JP6925787B2 - Liquid crystal display element - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示素子に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display element.

液晶表示素子の駆動方式として、TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)等の方式がある。
このうち、IPS方式は、2枚の基板間に充填された液晶分子に対し、基板表面に平行な方向(横方向)の電場を印加することで、液晶分子の配向方向を変化させ、表示を行っている。このようなIPS方式の液晶表示素子は、視覚特性に優れ、携帯電話、テレビジョン等をはじめとする幅広い機器に適用されている。
As a driving method of the liquid crystal display element, there are a method such as TN (Twisted Nematic), IPS (In-Plane Switching), FLC (Ferroelectric Liquid Crystal) and the like.
Of these, the IPS method changes the orientation direction of the liquid crystal molecules by applying an electric field in the direction parallel to the substrate surface (horizontal direction) to the liquid crystal molecules filled between the two substrates, and displays the display. Is going. Such an IPS liquid crystal display element has excellent visual characteristics and is applied to a wide range of devices such as mobile phones and televisions.

既存の液晶表示素子では、液晶分子は、電場を印加しない状態において、所定の方向に沿って配列されるよう、液晶分子の配向方向が強制されている。 In the existing liquid crystal display element, the orientation direction of the liquid crystal molecules is forced so that the liquid crystal molecules are arranged along a predetermined direction in a state where no electric field is applied.

液晶分子の配向方向を強制する方法として、基板上にポリイミドなどからなる配向膜を形成し、レーヨンや綿などの布により配向膜の表面を所定の方向に擦る方法(ラビング法)や、偏光紫外線を照射してポリイミド膜表面に異方性を発生させる手法(光配向法)などが採用されている。これらの処理により、液晶分子は基板表面に強く束縛され、一定方向に配向する。 As a method of forcing the orientation direction of the liquid crystal molecules, a method of forming an alignment film made of polyimide or the like on a substrate and rubbing the surface of the alignment film in a predetermined direction with a cloth such as rayon or cotton (rubbing method) or polarized ultraviolet rays. A method (photoalignment method) for generating anisotropy on the surface of the polyimide film by irradiating the polyimide film with light is adopted. By these treatments, the liquid crystal molecules are strongly bound to the surface of the substrate and oriented in a certain direction.

一方、外場(電場、磁場など)によって液晶分子の配向方向を任意の方向に向け、その状態を維持する(メモリーする)方法も提案されている。このような動作を実現するためには、基板表面の配向強制力(アンカリング)をなくす必要がある。このようにアンカリングを弱くする構成の関連技術として、特許文献1(特開2014−215421号公報)が提案されている。特許文献1に開示された構成は、平坦化処理を施した基板にポリマーブラシを形成し、この基板間に液晶を挟持した液晶セルにおいて、ポリマーブラシと液晶との共存部のTg(ガラス転移温度)よりも高く且つ共存部の形状を自由に変動させ得る温度に加熱することで、ゼロ面アンカリング状態を実現するというものである。 On the other hand, a method has also been proposed in which the orientation direction of the liquid crystal molecules is directed to an arbitrary direction by an external field (electric field, magnetic field, etc.) and the state is maintained (memorized). In order to realize such an operation, it is necessary to eliminate the orientation forcing force (anchoring) on the substrate surface. Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-215421) has been proposed as a related technique for a configuration that weakens anchoring in this way. In the configuration disclosed in Patent Document 1, a polymer brush is formed on a flattened substrate, and in a liquid crystal cell in which a liquid crystal is sandwiched between the substrates, Tg (glass transition temperature) of a coexistence portion between the polymer brush and the liquid crystal is formed. ), And by heating to a temperature at which the shape of the coexisting part can be freely changed, a zero-plane anchoring state is realized.

既存の液晶表示素子では、液晶層の液晶分子は、電場の付与を停止させると、電場により変位した液晶分子の配向が元の配向状態、すなわち、電圧非印加時の配向状態に回復する。
このとき、ラビング法や光配向法により形成された配向膜で液晶分子に強い拘束力を付与することによって、液晶分子を一定方向に配向した構成では、電場の付与を停止させると、液晶分子は、配向膜の強い拘束力によって変位した液晶分子の配向が迅速に元の配向状態に戻る。
これに対し、特許文献1に記載される構成においては、配向膜による拘束力が弱いため、液晶分子の配向が元の配向状態に回復するのに時間がかかる。この様な背景から、高い表示応答性が望まれている。
In the existing liquid crystal display element, when the application of the electric field is stopped, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer recover the orientation of the liquid crystal molecules displaced by the electric field to the original orientation state, that is, the orientation state when no voltage is applied.
At this time, in the configuration in which the liquid crystal molecules are oriented in a certain direction by applying a strong binding force to the liquid crystal molecules by the alignment film formed by the rubbing method or the photoalignment method, when the application of the electric field is stopped, the liquid crystal molecules are released. , The orientation of the liquid crystal molecules displaced by the strong binding force of the alignment film quickly returns to the original orientation state.
On the other hand, in the configuration described in Patent Document 1, since the binding force by the alignment film is weak, it takes time to restore the orientation of the liquid crystal molecules to the original orientation state. From such a background, high display responsiveness is desired.

