JP2014157293A - Electrooptical device and electronic equipment - Google Patents
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本開示は等方相温度領域の液晶材料における外部電界の有無によるネマティック相の発現及び消失現象を利用した電気光学装置及び電子機器に関する。 The present disclosure relates to an electro-optical device and an electronic apparatus that utilize the appearance and disappearance phenomenon of a nematic phase depending on the presence or absence of an external electric field in a liquid crystal material in an isotropic phase temperature region.
液晶を用いた電気光学装置の一つである液晶表示装置は、従来からCRT(陰極線管)と比較して軽量、薄型及び低消費電力という特徴があるため、表示用として多くの電子機器に使用されている。従来の液晶表示装置としては、液晶層に電界を印加する方法で分類すると、縦電界方式のものと横電界方式のものとがある。縦電界方式の液晶表示装置は、液晶層を挟んで配置される一対の電極により、概ね縦方向の電界を液晶分子に印加するものである。この縦電界方式の液晶表示装置としては、TN(Twisted Nematic)モード、VA(Vertical Alignment)モード、MVA(Multi-domain Vertical Alignment)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード等のものが知られている。 A liquid crystal display device, which is one of electro-optical devices using liquid crystals, has been characterized by its light weight, thinness, and low power consumption compared to a CRT (cathode ray tube). Has been. Conventional liquid crystal display devices are classified into a vertical electric field type and a horizontal electric field type when classified by a method of applying an electric field to a liquid crystal layer. A vertical electric field type liquid crystal display device applies a substantially vertical electric field to liquid crystal molecules by a pair of electrodes arranged with a liquid crystal layer interposed therebetween. As this vertical electric field type liquid crystal display device, a TN (Twisted Nematic) mode, a VA (Vertical Alignment) mode, an MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode, an ECB (Electrically Controlled Birefringence) mode, and the like are known. .
また、横電界方式の液晶表示装置は、液晶層を挟んで配置される一対の基板のうち一方の内面側に一対の電極が互いに絶縁して設けられており、概ね横方向の電界を液晶分子に対して印加するものである。この横電界方式の液晶表示装置としては、一対の電極が平面視で重ならないIPS(In-Plane Switching)モードのものと、重なるFFS(Fringe Field Switching)モードのものとが知られている。 In addition, a horizontal electric field type liquid crystal display device has a pair of electrodes provided on one inner surface side of a pair of substrates arranged with a liquid crystal layer sandwiched therebetween, so that an electric field in a substantially horizontal direction is generated by liquid crystal molecules. Is applied to. As the lateral electric field type liquid crystal display device, there are known an IPS (In-Plane Switching) mode in which a pair of electrodes do not overlap in a plan view and an FFS (Fringe Field Switching) mode in which they overlap.
これらの液晶表示装置は、所定方向に配向した液晶のダイレクターの配向方向を電界により変化させ、光の透過量を変化させて画像を表示させるものである。これに対して、近年は、誘電率異方性が正のネマティック液晶材料の液体(等方相)温度領域における外部電界の有無によるネマティック相の発現及び消失現象を利用して画像を表示させる装置が提案されている(例えば、特許文献1)。等方相温度領域の誘電率異方性が正のネマティック液晶材料における外部電界の有無によるネマティック相の発現及び消失現象を利用した液晶表示装置は、従来から所定方向に配向したダイレクターの配向方向を電界により変化させ、光の透過量を変化させる液晶表示装置に比べて高速な応答特性を有している。 These liquid crystal display devices display an image by changing the alignment direction of a director of liquid crystal aligned in a predetermined direction by an electric field and changing the amount of transmitted light. On the other hand, in recent years, an apparatus for displaying an image using the manifestation and disappearance phenomenon of a nematic phase due to the presence or absence of an external electric field in the liquid (isotropic phase) temperature region of a nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy. Has been proposed (for example, Patent Document 1). A liquid crystal display device using the manifestation and disappearance phenomenon of a nematic phase depending on the presence or absence of an external electric field in a nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy in the isotropic phase region has conventionally been oriented by a director oriented in a predetermined direction. Compared with a liquid crystal display device that changes the amount of transmitted light by changing the electric field by an electric field, it has a faster response characteristic.
特許文献1は、誘電率異方性が正の液晶材料を対象としている。しかし、誘電率異方性が負の液晶材料を用い、ネマティック相の誘起及び消失現象に基づく電気光学効果を利用した電気光学装置を実現できるか否かは明らかになっていない。
本開示は、誘電率異方性が負となる液晶材料の等方相温度領域において、外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象に基づく電気光学効果を利用した電気光学装置及び電子機器を提供し、かつ外部電界の有無による応答特性を誘電率異方性が正の液晶材料と同様の高速性を有することを目的とする。 The present disclosure relates to an electro-optical device and an electronic apparatus using an electro-optical effect based on induction and disappearance of a nematic phase due to the presence or absence of an external electric field in an isotropic phase temperature region of a liquid crystal material in which dielectric anisotropy is negative. An object of the present invention is to provide a response characteristic according to the presence or absence of an external electric field and to have a high speed similar to that of a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy.
本開示は、誘電率異方性が負となるネマティック液晶材料を挟持して対向配置された第1基板及び第2基板と、前記第1基板及び前記第2基板の少なくとも一方の前記ネマティック液晶材料側に形成された一対の電極と、前記第1基板及び前記第2基板の前記ネマティック液晶材料とは反対側にそれぞれ配置された一対の偏光板と、を含み、前記ネマティック液晶材料の等方相温度領域において、前記一対の電極間に印加される電圧に応じた等方相からネマティック相への相転移に基づく光透過率の変化を利用した、電気光学装置である。 The present disclosure relates to a first substrate and a second substrate that are disposed to face each other with a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy interposed therebetween, and the nematic liquid crystal material of at least one of the first substrate and the second substrate. An isotropic phase of the nematic liquid crystal material, comprising: a pair of electrodes formed on a side; and a pair of polarizing plates respectively disposed on opposite sides of the first substrate and the second substrate from the nematic liquid crystal material In the temperature region, the electro-optical device uses a change in light transmittance based on a phase transition from an isotropic phase to a nematic phase according to a voltage applied between the pair of electrodes.
本開示は、前述した電気光学装置を表示装置として備えた電子機器である。 The present disclosure is an electronic apparatus including the above-described electro-optical device as a display device.
