換え法等)の適用が可能になるため、TFT等のスイッチング素子を用いることなく単純マトリクス表示により大容量のドットマトリクス表示が可能である。従って低コストで大容量表示が可能になる。   In addition, since a driving method (line sequential rewriting method or the like) using a memory property can be applied, a large-capacity dot matrix display can be performed by a simple matrix display without using a switching element such as a TFT. Therefore, large-capacity display is possible at low cost.

また、このような双安定性リバースTN型の液晶素子の製造工程は、基本的には一般的なTN型液晶素子の製造工程と共通しているため、コストアップの要因は少なく、一般的なTN型液晶素子と同様に安価に製造が可能である。   In addition, the manufacturing process of such a bistable reverse TN type liquid crystal element is basically the same as the manufacturing process of a general TN type liquid crystal element. Like the TN liquid crystal element, it can be manufactured at low cost.

なお、本発明は上述した内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した各実施形態では液晶層のツイスト角を90°程度としていたが、ツイスト角はこれに限定されるものではない。この場合には、白表示での明るさをより確保するためには液晶層内のリターデーション値を調整するとよい。また、第1偏光板と第2偏光板の各透過軸のなす角度を90°程度としたノーマリーホワイト状態の液晶素子について例示していたが、ノーマリーブラック状態の液晶素子としても構わない。ただし、良好な黒表示を得られ、より高いコントラストを得られるという点ではノーマリーホワイト状態のほうがより好ましい。また、上記した各実施形態ではいずれか一方の基板にのみプリズムアレイを設けていたが、双方の基板にプリズムアレイを設けてもよい。   In addition, this invention is not limited to the content mentioned above, In the range of the summary of this invention, it can change and implement variously. For example, in each of the embodiments described above, the twist angle of the liquid crystal layer is set to about 90 °, but the twist angle is not limited to this. In this case, the retardation value in the liquid crystal layer may be adjusted in order to further secure the brightness in white display. Further, although the liquid crystal element in the normally white state in which the angle formed by the transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate is about 90 ° has been illustrated, it may be a liquid crystal element in a normally black state. However, the normally white state is more preferable in that good black display can be obtained and higher contrast can be obtained. In each of the above embodiments, the prism array is provided on only one of the substrates, but the prism array may be provided on both substrates.

1:上側基板
2:下側基板
3:液晶層
5、5a、5b、5c:液晶素子
51:第1基板
52、52a:第1電極
53、53a、53c:プリズムアレイ
54、54a:第1配向膜
55:第2基板
56:第2電極
57:第2配向膜
58、58c:第3電極
59、59c:第4電極
60:液晶層
61:第1偏光板
62:第2偏光板
63:絶縁膜
71、72、73:ドライバー
74:画素部
A1〜An、B1〜Bm、C1〜Cn、D1〜Dn:制御線
1: upper substrate 2: lower substrate 3: liquid crystal layers 5, 5a, 5b, 5c: liquid crystal element 51: first substrate 52, 52a: first electrodes 53, 53a, 53c: prism arrays 54, 54a: first alignment Film 55: second substrate 56: second electrode 57: second alignment film 58, 58c: third electrode 59, 59c: fourth electrode 60: liquid crystal layer 61: first polarizing plate 62: second polarizing plate 63: insulation Films 71, 72, 73: Driver 74: Pixel portions A1 to An, B1 to Bm, C1 to Cn, D1 to Dn: Control lines

Claims (5)

対向配置された第1基板及び第2基板と、
前記第1基板又は前記第2基板の少なくとも一方に設けられたプリズムアレイと、
前記第1基板に設けられ、配向処理が施された第1配向膜と、
前記第2基板に設けられ、配向処理が施された第2配向膜と、
前記第1基板と前記第2基板の間に設けられた液晶層と、
前記第1基板の外側に配置された第1偏光板と、
前記第2基板の外側に配置された第2偏光板と、
前記第1基板及び前記第2基板に設けられた電圧印加手段、
を含み、
前記第1基板及び前記第2基板は、前記液晶層の液晶分子を第1方向へ捻れさせるように前記配向処理の方向を配置され、
前記液晶層は、前記液晶分子を前記第1方向とは逆の第2方向に捻れさせる性質のカイラル材を含有し、
前記電圧印加手段は、少なくとも、前記第1基板に設けられた第1電極と前記第2基板に設けられた第2電極を有する、
液晶素子。
A first substrate and a second substrate disposed opposite to each other;
A prism array provided on at least one of the first substrate and the second substrate;
A first alignment film provided on the first substrate and subjected to alignment treatment;
A second alignment film provided on the second substrate and subjected to alignment treatment;
A liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate;
A first polarizing plate disposed outside the first substrate;
A second polarizing plate disposed outside the second substrate;
Voltage applying means provided on the first substrate and the second substrate;
Including
The first substrate and the second substrate are arranged in a direction of the alignment treatment so as to twist liquid crystal molecules of the liquid crystal layer in a first direction;
The liquid crystal layer contains a chiral material having a property of twisting the liquid crystal molecules in a second direction opposite to the first direction,
The voltage application means includes at least a first electrode provided on the first substrate and a second electrode provided on the second substrate.
Liquid crystal element.
前記電圧印加手段は、前記第2基板の前記第2電極の上側に絶縁層を介して設けられた櫛歯状の第3電極及び第4電極を有する、請求項1に記載の液晶素子。   2. The liquid crystal element according to claim 1, wherein the voltage application unit includes a comb-like third electrode and a fourth electrode provided on an upper side of the second electrode of the second substrate via an insulating layer. 前記電圧印加手段は、前記第1基板の前記プリズムアレイの上側に設けられた櫛歯状の第3電極及び第4電極を有する、請求項1に記載の液晶素子。   2. The liquid crystal element according to claim 1, wherein the voltage applying unit includes a comb-shaped third electrode and a fourth electrode provided on an upper side of the prism array of the first substrate. 前記配向処理の方向により決まる前記液晶層の液晶分子のツイスト角が略90°である、請求項1〜3の何れか1項に記載の液晶素子。   The liquid crystal element according to claim 1, wherein a twist angle of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer determined by the direction of the alignment treatment is approximately 90 °. 複数の画素部を備え、当該複数の画素部の各々が請求項1〜4の何れか1項に記載の液晶素子を用いて構成された、液晶表示装置。   A liquid crystal display device comprising a plurality of pixel portions, wherein each of the plurality of pixel portions is configured using the liquid crystal element according to claim 1.
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