本発明は、光を発する光源と、第一の配向膜が形成された第一の基板と、前記第一の配向膜との間に間隔を空けて対向配置される第二の配向膜が形成された第二の基板と、前記第一の配向膜と前記第二の配向膜との間に配置され、液晶分子が駆動されることによって前記光を透過又は遮断する液晶層と、前記第一の基板および前記第二の基板のいずれか一方に設けられ、前記液晶分子に前記第一の基板および前記第二の基板に沿った方向の電場を印加する駆動電極層と、を備え、前記液晶層は、前記電場を印加した状態で、前記第二の配向膜側では、前記液晶分子が予め設定された初期配向方向に配向された状態を維持し、前記第一の配向膜側では、前記液晶分子の配向方向が、前記第二の基板の表面に平行な面内で、初期配向方向から前記電場に応じた方向に変化するとともに、前記液晶層に、前記液晶分子を前記電場が非印加の状態における初期配向方向に復元させるカイラル剤が添加されている、液晶表示素子を提供する。 In the present invention, a light source that emits light, a first substrate on which a first alignment film is formed, and a second alignment film that is arranged so as to face each other with a space between the first alignment film are formed. A liquid crystal layer arranged between the first alignment film and the second alignment film, and transmitting or blocking the light by driving liquid crystal molecules, and the first alignment film. The liquid crystal display is provided on either one of the above-mentioned substrate and the above-mentioned second substrate, and includes the first substrate and a driving electrode layer for applying an electric field in a direction along the second substrate to the liquid crystal molecule. The layer maintains a state in which the liquid crystal molecules are oriented in a preset initial orientation direction on the second alignment film side in a state where the electric field is applied, and on the first alignment film side, the layer is said. The orientation direction of the liquid crystal molecules changes from the initial orientation direction to the direction corresponding to the electric field in the plane parallel to the surface of the second substrate, and the liquid crystal molecules are not applied to the liquid crystal layer by the electric field. Provided is a liquid crystal display element to which a chiral agent for restoring the initial orientation direction in the above state is added.

前記液晶層は、前記電場が非印加の状態で、前記第二の配向膜側から前記第一の配向膜側に向かって前記液晶分子が螺旋状に配列されているようにしてもよい。 In the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules may be spirally arranged from the second alignment film side toward the first alignment film side in a state where the electric field is not applied.

前記カイラル剤は、前記電場が非印加の状態で、前記第二の配向膜側における前記液晶分子の初期配向方向に対し、前記第一の配向膜側における前記液晶分子の初期配向方向が90°捻れるように添加されているようにしてもよい。 In the chiral agent, the initial orientation direction of the liquid crystal molecules on the first alignment film side is 90 ° with respect to the initial orientation direction of the liquid crystal molecules on the second alignment film side in a state where the electric field is not applied. It may be added so as to be twisted.

前記第一の配向膜において前記液晶分子の配向方向を前記初期配向方向に拘束するための配向処理方向と、前記第二の配向膜において前記液晶分子の配向方向を拘束するための配向処理方向とが、互いに直交しているようにしてもよい。 An orientation treatment direction for constraining the orientation direction of the liquid crystal molecules in the first alignment film to the initial orientation direction, and an orientation treatment direction for constraining the orientation direction of the liquid crystal molecules in the second alignment film. However, they may be orthogonal to each other.

前記第一の配向膜は、前記電場を印加したときの前記液晶分子の配向方向を前記初期配向方向に拘束する拘束力が、前記第二の配向膜よりも小さいようにしてもよい。 The first alignment film may have a binding force that constrains the orientation direction of the liquid crystal molecules in the initial alignment direction when an electric field is applied, which is smaller than that of the second alignment film.

電場を非印加の状態における前記第一の配向膜近傍の前記液晶分子の配向方向が、前記カイラル剤の捩れ力によって、決定されるようにしてもよい。 The orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film when no electric field is applied may be determined by the twisting force of the chiral agent.

前記第一の基板側に設けられた第一の偏光板と、前記第二の基板側に設けられた第二の偏光板と、をさらに備え、前記第一の偏光板の透過軸方向と前記第二の偏光板の透過軸方向とが互いに平行とされ、前記第一の偏光板の透過軸方向が、前記第二の配向膜における前記初期配向方向と平行又は直交しているようにしてもよい。 A first polarizing plate provided on the first substrate side and a second polarizing plate provided on the second substrate side are further provided, and the transmission axis direction of the first polarizing plate and the said Even if the transmission axis direction of the second polarizing plate is parallel to each other and the transmission axis direction of the first polarizing plate is parallel or orthogonal to the initial orientation direction of the second alignment film. good.

前記第一の基板側に設けられた第一の偏光板と、前記第二の基板側に設けられた第二の偏光板と、をさらに備え、前記第一の偏光板の透過軸方向と前記第二の偏光板の透過軸方向とが互いに直交し、前記第一の偏光板の透過軸方向が、前記第二の配向膜における前記初期配向方向と平行又は直交しているようにしてもよい。 A first polarizing plate provided on the first substrate side and a second polarizing plate provided on the second substrate side are further provided, and the transmission axis direction of the first polarizing plate and the said The transmission axis directions of the second polarizing plate may be orthogonal to each other, and the transmission axis direction of the first polarizing plate may be parallel or orthogonal to the initial orientation direction of the second alignment film. ..

前記電場を印加した状態で、前記第二の配向膜側から前記第一の配向膜側に向けて、前記液晶層の前記初期配向方向に配向された状態に対する前記液晶分子の配向方向の変位角度が漸次大きくなるようにしてもよい。 With the electric field applied, the displacement angle of the liquid crystal molecules in the orientation direction with respect to the state in which the liquid crystal layer is oriented in the initial orientation direction from the second alignment film side toward the first alignment film side. May be gradually increased.