一般に、ネマティック液晶材料は、固体と液体(等方相)との中間相状態すなわち、液晶相状態を示す。ネマティック液晶材料によって決まる温度(相転移温度)において、等方相から又は等方相への相転移、例えば、等方相とネマティック相との間で相転移が生じる。本開示の電気光学装置は、誘電率異方性が負のネマティック液晶材料の等方相温度領域において、一対の電極間に印加される電圧に応じた等方相からの相転移、例えばネマティック相の誘起及び消失現象に基づく電気光学効果である屈折率異方性の誘起及び消失現象に起因した光透過率の変化を利用している。すなわち、一対の電極間に電圧を印加しないと、ネマティック液晶材料は等方相のままであるが、一対の電極間に所定の電圧を印加すると等方相のネマティック液晶材料はネマティック相に相転移し、このネマティック相は一対の電極間に印加されていた電圧を取り除くと消失して元の等方相に戻る。 In general, a nematic liquid crystal material exhibits an intermediate phase state between a solid and a liquid (isotropic phase), that is, a liquid crystal phase state. At a temperature (phase transition temperature) determined by the nematic liquid crystal material, a phase transition from the isotropic phase to the isotropic phase, for example, a phase transition occurs between the isotropic phase and the nematic phase. The electro-optical device of the present disclosure includes a phase transition from an isotropic phase according to a voltage applied between a pair of electrodes in an isotropic phase temperature region of a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, for example, a nematic phase. The change in the light transmittance due to the induction and disappearance phenomenon of refractive index anisotropy, which is an electro-optic effect based on the induction and disappearance phenomenon, is utilized. That is, if no voltage is applied between the pair of electrodes, the nematic liquid crystal material remains in an isotropic phase, but if a predetermined voltage is applied between the pair of electrodes, the isotropic phase nematic liquid crystal material undergoes a phase transition to the nematic phase. The nematic phase disappears when the voltage applied between the pair of electrodes is removed, and returns to the original isotropic phase.
ネマティック液晶材料における電圧の有無による等方相からのネマティック相の誘起及び消失現象にともない、液晶層は電気光学効果として位相差変化の発生及び消失現象を示す。電気光学装置では、光透過率の変化となる。すなわち、ネマティック液晶材料が等方相であると、液晶層は光学的な位相差変化が発生しないために、電気光学装置は一対の偏光板によって定まる条件に依存した透過率となる。それに対し、外部電場(外部電界)によってネマティック液晶材料が等方相からネマティック相に相転移すると、電気光学効果による屈折率異方性が生じる。そのために、液晶層を透過する光の位相差変化が生じ、電気光学装置の透過率が変化する。 Along with the induction and disappearance phenomenon of the nematic phase from the isotropic phase due to the presence or absence of voltage in the nematic liquid crystal material, the liquid crystal layer exhibits the occurrence and disappearance phenomenon of the phase difference as the electro-optic effect. In the electro-optical device, the light transmittance changes. That is, when the nematic liquid crystal material is in an isotropic phase, the liquid crystal layer does not generate an optical phase difference change, so that the electro-optical device has a transmittance depending on conditions determined by the pair of polarizing plates. On the other hand, when the nematic liquid crystal material undergoes a phase transition from the isotropic phase to the nematic phase due to an external electric field (external electric field), refractive index anisotropy occurs due to the electro-optic effect. For this reason, a phase difference of light transmitted through the liquid crystal layer is changed, and the transmittance of the electro-optical device is changed.
また、誘電率異方性が負となるネマティック液晶材料を挟持して対向配置された第1基板及び第2基板に電極が配置された、いわゆる対向電極構成での直視型の表示装置構成でも、電圧の有無による等方相からのネマティック相の誘起及び消失現象を利用した透過率の変化が確認された。さらに、電圧印加によって生じたネマティック相の消失速度が、従来のネマティック液晶材料のネマティック相温度域におけるダイレクターの再配向速度よりも大幅に速いことが明らかになった。このように、本開示は、ネマティック液晶材料の等方相温度領域において、等方相からの相転移、例えば外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象に基づく電気光学効果を利用した電気光学装置を提供し、かつ外部電界の有無による応答特性である外部電場が消失時での応答特性を誘電率異方性が正の液晶材料と同等とすることができる。 Further, even in a direct-view display device configuration with a so-called counter electrode configuration in which electrodes are disposed on a first substrate and a second substrate that are opposed to each other with a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, It was confirmed that the transmittance changes by using induction and disappearance of nematic phase from isotropic phase with and without voltage. Furthermore, it has been clarified that the disappearance rate of the nematic phase caused by the voltage application is significantly faster than the realignment rate of the director in the nematic phase temperature range of the conventional nematic liquid crystal material. As described above, the present disclosure relates to an electro-optic effect utilizing an electro-optic effect based on a phase transition from an isotropic phase, for example, an induction and disappearance phenomenon of a nematic phase due to the presence or absence of an external electric field in an isotropic phase temperature region of a nematic liquid crystal material. A device can be provided, and the response characteristic when the external electric field disappears, which is a response characteristic depending on the presence or absence of an external electric field, can be made equivalent to a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy.
本開示によれば、誘電率異方性が負となるネマティック液晶材料の等方相温度領域において、外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象に基づく電気光学効果を利用した電気光学装置を提供し、かつ外部電界の有無による応答特性を誘電率異方性が正のネマティック液晶材料と同様の高速性を有することができる。 According to the present disclosure, an electro-optical device using an electro-optical effect based on induction and disappearance of a nematic phase due to the presence or absence of an external electric field in an isotropic phase temperature region of a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy. It is possible to provide a response characteristic according to the presence or absence of an external electric field and to have the same high-speed property as a nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy.
以下、本開示の技術を実施するための形態(以下、実施形態と記述する)について図面を用いて、次に示す手順で詳細に説明する。
1.本開示が適用される電気光学装置
1−1.概略
1−2.光学特性及び電場応答性
1−3.界面配向処理
1−4.直視型の表示装置
1−5.電気光学装置の駆動方法
1−6.温度制御の一例
1−7.他の構成における電気光学装置
2.電子機器
3.本開示の構成
Hereinafter, a mode for carrying out the technique of the present disclosure (hereinafter, referred to as an embodiment) will be described in detail with reference to the drawings in the following procedure.
1. 1. Electro-optical device to which the present disclosure is applied 1-1. Outline 1-2. Optical characteristics and electric field response 1-3. Interfacial orientation treatment 1-4. Direct view type display device 1-5. Driving method of electro-optical device 1-6. Example of temperature control 1-7. 1. Electro-optical device in another configuration Electronic equipment Composition of this disclosure
<1.本開示が適用される電気光学素子装置>
本実施形態で説明するアレイ基板及びカラーフィルター基板の「表面」とは、各種の配線が形成された面又は液晶材料と対向する側の面を示すものとする。また、本実施形態において説明のために用いられた各図面は、各層及び各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。
<1. Electro-optical device to which the present disclosure is applied>
The “surface” of the array substrate and the color filter substrate described in the present embodiment indicates a surface on which various wirings are formed or a surface on the side facing the liquid crystal material. In addition, each drawing used for explanation in the present embodiment is displayed with a different scale for each layer and each member so that each layer and each member can be recognized on the drawing. It is not necessarily displayed in proportion to the actual dimensions.