前記第一の配向膜側に位置する前記液晶分子と、前記第二の配向膜側に位置する前記液晶分子とで、所定電圧を印加することによって生成される前記電場による前記液晶分子の前記初期配向方向に配向された状態に対する配向方向の変位角度の差が、0°以上90°以下であるようにしてもよい。 The initial stage of the liquid crystal molecule due to the electric field generated by applying a predetermined voltage between the liquid crystal molecule located on the first alignment film side and the liquid crystal molecule located on the second alignment film side. The difference in the displacement angle in the orientation direction with respect to the state oriented in the orientation direction may be 0 ° or more and 90 ° or less.

前記第一の配向膜として、前記第一の基板にポリマーブラシが形成されているようにしてもよい。 As the first alignment film, a polymer brush may be formed on the first substrate.

前記駆動電極層が、前記第一の基板または前記第二の基板面に配置された複数の電極線からなり、前記電場の非印加時において、前記第二の基板側における前記液晶分子の配向方向が、前記電極線が連続する方向に平行または直交しているようにしてもよい。 The driving electrode layer is composed of a plurality of electrode wires arranged on the first substrate or the second substrate surface, and the orientation direction of the liquid crystal molecules on the second substrate side when the electric field is not applied. However, the electrode lines may be parallel or orthogonal to each other in the continuous direction.

前記駆動電極層が、前記第一の基板または前記第二の基板面に配置された複数の電極線からなり、前記電場の非印加時において、前記第二の基板側における前記液晶分子の配向方向が、前記電極線が連続する方向に対して傾斜しているようにしてもよい。 The driving electrode layer is composed of a plurality of electrode wires arranged on the first substrate or the second substrate surface, and the orientation direction of the liquid crystal molecules on the second substrate side when the electric field is not applied. However, the electrode wire may be inclined with respect to the continuous direction.

前記液晶分子の誘電率異方性が負であるようにしてもよい。 The dielectric anisotropy of the liquid crystal molecule may be negative.

前記液晶分子の誘電率異方性が正であるようにしてもよい。 The dielectric anisotropy of the liquid crystal molecule may be positive.

本発明によれば、次のような効果を得ることができる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.

すなわち、低電圧で液晶分子を駆動しつつ、より高い透過率、より高い表示応答性を実現することが可能となる。 That is, it is possible to realize higher transmittance and higher display responsiveness while driving the liquid crystal molecules at a low voltage.