以下に述べる各実施形態の電気光学装置及び液晶表示装置は、それぞれ本開示の動作原理を確認するためのものであるため、カラーフィルター基板のカラーフィルター層としては透明なオーバーコート層のみを形成したものを用いている。また、誘電率異方性(ε)が負である材料のうち、いくつかのネマティック液晶材料を用いたが、以下の実施形態の電気光学装置では、誘電率異方性が負の材料として、メルク社製の製品名MJ052996を用いた。この液晶材料は約60℃でネマティック相と等方相との間で相転移する。なお、本実施形態に係る電気光学装置及び液晶表示装置に適用可能な液晶材料は、誘電率異方性が負であるネマティック液晶材料であればよく、前述した製品名MJ052996に限定されるものではない。 Since the electro-optical device and the liquid crystal display device of each embodiment described below are for confirming the operation principle of the present disclosure, only a transparent overcoat layer is formed as the color filter layer of the color filter substrate. Something is used. Further, among the materials having a negative dielectric anisotropy (ε), several nematic liquid crystal materials were used. However, in the electro-optical device according to the following embodiment, as a material having a negative dielectric anisotropy, The product name MJ052996 made by Merck was used. This liquid crystal material undergoes a phase transition between a nematic phase and an isotropic phase at about 60 ° C. The liquid crystal material applicable to the electro-optical device and the liquid crystal display device according to the present embodiment may be a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy and is not limited to the above-described product name MJ052996. Absent.
図1は、本実施形態に係る縦電界方式の電気光学装置が備える1画素のアレイ基板の概要を示す平面図である。図2は、図1AのIB−IB線に沿った断面図である。電気光学装置10は、図2に示すように、互いに対向配置されたアレイ基板AR及びカラーフィルター基板CF間に液晶材料1を封入している。液晶層LCの界面における界面配向処理の具体的な方法として、本実施形態では配向膜を形成する方式を用いた。
FIG. 1 is a plan view illustrating an outline of a one-pixel array substrate provided in the vertical electric field type electro-optical device according to the present embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along line IB-IB in FIG. 1A. As shown in FIG. 2, the electro-
以下においては、電気光学装置10は縦電界方式を利用するものを例とするが、これに限定されるものではない。例えば、電気光学装置10は、FFSモード又はIPSモード等の横電界方式を利用するものであってもよい。
In the following, the electro-
<1−1.概略>
電気光学装置10のアレイ基板ARは、絶縁性を有する透明なガラス等を用いた第1基板としての第1の透明基板11の表面に、アルミニウム又はモリブデン等の金属を用いた複数の走査線12が等間隔で平行に形成されている。また、アレイ基板ARは、隣り合う走査線12間の略中央に、補助容量線13が平行して形成されている。各画素の形成予定位置の補助容量線13は幅広に形成されて補助容量電極13aとなっている。走査線12は、TFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)のゲート電極Gの形成予定位置が部分的に幅広に形成されている。
<1-1. Overview>
The array substrate AR of the electro-
走査線12、補助容量線13及び透明基板11の露出部分を覆うようにして窒化ケイ素又は酸化ケイ素等を用いたゲート絶縁膜14が積層されている。ゲート電極Gの形成予定位置におけるゲート絶縁膜14の表面には、非晶質シリコン又は多結晶シリコン等を用いた半導体層15が形成されている。ゲート絶縁膜14の表面には、アルミニウム又はモリブデン等の金属を用いた複数の信号線16が走査線12と交差するようにして形成されている。信号線16からはTFTのソース電極Sが延設され、ソース電極Sは半導体層15の表面と部分的に接触している。平面視で走査線12と信号線16とによって囲まれた領域が1画素の領域に相当する。
A
信号線16及びソース電極Sと同一の材料で同時に形成されたドレイン電極Dがゲート絶縁膜14の表面に設けられている。ドレイン電極Dは、ソース電極Sと近接して配置されて半導体層15と部分的に接触している。ドレイン電極Dは、ゲート絶縁膜14の表面で補助容量電極13aを部分的に被覆するように、補助容量電極13aの信号線16側の両端部が露出するように延在されている。ドレイン電極Dと補助容量電極13aの平面視における重畳部分とによって、各画素の補助容量が形成される。ゲート電極G、ゲート絶縁膜14、半導体層15、ソース電極S及びドレイン電極Dによってスイッチング素子となるTFTが形成され、それぞれの画素にこのTFTが設けられている。
A drain electrode D formed simultaneously with the same material as the
信号線16、TFT及びゲート絶縁膜14の露出部分を覆うようにして、例えば、窒化ケイ素又は酸化ケイ素等を用いたパッシベーション膜17が積層される。パッシベーション膜17の表面は、フォトレジスト等の透明樹脂材料が用いられており、表面が平坦とされた層間膜18が積層されている。パッシベーション膜17及び層間膜18には、TFTのドレイン電極Dに対応する位置にコンタクトホール19が形成されている。
A
それぞれの画素毎に、コンタクトホール19の内面及び層間膜18表面を被覆するようにITO(Indium Thin Oxide)又はIZO(Indium Zinc Oxide)等の透明導電性材料を用いた画素電極20が形成されている。電気光学装置10のアレイ基板ARには、画素電極20の表面に第1配向膜31が形成されている。本実施形態において、第1配向膜31として、ラビング処理された垂直配向膜を用いた。
For each pixel, a
カラーフィルター基板CFは、絶縁性を有する透明なガラス等を用いた第2基板としての第2の透明基板21の表面に、カラーフィルター層に代わる透明なオーバーコート層22が設けられている。オーバーコート層22の表面には、カラーフィルター基板CFの全面にわたって共通電極23が積層されている。電気光学装置10のカラーフィルター基板CFには、共通電極23の表面に第2配向膜32が形成されている。本実施形態において、第2配向膜32として、ラビング処理された垂直配向膜を用いた。本実施形態において、第2配向膜32のラビング方向は、第1配向膜31のラビング方向とは逆方向(アンチラビング処理)となっている。
The color filter substrate CF is provided with a
このようにして形成されたアレイ基板AR及びカラーフィルター基板CFを互いに対向させ、両基板の周囲にシール材を設けることにより両基板を貼り合せ、両基板間に上述の液晶材料1を封入して液晶層LCとする。その後、アレイ基板ARの裏面側(例えば、光源が配置される側)に第1の偏光板24を、カラーフィルター基板CFの裏面側に第2の偏光板25を、それぞれクロスニコル配置となるように一対の偏光板として配置することにより、縦電界方式の電気光学装置10が得られる。液晶層の層厚は任意に変更することができるが、本実施形態において、電気光学装置10の液晶層の層厚は例えば3μmとされている。次に、電気光学装置10の動作原理を説明する。
The array substrate AR and the color filter substrate CF thus formed are opposed to each other, a sealing material is provided around both substrates, the two substrates are bonded together, and the
図3は、本実施形態に係る電気光学装置の等方相温度領域における誘電率異方性が負のネマティック液晶材料の状態を示す模式図である。図3に示すように、画素電極20と共通電極23との間に電圧を印加しない状態(電圧無印加状態)では、誘電率異方性が負のネマティック液晶材料が等方相となる。等方相では、液晶状態で見られるようなダイレクターが存在しない。このため、ネマティック液晶材料での等方相では、屈折率異方性も生じないことから、仮に光(偏光)が液晶層を通過しても位相差変化は発生しない。これは、ネマティック液晶材料の誘電率異方性が負でも正でも同様である。また、図2(図3も含む)には、電気光学装置10が備える一対の偏光板(第1の偏光板24及び第2の偏光板25)はクロスニコル配置されている。このため、等方相の場合、一方の偏光板を透過してきた直線偏光に変換された光は他方の偏光板を透過することができない。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state of a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy in the isotropic phase temperature region of the electro-optical device according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, in a state where no voltage is applied between the