本発明の第1実施形態として示した液晶ディスプレイの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the liquid crystal display shown as the 1st Embodiment of this invention. 前記第1実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における液晶分子の配向方向の分布を示す図である。In the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the first embodiment, a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used, and the distribution in the orientation direction of the liquid crystal molecules in a state where an electric field is applied is shown. 前記第1実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係を示す図である。In the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the first embodiment, a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used, and the electrode wire and the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where no electric field is applied are used. It is a figure which shows the relationship. 前記第1実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。In the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the first embodiment, a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used, and it is a figure which shows the relationship between the electrode wire and the orientation direction of a liquid crystal molecule in a state where an electric field is applied. 弱アンカリング配向膜として基板に形成したポリマーブラシの例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the polymer brush formed on the substrate as a weak anchoring alignment film. 第2実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係を示す図である。In the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the second embodiment, a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used, and the relationship between the electrode wire and the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where no electric field is applied. It is a figure which shows. 前記第2実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。In the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the second embodiment, a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used, and the electrode wire and the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where an electric field is applied are used. It is a figure which shows another example of a relationship. 第3実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係を示す図である。In the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the third embodiment, a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used, and the relationship between the electrode wire and the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where no electric field is applied. It is a figure which shows. 前記第3実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。In the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the third embodiment, a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used, and the electrode wire and the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where an electric field is applied are used. It is a figure which shows another example of a relationship. 本発明の第4実施形態として示した液晶ディスプレイの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the liquid crystal display shown as the 4th Embodiment of this invention. 前記第4実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における液晶分子の配向方向の分布を示す図である。In the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the fourth embodiment, a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used, and the distribution in the orientation direction of the liquid crystal molecules in a state where an electric field is applied is shown. 前記第4実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係を示す図である。In the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the fourth embodiment, a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used, and the electrode wire and the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where no electric field is applied are used. It is a figure which shows the relationship. 前記第4実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。In the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the fourth embodiment, a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used, and it is a figure which shows the relationship between the electrode wire and the orientation direction of a liquid crystal molecule in a state where an electric field is applied. 第5実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係を示す図である。In the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the fifth embodiment, a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used, and the relationship between the electrode wire and the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where no electric field is applied. It is a figure which shows. 前記第5実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。In the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the fifth embodiment, a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used, and the electrode wire and the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where an electric field is applied are used. It is a figure which shows another example of a relationship. 第6実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係を示す図である。In the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the sixth embodiment, a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used, and the relationship between the electrode wire and the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where no electric field is applied. It is a figure which shows. 前記第6実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。In the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the sixth embodiment, a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used, and the electrode wire and the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where an electric field is applied are used. It is a figure which shows another example of a relationship. 本発明の第7実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the liquid crystal display shown as the 7th Embodiment of this invention in the state (a) in the state where the electric field is not applied, and (b) in the state where the electric field is applied. 本発明の第8実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。The liquid crystal display shown as the eighth embodiment of the present invention is a cross-sectional view showing a schematic configuration of (a) in a state where an electric field is not applied and (b) in a state where an electric field is applied. 本発明の第9実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。9A is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal display shown as the 9th embodiment of the present invention in a state where an electric field is not applied and in a state where an electric field is applied. 本発明の第10実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。The liquid crystal display shown as the tenth embodiment of the present invention is a cross-sectional view showing a schematic configuration of (a) in a state where an electric field is not applied and (b) in a state where an electric field is applied. 本発明の第11実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。The liquid crystal display shown as the eleventh embodiment of the present invention is a cross-sectional view showing a schematic configuration of (a) in a state where an electric field is not applied and (b) in a state where an electric field is applied. 本発明の第12実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。The liquid crystal display shown as the twelfth embodiment of the present invention is a cross-sectional view showing a schematic configuration of (a) in a state where an electric field is not applied and (b) in a state where an electric field is applied. 本発明の第13実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。The liquid crystal display shown as the thirteenth embodiment of the present invention is a cross-sectional view showing a schematic configuration of (a) in a state where an electric field is not applied and (b) in a state where an electric field is applied. 本発明の第14実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。The liquid crystal display shown as the 14th embodiment of the present invention is a cross-sectional view showing a schematic configuration of (a) in a state where an electric field is not applied and (b) in a state where an electric field is applied. 2枚の偏光板の透過軸方向の成す角度と透過率の関係に関する実験結果である。This is an experimental result regarding the relationship between the angle formed by the two polarizing plates in the transmission axis direction and the transmittance. 2枚の偏光板の透過軸方向の成す角度と透過率の関係に関する実験結果である。This is an experimental result regarding the relationship between the angle formed by the two polarizing plates in the transmission axis direction and the transmittance. 第1実施例における、電圧と透過率に関する実験結果である。It is an experimental result about voltage and transmittance in 1st Example. 第1比較例における、電圧と透過率に関する実験結果である。It is an experimental result about voltage and transmittance in 1st comparative example. 第1実施例における、電圧と応答速度に関する実験結果である。It is an experimental result about voltage and response speed in 1st Example. 第1比較例における、電圧と応答速度に関する実験結果である。It is an experimental result about voltage and response speed in 1st comparative example. 応答速度実験に用いた、第2実施例と第2比較例の説明図である。It is explanatory drawing of the 2nd Example and the 2nd Comparative Example used in the response speed experiment. 応答速度実験に用いた、第3実施例と第3比較例の説明図である。It is explanatory drawing of the 3rd Example and the 3rd Comparative Example used in the response speed experiment. 応答速度実験に用いた、第4実施例と第4比較例の説明図である。It is explanatory drawing of the 4th Example and the 4th Comparative Example used in the response speed experiment. 応答速度実験の実験結果である。This is the experimental result of the response speed experiment.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

液晶には、誘電率異方性が正であるポジティブ型と、誘電率異方性が負であるネガティブ型とが存在する。ポジティブ型の液晶は、誘電的性質が液晶分子の長軸方向に大きく、長軸方向に直交する方向に小さい。ネガティブ型は、誘電的性質が液晶分子の長軸方向に小さく、長軸方向に直交する方向に大きい。本実施形態では、ポジティブ型の液晶を用いた事例について説明する。
また、液晶分子の配向方向を制御するための配向膜として、液晶分子の配向方向を拘束する力が強い強アンカリング配向膜と、液晶分子の配向方向を拘束する力が弱い弱アンカリング配向膜と、がある。本発明は、互いに対向する配向膜の一方に強アンカリング配向膜を採用し、他方に弱アンカリング配向膜を採用した、片面弱アンカリング形式を対象とする。
Liquid crystals include a positive type having a positive dielectric anisotropy and a negative type having a negative dielectric anisotropy. The positive liquid crystal has a large dielectric property in the long axis direction of the liquid crystal molecule and a small dielectric property in the direction orthogonal to the long axis direction. The negative type has a small dielectric property in the long axis direction and a large dielectric property in the direction orthogonal to the long axis direction. In this embodiment, an example using a positive liquid crystal display will be described.
Further, as the alignment film for controlling the orientation direction of the liquid crystal molecules, a strong anchoring alignment film having a strong force to restrain the orientation direction of the liquid crystal molecules and a weak anchoring alignment film having a weak force to restrain the orientation direction of the liquid crystal molecules. And there is. The present invention targets a one-sided weak anchoring type in which a strong anchoring alignment film is used for one of the alignment films facing each other and a weak anchoring alignment film is used for the other.

図1は、本発明の第1実施形態として示した液晶ディスプレイの概略構成を示す断面図である。図2は、前記第1実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における液晶分子の配向方向の分布を示す図である。図3は、前記第1実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係を示す図である。図4は、前記第1実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。
図1、図2に示すように、液晶ディスプレイ10は、液晶パネル(液晶表示素子)11と、液晶パネル11に光を提供するバックライトユニット12と、を備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a liquid crystal display shown as the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the distribution of the orientation direction of liquid crystal molecules in a state where an electric field is applied by using a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy in the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown in the first embodiment. FIG. 3 shows the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown in the first embodiment, in which a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used, and the electrode wire and the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where no electric field is applied are shown. It is a figure which shows the relationship with the orientation direction. FIG. 4 shows the relationship between the electrode wire and the orientation direction of the liquid crystal molecule in a state where a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used in the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the first embodiment and an electric field is applied. It is a figure.
As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid crystal display 10 includes a liquid crystal panel (liquid crystal display element) 11 and a backlight unit 12 that provides light to the liquid crystal panel 11.