図4は、本実施形態に係る電気光学装置の誘電率異方性が負のネマティック液晶材料に電界を印加した際に誘起されるダイレクターの配置状態を示す模式図である。図4のダイレクターの長軸Zlは屈折率異方性の方向を表したものである。図4に示すように、一対の電極間(電気光学装置10が備える画素電極20と共通電極23との間)に電圧を印加すると、電界Eは矢印のように形成される。誘電率異方性が負であるネマティック液晶材料であることから、電界Eの方向(電界方向)と直交する方向にダイレクターの長軸Z1が配向する。一般に、等方相のような等方性媒質では電気光学効果として知られる屈折率異方性が電界強度の2乗に比例するKerr効果に起因した屈折率異方性が生じる。本実施形態でも一定の電場未満の電界強度下ではKerr効果に起因した屈折率異方性が生じる。一方、一定の電圧以上では電界強度Eに起因する相転移によってネマティック相が形成され、Kerr効果以上の屈折率異方性が生じ、ネマティック相温度で示す屈折率異方性と同程度となる。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an arrangement state of directors induced when an electric field is applied to a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy of the electro-optical device according to the present embodiment. The major axis Zl of the director in FIG. 4 represents the direction of refractive index anisotropy. As shown in FIG. 4, when a voltage is applied between a pair of electrodes (between the
誘電率異方性が負であるネマティック液晶材料を用い、図2の電気光学装置10が備える一対の偏光板(第1の偏光板24及び第2の偏光板25)をクロスニコル配置する。図4に示すような、電場に起因するKerr効果及び相転移現象に起因する屈折率異方性は、ネマティック相温度領域での屈折率異方性と同程度となることから、液晶層を通過する光は位相差変化も同様の光学効果が得られる。その結果、一方の偏光板(例えば、第1の偏光板24)を透過して直線偏光に変換された光は、ネマティック相を透過する間に位相差が変化するため、他方の偏光板(例えば、第2の偏光板25)を透過することができるようになる。一方、図3のように等方相の場合、液晶層を通過する光の位相差が変化しないため、第1の偏光板24を透過した光は第2の偏光板25を透過できない。結果として、ノーマリーブラック型の電気光学装置となる。この場合の電気光学装置は、黒表示が液晶層において等方相となり、白表示では従来と同程度の透過率を示すことから、所定方向に配向したダイレクターの配向方向を電界により変化させ、光の透過量を変化させる液晶表示装置に比べて、高いコントラストを示す。本開示は、誘電率異方性が負のネマティック液晶材料の、外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象に基づく電気光学効果を利用した電場応答性及び光学特性が良好な電気光学装置10を提供するものである。
A nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy is used, and a pair of polarizing plates (the first
<1−2.光学特性及び電場応答性>
図2に示す電気光学装置10は、誘電率異方性が負の液晶材料を備えている。本実施形態では、電気光学装置10が備える第1配向膜31及び第2配向膜32は、界面配向が基板面に垂直となる垂直配向処理が施されている。垂直配向処理を施した理由は、ネマティック相温度領域及び等方相温度領域の両者において、電気光学装置としてノーマリーブラック型での光学特性及び応答特性を評価できるからである。まず、光学特性である透過率―電圧依存性について説明する。
<1-2. Optical characteristics and electric field response>
The electro-
図5は、透過率と印加電圧との関係を示す図である。図5に示すように、電気光学装置10が備えるネマティック液晶材料が等方相となる温度において、電圧無印加でネマティック液晶材料は等方相となるため、偏光板のクロスニコルの条件である透過率0%を示した。また、一対の電極間に電圧が印加されると、電気光学装置10は、電圧の上昇及び一定の電圧以上で急峻な透過率の上昇が確認され、ネマティック液晶材料がネマティック相となる温度に近い透過率を示すことが確認された。この急峻な透過率上昇となる電圧が、外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象の閾値電圧であり、電場によってネマティック相へ相転移が発生していることを示している。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the transmittance and the applied voltage. As shown in FIG. 5, at the temperature at which the nematic liquid crystal material included in the electro-
電場応答性について、相転移温度TNI−0.2℃及び相転移温度TNI+0.2℃の条件において、電圧を除去した後での透過率の時間依存性を評価した。この結果、ネマティック相温度(相転移温度TNI−0.2℃のとき)において電圧を除去した後の透過率の時間変化は30ms〜80msであるのに対し、等方相温度(相転移温度TNI+0.2℃)において電圧を除去した後の透過率の時間変化は0.2ms程度となった。このように、等方相温度において電圧を除去した後の透過率の時間変化は、ネマティック相温度での透過率の時間変化の約1/100以下となる。この応答特性の潜在能力は、2ns程度となると予想される。なお、誘電率異方性が負のネマティック液晶材料は、電圧を印加した後における透過率の時間変化は、高電圧になるほど短時間となる電圧依存性を示す。このような電圧依存性は、従来の電気光学装置、すなわち、ネマティック相温度領域において、所定方向に配向したネマティック液晶材料のダイレクターの配向方向を電界により変化させ、光の透過量を変化させる電気光学装置と同様の傾向を示した。
Regarding the electric field response, the time dependency of the transmittance after removing the voltage was evaluated under the conditions of the phase transition temperature TNI-0.2 ° C. and the phase transition temperature TNI + 0.2 ° C. As a result, the time change of the transmittance after removing the voltage at the nematic phase temperature (at the phase transition temperature TNI−0.2 ° C.) is 30 ms to 80 ms, whereas the isotropic phase temperature (phase transition
図2に示すような電気光学装置10の電場応答特性は、電圧を印加し電気光学装置10の透過率が上昇し一定値となるまでの立ち上がり時間と、電圧を除去して透過率が低下して0%となるまでの立ち下がり時間との和が小さい程、高速な応答特性を有するといえる。前述した、電圧を除去した後での透過率の時間依存性の結果から、等方相温度において誘電率異方性が負のネマティック液晶材料を備える電気光学装置10は、立ち下がり時間が非常に短い。このため、等方相温度において誘電率異方性が負のネマティック液晶材料を備える電気光学装置10は、所定方向に配向したダイレクターの配向方向を電界により変化させることにより光の透過量を変化させる液晶表示装置と比較して、高速な応答特性を有している。結果として、誘電率異方性が負のネマティック液晶材料を備える電気光学装置10は、外部電場が消失したときにおける応答特性を、誘電率異方性が正のネマティック液晶材料と同等とすることができた。
The electric field response characteristics of the electro-
<1−3.界面配向処理>
誘電率異方性が正のネマティック液晶材料において、等方相のような液晶分子が等方的に分散している系でも、界面配向の影響があることが知られている。この界面配向の影響は、界面配向処理を施すことによって、界面には少なからず何らかのダイレクターが形成されていることに起因すると考えられる。次に、誘電率異方性が負のネマティック液晶材料を用いた場合における界面配向の処理について説明する。
<1-3. Interfacial orientation treatment>
It is known that in a nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy, even in a system in which liquid crystal molecules such as isotropic phase are isotropically dispersed, there is an influence of interface alignment. The influence of the interface alignment is considered to be caused by the fact that some director is formed in the interface by performing the interface alignment treatment. Next, an interface alignment process when a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy is used will be described.
図2に示す第1の透明基板11及び第2の透明基板21のそれぞれ又は少なくとも一方に、例えば、配向膜の界面配向処理を施すことにより、温度上昇にともなう外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象の閾値電圧の高電圧シフトが抑制される。駆動電圧に制約がある場合には、動作可能な温度域も広がる。このため、界面配向処理を施した電気光学装置10は、特に温度上昇が生じても、界面配向処理が施されていない場合よりも印加電圧の増大が抑制され、かつ、駆動電圧に制約がある場合には動作可能な温度域も広くなる。
Induction of a nematic phase due to the presence or absence of an external electric field accompanying a temperature rise, for example, by subjecting each or at least one of the first
図6は、電場の有無における液晶層と配向膜との界面を示す模式図である。図6中の「//」は、基板面に水平配向処理を施したことを表し、「⊥」は垂直配向処理を施したことを示す。図6中の複数の短い直線は、ダイレクターの長軸Zlを示す。図9に示すように、等方相でも液晶層と基板面との界面近傍には、界面配向処理によってこの処理に起因するダイレクターが形成される。また、そのダイレクターは界面配向処理によって異なる。 FIG. 6 is a schematic diagram showing the interface between the liquid crystal layer and the alignment film in the presence or absence of an electric field. “//” in FIG. 6 indicates that the substrate surface has been subjected to a horizontal alignment process, and “⊥” indicates that a vertical alignment process has been performed. A plurality of short straight lines in FIG. 6 indicate the major axis Zl of the director. As shown in FIG. 9, even in the isotropic phase, a director resulting from this process is formed in the vicinity of the interface between the liquid crystal layer and the substrate surface by the interface alignment process. Further, the director varies depending on the interface alignment treatment.
電圧が印加されると、等方相の領域には電場に起因するダイレクターが形成される。誘電率異方性が負であるネマティック液晶材料の場合には、発生する電界方向に対し、法線方向にダイレクターが形成される。このため、垂直配向処理では液晶層内のダイレクターと界面とのダイレクターとの間に弾性ひずみが生じる。この弾性ひずみが生じると、同一の温度においても弾性ひずみが生じない場合に比べ、外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象の閾値電圧が高い電圧を示す。つまり、弾性エネルギーが生じない方向に界面配向処理を施すことにより、閾値電圧を低下させることができる。 When a voltage is applied, a director resulting from the electric field is formed in the isotropic phase region. In the case of a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, a director is formed in the normal direction with respect to the direction of the generated electric field. For this reason, in the vertical alignment treatment, elastic strain occurs between the director in the liquid crystal layer and the director at the interface. When this elastic strain occurs, the threshold voltage of the induction and disappearance phenomenon of the nematic phase due to the presence or absence of an external electric field is higher than that when no elastic strain occurs even at the same temperature. That is, the threshold voltage can be lowered by performing the interface alignment process in a direction in which no elastic energy is generated.
外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象の界面処理による閾値電圧は、水平配向、垂直配向、無配向の順に大きくなった。この結果から、誘電率異方性が負のネマティック液晶材料は、電界方向に対して法線方向に界面配向処理を施す、すなわち、水平配向処理を施すことが好ましい。このようにすれば、前述した弾性ひずみを抑制できるので、閾値電圧を低下させ、電気光学装置10の低電圧駆動を実現できる。
The threshold voltage due to the interface treatment of the induction and disappearance of the nematic phase with and without an external electric field increased in the order of horizontal alignment, vertical alignment, and non-alignment. From this result, it is preferable that the nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy is subjected to an interface alignment process in the normal direction to the electric field direction, that is, a horizontal alignment process. By doing so, the above-described elastic strain can be suppressed, so that the threshold voltage can be lowered and the electro-
外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象の閾値電圧は、誘電率異方性が負のネマティック液晶材料においても界面配向処理の影響を受け、無配向処理よりも低い駆動電圧を実現できる。このことから、界面配向処理を施すことは配向処理をしないよりも好ましい。 The threshold voltage of the induction and disappearance phenomenon of the nematic phase due to the presence or absence of an external electric field is affected by the interface alignment treatment even in a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, and can realize a driving voltage lower than that of the non-alignment treatment. For this reason, it is more preferable to perform the interface alignment treatment than not to perform the alignment treatment.
界面処理は、一般的にポリイミド材料によって製造された配向膜を用い、必要に応じてラビング布でラビング処理を施したりすることで実現できる。このような方法を用いれば、比較的容易に界面配向処理を実現することができる。この他にも、例えば、蒸着又は光配向用の膜等を用いて界面配向処理を実現してもよい。また、界面を制御するための膜を形成せずに、電極表面に凹凸を形成したり、電極表面にラビング布でラビング処理を施したりすることで、界面配向処理を実現してもよい。 The interface treatment can be realized by using an alignment film generally made of a polyimide material and performing a rubbing treatment with a rubbing cloth as necessary. If such a method is used, the interface alignment process can be realized relatively easily. In addition to this, for example, the interface alignment treatment may be realized using a film for vapor deposition or photo-alignment. Further, the interfacial alignment treatment may be realized by forming irregularities on the electrode surface without forming a film for controlling the interface, or by rubbing the electrode surface with a rubbing cloth.