バックライトユニット12は、液晶パネル11の裏面に設けられた光源(図示無し)から入力される光を、液晶パネル11の裏面11r側から表面11f側に向けて均一に照射する。バックライトユニット12は、例えば、その一側端部に設けられた光源(図示無し)から入力される光を、液晶パネル11の表面11fと平行な方向に伝搬するとともに、伝搬した光を液晶パネル11の裏面11r側から表面11f側に向けて照射する、いわゆるエッジライト型のものを用いることができる。また、バックライトユニット12は、液晶パネル11の裏面11r側に設けられた光源から入力される光を液晶パネル11の裏面11r側から表面11f側に向けて照射する、いわゆる直下型のものを用いることもできる。 The backlight unit 12 uniformly irradiates the light input from the light source (not shown) provided on the back surface of the liquid crystal panel 11 from the back surface 11r side to the front surface 11f side of the liquid crystal panel 11. The backlight unit 12 propagates, for example, light input from a light source (not shown) provided at one end thereof in a direction parallel to the surface 11f of the liquid crystal panel 11, and propagates the propagated light to the liquid crystal panel. A so-called edge light type that irradiates from the back surface 11r side to the front surface 11f side of 11 can be used. Further, the backlight unit 12 is a so-called direct type that irradiates the light input from the light source provided on the back surface 11r side of the liquid crystal panel 11 from the back surface 11r side to the front surface 11f side of the liquid crystal panel 11. You can also do it.

液晶パネル11は、基板(第二の基板)13A,基板(第一の基板)13Bと、偏光板(第二の偏光板)14A,偏光板(第一の偏光板)14Bと、駆動電極層15と、強アンカリング配向膜(第二の配向膜)16と、弱アンカリング配向膜(第一の配向膜)17と、液晶層18と、を備えている。 The liquid crystal panel 11 includes a substrate (second substrate) 13A, a substrate (first substrate) 13B, a polarizing plate (second polarizing plate) 14A, a polarizing plate (first polarizing plate) 14B, and a driving electrode layer. A strong anchoring alignment film (second alignment film) 16, a weak anchoring alignment film (first alignment film) 17, and a liquid crystal layer 18 are provided.

基板13A,13Bは、それぞれガラス、あるいは樹脂などの基板からなり、所定の間隔を空けて互いに平行に配置されている。 The substrates 13A and 13B are each made of a substrate such as glass or resin, and are arranged in parallel with each other at predetermined intervals.

偏光板14Aは、バックライトユニット12側に配置された基板13Aにおいて、バックライトユニット12に対向する側、もしくはバックライトユニット12とは反対側に設けられている。
偏光板14Bは、バックライトユニット12から離間した側に配置された基板13Bにおいて、バックライトユニット12とは反対側、もしくは、バックライトユニット12に対向する側に設けられている。
これら偏光板14A,14Bは、その透過軸方向が、互いに平行となるよう、配置されている。例えば、一方の偏光板14Aの透過軸方向、および他方の偏光板14Bの透過軸方向は、基板13Bに沿った方向Xに設定されている。
The polarizing plate 14A is provided on the substrate 13A arranged on the backlight unit 12 side, on the side facing the backlight unit 12 or on the side opposite to the backlight unit 12.
The polarizing plate 14B is provided on the substrate 13B arranged on the side separated from the backlight unit 12 on the side opposite to the backlight unit 12 or on the side facing the backlight unit 12.
These polarizing plates 14A and 14B are arranged so that their transmission axis directions are parallel to each other. For example, the transmission axis direction of one polarizing plate 14A and the transmission axis direction of the other polarizing plate 14B are set to the direction X along the substrate 13B.

駆動電極層15は、基板13A,13Bのいずれか一方に設けられている。この実施形態では、駆動電極層15は、バックライトユニット12側の基板13Aにおいて、バックライトユニット12から離間した側に設けられている。
駆動電極層15は、基板13Aの表面に沿って、複数本の電極線20Aが並設されることで形成されている。ここで、図3に示すように、各電極線20Aは、その長軸方向が、例えば基板13Aの表面に平行な面内で方向Yに沿って延びるよう直線状に形成されている。駆動電極層15は、このような電極線20Aが、基板13Aの表面に平行な面内で方向Yに直交する方向Xに沿って、一定間隔ごとに並設されている。
The drive electrode layer 15 is provided on either one of the substrates 13A and 13B. In this embodiment, the drive electrode layer 15 is provided on the substrate 13A on the backlight unit 12 side on the side separated from the backlight unit 12.
The drive electrode layer 15 is formed by arranging a plurality of electrode wires 20A in parallel along the surface of the substrate 13A. Here, as shown in FIG. 3, each electrode wire 20A is formed linearly so that its major axis direction extends along the direction Y in a plane parallel to, for example, the surface of the substrate 13A. In the drive electrode layer 15, such electrode wires 20A are arranged side by side at regular intervals along the direction X orthogonal to the direction Y in a plane parallel to the surface of the substrate 13A.