<1−4.直視型の表示装置>
図7は、液晶相に対して一対の電極を対向配置した直視型表示装置に対応する液晶表示装置の断面図である。図7に示す液晶表示装置10Aは、図1、図2に示す電気光学装置10のアレイ基板AR側に、光源としてのバックライト4を配置したものである。液晶表示装置10Aにおいて対向する電極である画素電極20と共通電極23との間には、電極面に対して法線方向に電界が生じる。液晶表示装置10Aは、バックライト4から直接表示光を視認することとなる。このように、液晶表示装置10Aは、直視型の表示装置である。
<1-4. Direct-view display device>
FIG. 7 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device corresponding to a direct-view display device in which a pair of electrodes are arranged to face the liquid crystal phase. A liquid
図8は、誘電率異方性が正、負と異なるネマティック液晶材料の液晶層における電界の有無によるダイレクターの変化を示した図である。図8に示すように、誘電率異方性が負のネマティック液晶材料と誘電率異方性が正のネマティック液晶材料とでは、電界Eの方向に対して形成されるダイレクター(符号2、2’が対応)の長軸が異なる。その結果、図7のバックライト4から入射され、偏光板24を通して形成された偏光は誘電率異方性が正のネマティック液晶材料で形成された液晶層を通過する際には、電圧の有無によらず位相差変化が生じない。結果として、液晶表示装置10Aの透過率変化が起こらない。一方、誘電率異方性が負のネマティック液晶材料で形成された液晶層を通過する際には、電圧の有無により位相差変化が生じるために、液晶表示装置10Aにおいて、異なる透過率変化を視認することになる。
FIG. 8 is a diagram showing changes in the director depending on the presence or absence of an electric field in a liquid crystal layer of a nematic liquid crystal material whose dielectric anisotropy is different from positive and negative. As shown in FIG. 8, the nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy and the nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy are directors (
図8に示す例において、誘電率異方性が正の液晶材料の場合でも、対向する画素電極20と共通電極23との間には、電界Eによってダイレクター(符号2’が対応)は生じる。しかし、バックライト4から入射される光の方向に対してはダイレクターによる液晶層の位相差変化の効果が生じない。したがって、誘電率異方性が正の液晶材料1’を用いた液晶表示装置10Aは、液晶表示装置として必要な調光作用が発生しない。誘電率異方性が負の液晶材料1を用いると、ダイレクターによる液晶層の位相差変化の効果による調光作用が発生する。このため、誘電率異方性が負の液晶材料1を用いた液晶表示装置10Aは、直視型の表示装置として機能する。このように、誘電率異方性が負の液晶材料を用いることにより、画素電極20と共通電極23との間に液晶層LCを有する液晶表示装置を直視型の表示装置として使用することができる。
In the example shown in FIG. 8, even in the case of a liquid crystal material having positive dielectric anisotropy, a director (corresponding to reference numeral 2 ′) is generated by the electric field E between the opposing
本実施形態においては、誘電率異方性が負となるネマティック液晶材料を用いた、いわゆる直視型の液晶表示装置10Aにおいて、電圧の有無による等方相からのネマティック相の誘起及び消失現象を利用した透過率変化が確認された。結果として、本開示によれば、主として誘電率異方性が正のネマティック液晶材料の等方相温度領域において、外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象に基づく電気光学効果を利用した電気光学装置では実現が困難である直視型液晶表示装置を容易に実現できる。
In this embodiment, in a so-called direct-view type liquid
前述した通り、誘電率異方性が負の液晶材料を用いることにより、外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象を利用して、画素電極20と共通電極23との間の間に液晶層LCが設けられた液晶表示装置10Aのような直視型表示装置が実現できる。このことは液晶表示装置だけでなく、電気光学装置としての汎用性を拡大することとなる。誘電率異方性が負の液晶材料いることにより、例えば、誘電率異方性が正のネマティック液晶材料を用いた場合には実現が困難な電気光学装置である3D等の液晶バリア、光学シャッター等を容易に実現できる。
As described above, by using a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, a liquid crystal is formed between the
仮に、誘電率異方性が正のネマティック液晶材料を用いて、いわゆる直視型液晶表示装置等を実現しようとした場合、光源の指向性を制御するプリズム等を用いる方法がある。しかし、このような方法を用いると、液晶表示装置等は製造困難かつ製造コストの大幅な増加を招く可能性がある。誘電率異方性が負の液晶材料を用いることにより、光源の指向性を制御するプリズム等を使用する必要はないため、液晶表示装置等を容易に製造でき、かつその製造コストも低減できる。 If a nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy is used to realize a so-called direct-view liquid crystal display device or the like, there is a method using a prism or the like for controlling the directivity of the light source. However, when such a method is used, there is a possibility that a liquid crystal display device or the like is difficult to manufacture and causes a significant increase in manufacturing cost. By using a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, it is not necessary to use a prism or the like for controlling the directivity of the light source, so that a liquid crystal display device or the like can be easily manufactured and its manufacturing cost can be reduced.
外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象の光学特性には、誘電率異方性が正のネマティック液晶材料における外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象の臨界点CPが存在することが知られている。誘電率異方性が正のネマティック液晶材料の等方相温度領域において、臨界点CPが示す臨界温度TCP及び臨界電場ECPが存在すると考えられている。すなわち、臨界温度TCP未満の温度及び臨界電場ECP未満の電界強度の環境下では、電気光学装置において透過率―電圧依存性にヒステリシスが生じることを示す。 The nematic phase induction and disappearance phenomenon due to the presence or absence of an external electric field has a critical point CP for the induction and disappearance phenomenon of the nematic phase due to the presence or absence of an external electric field in a nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy. It has been known. It is considered that the critical temperature TCP indicated by the critical point CP and the critical electric field ECP exist in the isotropic phase temperature region of the nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy. That is, it shows that hysteresis occurs in the transmittance-voltage dependency in the electro-optical device under an environment having a temperature lower than the critical temperature TCP and an electric field strength lower than the critical electric field ECP.
また、外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象は、厳密には相転移現象としては区別することができなくなる。しかし、光学特性である屈折率異方性の電界効果は消失しないことから、臨界点CPを上回る、すなわち臨界温度TCP及び臨界電場ECPを上回る環境下における現象も、外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象の一部とみなす。 In addition, the induction and disappearance phenomenon of the nematic phase due to the presence or absence of an external electric field cannot be strictly distinguished as a phase transition phenomenon. However, since the electric field effect of refractive index anisotropy, which is an optical characteristic, does not disappear, a phenomenon in an environment exceeding the critical point CP, that is, exceeding the critical temperature TCP and the critical electric field ECP is also caused by the presence of an external electric field. Considered part of the induction and disappearance phenomenon.
誘電率異方性が負のネマティック液晶材料においても、前述したヒステリシスと同様のヒステリシスが発生する可能性がある。このため、図5に示した温度よりも高温で、透過率と印加電圧との関係を求めた。 Even in a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, hysteresis similar to the hysteresis described above may occur. For this reason, the relationship between the transmittance and the applied voltage was obtained at a temperature higher than that shown in FIG.
図9は、透過率と印加電圧との関係を示す図である。図9は、誘電率異方性が負のネマティック液晶材料を用い、かつ一対の対向電極(画素電極20及び共通電極23)の間に液晶層を備えた電気光学装置10(図1、図2参照)を用い、電気光学装置10の対向電極間の印加電圧を変化させたときにおける電気光学装置10の透過率の変化を示している。図9中の実線は、印加電圧を増加させたときにおける透過率の変化を示し、点線は、印加電圧を低下させたときにおける透過率の変化を示している。図9に示すA、B、Cは、この順に液晶材料1の温度を高くしてある。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the transmittance and the applied voltage. FIG. 9 shows an electro-
図9に示すように、温度が臨界温度TCPよりも低いときには、印加電圧の増加と低下との間で透過率の変化が異なるため、ヒステリシス特性を有していることを示す。臨界温度TCP以上になると、前述したヒステリシス特性を有さなくなる。また、温度が臨界温度TCPよりも低く、かつ、電界Eの大きさが臨界電場ECPよりも低いときには、前述したヒステリシス特性を有し、臨界電場ECP以上になると、温度Tに関係なく前述したヒステリシス特性を有さなくなる。また、図5及び図9に示すような印加電圧と透過率との関係は、例えば、ネマティック液晶材料の温度及び電界E中の電場を変更した数値シミュレーションも可能である。なお、本実施形態においては、図5及び図9に示す印加電圧と透過率との関係を実験により求めた。 As shown in FIG. 9, when the temperature is lower than the critical temperature TCP, the change in transmittance is different between the increase and decrease in the applied voltage, indicating that it has hysteresis characteristics. When the temperature is equal to or higher than the critical temperature TCP, the hysteresis characteristics described above are not provided. Further, when the temperature is lower than the critical temperature TCP and the magnitude of the electric field E is lower than the critical electric field ECP, the above-described hysteresis characteristics are obtained. Has no characteristics. Further, the relationship between the applied voltage and the transmittance as shown in FIGS. 5 and 9 can be a numerical simulation in which, for example, the temperature of the nematic liquid crystal material and the electric field in the electric field E are changed. In the present embodiment, the relationship between the applied voltage and the transmittance shown in FIGS. 5 and 9 was obtained by experiments.
<1−5.電気光学装置の駆動方法>
ネマティック液晶材料を用いた外部電界の有無によるネマティック相の誘起及び消失現象を利用した電気光学装置は、従来からの所定方向に配向したダイレクターの配向方向を電界により変化させ、光の透過量を変化させる液晶表示装置の駆動方法を用いて駆動も可能である。しかし、ネマティック液晶材料の温度Tが、TNI<T<TCPの範囲では前述したヒステリシスが発生することから、電気光学装置10の駆動電圧の印加方法を考慮する必要がある。この場合、例えば、オーバードライブ、周波数変調(例えば、二値の周波数変調)又は面積変調によって一対の対向電極間に印加する電圧を制御して、電気光学装置10を駆動することが好ましい。オーバードライブは、対向する一対電極間に印加する電圧を、短時間、所定の電圧よりも高い電圧とした後に前述した所定の電圧とする駆動方式である。また、電気光学装置10は、臨界温度TCP以上かつ臨界電場ECP以上の条件で用いられるように設計したり、ネマティック液晶材料の温度を制御したりしてもよい。
<1-5. Driving method of electro-optical device>
An electro-optical device that uses the induction and disappearance phenomenon of a nematic phase due to the presence or absence of an external electric field using a nematic liquid crystal material changes the orientation direction of a director aligned in a predetermined direction with a conventional electric field, thereby changing the amount of transmitted light. The liquid crystal display device can be driven using a driving method for changing the liquid crystal display device. However, since the above-described hysteresis occurs when the temperature T of the nematic liquid crystal material is in the range of TNI <T <TCP, it is necessary to consider the method for applying the driving voltage of the electro-
<1−6.温度制御の一例>
図10は、温度センサを備えた電気光学装置の一例を示す断面図である。図10に示す電気光学装置10Bは、図1、図2に示す電気光学装置10に、温度センサ40を備えたものである。等方相温度領域での負の誘電率異方性を有するネマティック液晶材料における電場誘起相転移を利用した電気光学装置の場合、相転移温度を下回る温度では、使用ができなくなる。このため、電気光学装置10Bは、使用環境の温度の影響を受けないように、液晶層に用いられるネマティック液晶材料の温度を制御することが好ましい。さらに、電気光学装置10Bは、駆動方法が容易な温臨界温度TCP以上で用いられることが好ましい。
<1-6. Example of temperature control>
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an example of an electro-optical device including a temperature sensor. An electro-
また、図10に示す電気光学装置10Bは、温度センサ40を有している。温度センサ40が取り付けられる場所は特に限定されないが、本実施形態では、第1の透明基板11の液晶層とは反対側に取り付けられている。温度調整部としての制御装置50は、温度センサ40によって検出された温度Ts(液晶層に用いられるネマティック液晶材料の温度に相当)に基づいて、ネマティック液晶材料の温度を調整する。
Further, the electro-
例えば、制御装置50は、温度センサ40によって検出された温度Tsが、等方相温度TNI未満にならないように制御する。この場合、制御装置50は、例えば、Ts<相転移温度になる可能性が発生したら、ヒーター41によって電気光学装置10Bを昇温させ、ネマティック液晶材料の温度を等方相温度以上に保持する。
For example, the
電気光学装置10Bの冷却機構を設ける、例えば、液晶プロジェクタに用いられているファンによる冷却を用いてネマティック液晶材料の温度を制御してもよい。さらに、電気光学装置10Bを、例えば、テレビ等で用いられている温度を放出するシート又はヒートシンク等を用いてネマティック液晶材料の温度を調整してもよい。このような冷却構造に基づき、電気光学装置10Bに昇温及び冷却機構設け、温度センサによる温度制御を行うことで、一定の温度範囲内での電圧駆動とすると、所望とする透過率を電圧によって安定して提供することができる。
The temperature of the nematic liquid crystal material may be controlled using cooling by a fan provided in the electro-
制御装置50は、温度センサ40によって検出された温度Tsに基づいて、電気光学装置10Bの駆動方式を切り替えてもよい。この場合、例えば、Ts<TCPである場合、ネマティック液晶材料が等方相温度領域にあるが、ヒステリシスが生じる。このため、制御装置50は、一対の画素電極20と共通電極23との間に、オーバードライブ、周波数変調(例えば、二値の周波数変調)又は面積変調等の駆動方法を用いた、ネマティック液晶材料からのネマティック相の誘起及び消失現象に基づく光透過率の変化が生じる電圧を印加する。Ts≧TCPである場合、ネマティック液晶材料の温度がヒステリシスを生じない温度領域にあるため、ネマティック液晶材料を用いたネマティック液晶材料からのネマティック相の誘起及び消失現象を利用した電気光学装置10Bは、所定方向に配向したダイレクターの配向方向を電界により変化させ、光の透過量を変化させる駆動方法と同一にすることができる。液晶材料1のダイレクターの配置の変化に基づく光透過率の変化が生じる電圧を印加する。このように、ネマティック液晶材料の温度が臨界温度TCP以上かTCP未満かによって電気光学装置10Bの駆動方式を変更することにより、ヒステリシスの影響を考慮して適切に電気光学装置10Bを駆動することができる。
The
<1−7.他の構成における電気光学装置>
前述した説明では、電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aにおいて、カラーフィルター基板CFにカラーフィルター層に代えてオーバーコート層を備えている例を示したが、通常の電気光学装置及び液晶表示装置のように各種の色のカラーフィルター層を備えているものとすれば、前述した効果を奏しながらも各種のカラー表示が可能な電気光学装置及び液晶表示装置が得られる。さらに、前述した電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aは、一対の偏光板をクロスニコル配置した例を示したが、一対の偏光板を平行ニコル配置となるように配置してもよい。この場合、前述した電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aは、ノーマリーホワイト型となる。さらに、前述した電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aは、TN(Twisted Nematic)モード、VA(Vertical Alignment)モード、MVA(Multi-domain Vertical Alignment)モード、ECB(Electrically Controlled Birefringence)モード等の縦電電界方式の電気光学装置及び液晶表示装置と同様の電極配置とした例を示したが、FFSモード、IPSモード等の横電界方式の電気光学装置及び液晶表示装置と同様の電極配置とすることもできる。
<1-7. Electro-Optical Device in Other Configuration>
In the above description, in the electro-
<2.電子機器>
次に、本開示に係る電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aを表示部として用いる電子機器、すなわち、本開示に係る電子機器の具体例について説明する。
<2. Electronic equipment>
Next, electronic devices using the electro-
図10〜図22は、本実施形態に係る電気光学装置を備えた電子機器の一例を示す図である。電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aは、テレビジョン装置、ディジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置又はビデオカメラ等のあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aは、外部から入力された映像信号又は内部で生成した映像信号を、画像又は映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
10 to 22 are diagrams illustrating examples of electronic apparatuses including the electro-optical device according to the present embodiment. The electro-
(適用例1)
図10及び図11に示す電子機器は、電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aが適用されるテレビジョン装置である。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル511及びフィルターガラス512を含む映像表示画面部510を有しており、この映像表示画面部510に、電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aが適用される。
(Application example 1)
The electronic apparatus illustrated in FIGS. 10 and 11 is a television apparatus to which the electro-
(適用例2)
図12及び図13に示す電子機器は、電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aが適用されるディジタルカメラである。このディジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部521、表示部522、メニュースイッチ523及びシャッターボタン524を有しており、その表示部522には、電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aが適用されている。
(Application example 2)
The electronic apparatus shown in FIGS. 12 and 13 is a digital camera to which the electro-
(適用例3)
図14に示す電子機器は、電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aが適用されるビデオカメラの外観を表すものである。このビデオカメラは、例えば、本体部531、この本体部531の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ532、撮影時のスタート/ストップスイッチ533及び表示部534を有している。そして、表示部534には、電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aが適用されている。