図2、図4に示すように、このような駆動電極層15においては、駆動電極層15の各電極線20Aに予め設定した電圧が印加されると、互いに隣接する電極線20A間で、これら互いに隣接する電極線20Aどうしを結ぶ方向、すなわちこの実施形態では基板13Bに平行な方向Xの電場Eが生成される。 As shown in FIGS. 2 and 4, in such a drive electrode layer 15, when a preset voltage is applied to each electrode line 20A of the drive electrode layer 15, they are located between the electrode lines 20A adjacent to each other. An electric field E in the direction X connecting the electrode wires 20A adjacent to each other, that is, in the direction X parallel to the substrate 13B is generated in this embodiment.

強アンカリング配向膜16は、基板13A,13Bのいずれか一方に設けられている。この実施形態では、強アンカリング配向膜16は、バックライトユニット12側の基板13Aにおいて、バックライトユニット12から離間した側に形成されている。強アンカリング配向膜16は、液晶層18の液晶分子Lpを、その長軸方向が、基板13A,13Bの表面に平行な面内の所定の配向方向(図1では方向X)にほぼ一致させるよう、初期配向方向が設定されている。 The strong anchoring alignment film 16 is provided on either one of the substrates 13A and 13B. In this embodiment, the strong anchoring alignment film 16 is formed on the substrate 13A on the backlight unit 12 side on the side separated from the backlight unit 12. The strong anchoring alignment film 16 makes the liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 substantially coincide with a predetermined orientation direction (direction X in FIG. 1) in a plane whose long axis direction is parallel to the surfaces of the substrates 13A and 13B. The initial orientation direction is set so that.

弱アンカリング配向膜17は、基板13A,13Bのいずれか他方に設けられている。この実施形態では、弱アンカリング配向膜17は、バックライトユニット12から離間した側の基板13Bにおいて、バックライトユニット12に対向する側に形成されている。
弱アンカリング配向膜17は、液晶層18の液晶分子Lpを、その長軸方向が、基板13A,13Bの表面に平行な面内で、強アンカリング配向膜16における初期配向方向(図1では方向X)に直交する方向(図1では方向Y)にほぼ一致させるよう、初期配向方向が設定されている。
The weak anchoring alignment film 17 is provided on either one of the substrates 13A and 13B. In this embodiment, the weak anchoring alignment film 17 is formed on the side of the substrate 13B on the side separated from the backlight unit 12 on the side facing the backlight unit 12.
The weak anchoring alignment film 17 is the initial orientation direction of the liquid crystal molecule Lp of the liquid crystal layer 18 in the strong anchoring alignment film 16 in a plane whose major axis direction is parallel to the surfaces of the substrates 13A and 13B (in FIG. 1). The initial orientation direction is set so as to substantially match the direction (direction Y in FIG. 1) orthogonal to the direction X).

液晶層18は、強アンカリング配向膜16と弱アンカリング配向膜17との間に、多数の液晶分子Lpが充填されることで形成されている。液晶層18は、駆動電極層15を構成する各電極線20Aに電圧が印加されることによって生じる電場Eにより、液晶分子Lpの配向方向が変化して駆動される。このようにして液晶分子Lpの配向が変化することによって、液晶層18は、バックライトユニット12から供給される光を部分的に透過したり遮断したりすることで、表示画像を生成する。 The liquid crystal layer 18 is formed by filling a large number of liquid crystal molecules Lp between the strong anchoring alignment film 16 and the weak anchoring alignment film 17. The liquid crystal layer 18 is driven by changing the orientation direction of the liquid crystal molecules Lp by an electric field E generated by applying a voltage to each of the electrode wires 20A constituting the drive electrode layer 15. By changing the orientation of the liquid crystal molecules Lp in this way, the liquid crystal layer 18 partially transmits or blocks the light supplied from the backlight unit 12 to generate a display image.

また、この液晶層18には、電場Eの印加を解除したときに、駆動電極層15によって印加された電場Eによって配向方向が変わった液晶分子Lpの向きを、電場Eが印加されていない初期状態に戻すための復元力を付与するため、カイラル剤(光学活性物質)が添加されている。
このカイラル剤の添加により、液晶層18においては、電場Eを非印加の状態で、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向かって、強アンカリング配向膜16側における液晶分子Lpの長軸方向の配向方向に対する液晶分子Lpの配向方向の変位量が漸次大きくなり、螺旋状に捩れた配向状態となる。具体的には、電場Eを非印加の状態で、液晶層18の液晶分子Lpが、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて、90°ツイストした配向状態になるよう、カイラル剤を添加するのが好ましい。
Further, when the application of the electric field E is released to the liquid crystal layer 18, the direction of the liquid crystal molecules Lp whose orientation direction is changed by the electric field E applied by the drive electrode layer 15 is the initial direction in which the electric field E is not applied. A chiral agent (optically active substance) is added to impart a restoring force for returning to the state.
Due to the addition of this chiral agent, in the liquid crystal layer 18, the liquid crystal on the strong anchoring alignment film 16 side is directed from the strong anchoring alignment film 16 side toward the weak anchoring alignment film 17 side in a state where the electric field E is not applied. The amount of displacement of the liquid crystal molecule Lp in the orientation direction with respect to the orientation direction in the major axis direction of the molecule Lp gradually increases, resulting in a spirally twisted orientation state. Specifically, when the electric field E is not applied, the liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 are in a 90 ° twisted orientation state from the strong anchoring alignment film 16 side toward the weak anchoring alignment film 17 side. As such, it is preferable to add a chiral agent.