(Application example 3)
14 represents the appearance of a video camera to which the electro-
(適用例4)
図15に示す電子機器は、電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aが適用されるノート型パーソナルコンピュータである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体541、文字等の入力操作のためのキーボード542及び画像を表示する表示部543を有している。表示部543は、電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aが適用されている。
(Application example 4)
The electronic apparatus illustrated in FIG. 15 is a notebook personal computer to which the electro-
(適用例5)
図16〜図22に示す電子機器は、電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aが適用される携帯電話機である。この携帯電話機は、例えば、上側筐体551と下側筐体552とを連結部(ヒンジ部)553で連結したものであり、ディスプレイ554、サブディスプレイ555、ピクチャーライト556及びカメラ557を有している。そのディスプレイ554は、電気光学装置10、10B及び液晶表示装置10Aが取り付けられている。
(Application example 5)
16 to 22 is a mobile phone to which the electro-
<3.本開示の構成>
本開示は以下のような構成を採ることができる。
(1)誘電率異方性が負となるネマティック液晶材料を挟持して対向配置された第1基板及び第2基板と、
前記第1基板及び前記第2基板の少なくとも一方の前記ネマティック液晶材料側に形成された一対の電極と、
前記第1基板及び前記第2基板の前記ネマティック液晶材料とは反対側にそれぞれ配置された一対の偏光板と、
を含み、前記ネマティック液晶材料の等方相温度領域において、前記一対の電極間に印加される電圧に応じた等方相からネマティック相への相転移に基づく光透過率の変化を利用した、電気光学装置。
(2)前記第1基板及び前記第2基板はそれぞれ前記ネマティック液晶材料の界面に界面配向処理が施される、前記(1)に記載の電気光学装置。
(3)電界方向に対して垂直な方向に前記界面配向処理が施される、前記(2)に記載の電気光学装置。
(4)前記ネマティック液晶材料の臨界温度以上の温度、かつ前記ネマティック液晶材料の臨界電場以上の範囲で用いられる、前記(1)から前記(3)のいずれか1つに記載の電気光学装置。
(5)前記一対の電極間に印加される電圧は、オーバードライブ又は周波数変調法により制御される、前記(1)から前記(4)のいずれか1つに記載の電気光学装置。
(6)前記ネマティック液晶材料の温度に基づき、前記ネマティック液晶材料の温度を調整する温度調整部を有する、前記(1)から前記(5)のいずれか1つに記載の電気光学装置。
(7)前記(1)から前記(6)のいずれか1つに記載の電気光学装置を表示装置として備えた電子機器。
<3. Configuration of the present disclosure>
This indication can take the following composition.
(1) a first substrate and a second substrate which are disposed opposite to each other with a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy interposed therebetween;
A pair of electrodes formed on the nematic liquid crystal material side of at least one of the first substrate and the second substrate;
A pair of polarizing plates respectively disposed on opposite sides of the first substrate and the second substrate from the nematic liquid crystal material;
In the isotropic phase temperature region of the nematic liquid crystal material, an electrical property utilizing a change in light transmittance based on a phase transition from an isotropic phase to a nematic phase according to a voltage applied between the pair of electrodes. Optical device.
(2) The electro-optical device according to (1), wherein the first substrate and the second substrate are each subjected to an interface alignment process on an interface of the nematic liquid crystal material.
(3) The electro-optical device according to (2), wherein the interface alignment process is performed in a direction perpendicular to the electric field direction.
(4) The electro-optical device according to any one of (1) to (3), which is used at a temperature equal to or higher than a critical temperature of the nematic liquid crystal material and equal to or higher than a critical electric field of the nematic liquid crystal material.
(5) The electro-optical device according to any one of (1) to (4), wherein a voltage applied between the pair of electrodes is controlled by overdrive or a frequency modulation method.
(6) The electro-optical device according to any one of (1) to (5), further including a temperature adjustment unit that adjusts a temperature of the nematic liquid crystal material based on a temperature of the nematic liquid crystal material.
(7) An electronic apparatus including the electro-optical device according to any one of (1) to (6) as a display device.
以上、本開示について説明したが、上述した内容により本開示が限定されるものではない。また、上述した本開示の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本開示の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。 As mentioned above, although this indication was demonstrated, this indication is not limited by the content mentioned above. In addition, the constituent elements of the present disclosure described above include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. Furthermore, the above-described components can be appropriately combined. In addition, various omissions, substitutions, and changes of the components can be made without departing from the scope of the present disclosure.
1、1’ ネマティック液晶材料
2 液晶分子
4 バックライト
10、10B 電気光学装置
10A 液晶表示装置
11 第1の透明基板
20 画素電極
21 第2の透明基板
22 オーバーコート層
23 共通電極
24 第1の偏光板
25 第2の偏光板
31 第1配向膜
32 第2配向膜
40 温度センサ
41 ヒーター
50 制御装置
AR アレイ基板
CF カラーフィルター基板
LC 液晶層
TNI 等方相温度
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1基板及び前記第2基板の少なくとも一方の前記ネマティック液晶材料側に形成された一対の電極と、
前記第1基板及び前記第2基板の前記ネマティック液晶材料とは反対側にそれぞれ配置された一対の偏光板と、
を含み、前記ネマティック液晶材料の等方相温度領域において、前記一対の電極間に印加される電圧に応じた等方相からネマティック相への相転移に基づく光透過率の変化を利用した、電気光学装置。 A first substrate and a second substrate disposed opposite to each other with a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy interposed therebetween;
A pair of electrodes formed on the nematic liquid crystal material side of at least one of the first substrate and the second substrate;
A pair of polarizing plates respectively disposed on opposite sides of the first substrate and the second substrate from the nematic liquid crystal material;
In the isotropic phase temperature region of the nematic liquid crystal material, an electrical property utilizing a change in light transmittance based on a phase transition from an isotropic phase to a nematic phase according to a voltage applied between the pair of electrodes. Optical device.
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