ここで、強アンカリング配向膜16と弱アンカリング配向膜17とは、液晶分子Lpの配向方向を拘束する配向拘束力が、互いに異なる。
すなわち、図2に示すように、強アンカリング配向膜16は、電圧が印加されて電場Eが生成されても、液晶層18において強アンカリング配向膜16側の液晶分子Lpが、その長軸方向を、基板13A,13Bの表面に沿った面内で、強アンカリング配向膜16の配向処理方向(方向X)にほぼ一致させた初期配向状態を維持する。
これに対し、弱アンカリング配向膜17では、電圧が印加されることで電場Eが生成されたときに、印加電圧が閾値電圧以上となると、液晶層18の弱アンカリング配向膜17側において、液晶分子Lpが、カイラル剤によって付与された、螺旋状に捩れた配向状態を維持しようとするツイスト弾性力、及び、弱アンカリング配向膜17の拘束から離脱する。そして、液晶分子Lpの配向方向は、印加電圧の大きさに応じ、基板13A,13Bの表面に平行な面内で、初期配向方向(図2では方向Y)から変化する。
Here, the strong anchoring alignment film 16 and the weak anchoring alignment film 17 have different orientation binding forces that constrain the orientation direction of the liquid crystal molecules Lp.
That is, as shown in FIG. 2, in the strong anchoring alignment film 16, even if a voltage is applied to generate an electric field E, the liquid crystal molecules Lp on the strong anchoring alignment film 16 side in the liquid crystal layer 18 have a long axis thereof. The initial orientation state is maintained in which the direction is substantially the same as the orientation processing direction (direction X) of the strong anchoring alignment film 16 in the plane along the surfaces of the substrates 13A and 13B.
On the other hand, in the weak anchoring alignment film 17, when the applied voltage becomes equal to or higher than the threshold voltage when the electric field E is generated by applying the voltage, the weak anchoring alignment film 17 side of the liquid crystal layer 18 The liquid crystal molecule Lp is released from the twist elastic force applied by the chiral agent to maintain the spirally twisted orientation state and the restraint of the weak anchoring alignment film 17. The orientation direction of the liquid crystal molecules Lp changes from the initial orientation direction (direction Y in FIG. 2) in a plane parallel to the surfaces of the substrates 13A and 13B according to the magnitude of the applied voltage.

このように、液晶層18の液晶分子Lpは、電場Eが印加されたときに、液晶層18の強アンカリング配向膜16側では、液晶分子Lpが強アンカリング配向膜16による配向強制力(拘束力)を受けたまま、その配向方向を維持するのに対し、弱アンカリング配向膜17側では、カイラル剤によるツイスト弾性力、及び、弱アンカリング配向膜17による配向強制力(拘束力)を脱して液晶分子Lpの配向方向が変化する。 As described above, when the electric field E is applied to the liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18, the liquid crystal molecules Lp are oriented by the strong anchoring alignment film 16 on the strong anchoring alignment film 16 side of the liquid crystal layer 18 ( While the orientation direction is maintained while receiving the binding force), on the weak anchoring alignment film 17 side, the twist elastic force due to the chiral agent and the orientation forcing force (binding force) due to the weak anchoring alignment film 17 The orientation direction of the liquid crystal molecule Lp changes.

その結果、液晶層18においては、強アンカリング配向膜16側と弱アンカリング配向膜17側とでは、閾値以上の電場Eを印加したときの液晶分子Lpの初期配向方向に対する配向方向の変位量が異なる。具体的には、印加電場Eの大きさが大きくなるにしたがい、弱アンカリング配向膜17近傍の液晶分子Lpの初期配向方向に対する配向方向の変位量が漸次大きくなる。これにより、初期配向状態では強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて、液晶分子Lpが螺旋状に捩れていた配向状態に対し、弱アンカリング配向膜17側における液晶分子Lpの初期配向状態に対する配向方向の捻れ角が小さくなる。電場強度がある一定値に達すると、弱アンカリング配向膜17近傍の液晶分子Lpは、電場Eの方向に平行な方向に配向する。すなわち、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて、配向方向が電場Eの方向に平行な方向(図2では方向X)に沿って一様となる。 As a result, in the liquid crystal layer 18, the displacement amount of the liquid crystal molecules Lp with respect to the initial orientation direction when the electric field E equal to or higher than the threshold value is applied between the strong anchoring alignment film 16 side and the weak anchoring alignment film 17 side. Is different. Specifically, as the magnitude of the applied electric field E increases, the amount of displacement of the liquid crystal molecule Lp in the vicinity of the weak anchoring alignment film 17 in the orientation direction with respect to the initial orientation direction gradually increases. As a result, in the initial orientation state, the liquid crystal molecules Lp are twisted spirally from the strong anchoring alignment film 16 side toward the weak anchoring alignment film 17 side, whereas the liquid crystal on the weak anchoring alignment film 17 side The twist angle in the orientation direction with respect to the initial orientation state of the molecule Lp becomes smaller. When the electric field strength reaches a certain value, the liquid crystal molecules Lp near the weak anchoring alignment film 17 are oriented in a direction parallel to the direction of the electric field E. That is, the orientation direction becomes uniform from the strong anchoring alignment film 16 side to the weak anchoring alignment film 17 side along the direction parallel to the direction of the electric field E (direction X in FIG. 2).

ところで、上記の電圧非印加時における液晶層18の配向状態は、TN方式における電圧非印加時の液晶の配向状態と同様である。従って、ΔnP≫λ(Δnは液晶の屈折率異方性、Pは液晶のヘリカルピッチ、λは光の波長)、すなわち、モーガン条件(Mougain Condition)を満たすよう、液晶パネル11の光学設計を行えば、液晶層18に旋光能効果を生じさせることが可能となる。 By the way, the orientation state of the liquid crystal layer 18 when no voltage is applied is the same as the orientation state of the liquid crystal when no voltage is applied in the TN method. Therefore, the optical design of the liquid crystal panel 11 is performed so as to satisfy ΔnP >> λ (Δn is the refractive anisotropy of the liquid crystal, P is the helical pitch of the liquid crystal, λ is the wavelength of light), that is, the Morgan condition (Mougain Condition). For example, it is possible to generate a diversion ability effect on the liquid crystal layer 18.

また、TN方式の液晶パネルにおける光の透過率Tを与える式として、以下のGooch-Tarryの式(1)が知られている。 Further, the following Gooch-Tarry equation (1) is known as an equation for giving the light transmittance T in the TN type liquid crystal panel.

Figure 0006925787
Figure 0006925787

ここで、u=dΔn/λ・π/θで、dはセルギャップ(液晶層18の厚さ)、θは液晶分子Lpの捩れ角であり、本実施形態では、電圧非印加時における強アンカリング配向膜16側の液晶分子と弱アンカリング配向膜17側の液晶分子の配向方向の角度の差に相当する。なお、本実施形態では、θ=π/2であるので、u=2dΔn/λである。 Here, u = dΔn / λ · π / θ, d is the cell gap (thickness of the liquid crystal layer 18), θ is the twist angle of the liquid crystal molecule Lp, and in the present embodiment, the strong anchor when no voltage is applied. It corresponds to the difference in the orientation direction angle between the liquid crystal molecules on the ring alignment film 16 side and the liquid crystal molecules on the weak anchoring alignment film 17 side. In this embodiment, θ = π / 2, so u = 2dΔn / λ.

液晶パネル11では、ポジティブ型の液晶分子Lpを用い、偏光板14Aと偏光板14Bとを、それぞれの透過軸方向が互いに平行なパラレルニコルに配置し、偏光板14Aの透過軸方向が、電場Eを非印加の状態での液晶分子Lpの配向方向を規制するための強アンカリング配向膜16に対する配向処理方向(図1では方向X)と一致するように設定される。
図1に示すように、電場Eを非印加の状態では、液晶分子Lpは、上記したように強アンカリング配向膜16側においては、初期配向状態が、液晶分子Lpの長軸方向が強アンカリング配向膜16の配向処理方向(図1では方向X)に沿う。これに対し、弱アンカリング配向膜17側では、液晶分子Lpの長軸方向が、弱アンカリング配向膜17の配向処理方向(図1では方向Y)に沿う。仮に、弱アンカリング配向膜17の規制力がゼロに近い場合には、弱アンカリング配向膜17に配向処理を行っても、初期配向方向を記憶させることができない。その場合でも、液晶層18の液晶分子Lpが、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて、90°ツイストする様、カイラル剤量が調整されているため、弱アンカリング配向膜17側では、液晶分子Lpの長軸方向が強アンカリング配向膜16の配向処理方向と直交する方向(図1では方向Y)に沿う。このとき、液晶パネル11の光学条件を、モーガン条件を満たし、かつ、式(1)が最小値を取るように設計することで、液晶層18に入射した直線偏光は、偏光状態を維持したまま偏光面が90°回転(旋光)して、液晶パネル11から出射する。このとき、液晶パネル11からの出射光の偏光方向と偏光板14Bの透過軸方向が直交するため、液晶パネル11からの出射光の大部分が偏光板14Bに吸収され、液晶パネル11からの出射光量を最小にすることができる。これにより、本実施形態におけるコントラスト比を最大にすることができる。ここで、一般に、セルギャップdが大きくなると、応答速度の低下が生じるため、液晶パネルの光学設計は、式(1)が最小値を取る複数の条件の中から、いわゆる、ファーストミニマム条件を選択するのが好ましい。
In the liquid crystal panel 11, a positive type liquid crystal molecule Lp is used, and the polarizing plate 14A and the polarizing plate 14B are arranged in parallel Nicols whose transmission axis directions are parallel to each other, and the transmission axis direction of the polarizing plate 14A is the electric field E. Is set so as to coincide with the orientation processing direction (direction X in FIG. 1) with respect to the strong anchoring alignment film 16 for regulating the orientation direction of the liquid crystal molecule Lp in the non-applied state.
As shown in FIG. 1, in the state where the electric field E is not applied, the liquid crystal molecule Lp has an initial orientation state on the strong anchoring alignment film 16 side as described above, and a strong anchor in the long axis direction of the liquid crystal molecule Lp. It follows the orientation processing direction of the ring alignment film 16 (direction X in FIG. 1). On the other hand, on the weak anchoring alignment film 17 side, the long axis direction of the liquid crystal molecules Lp is along the orientation processing direction of the weak anchoring alignment film 17 (direction Y in FIG. 1). If the restrictive force of the weak anchoring alignment film 17 is close to zero, the initial orientation direction cannot be memorized even if the weak anchoring alignment film 17 is subjected to the alignment treatment. Even in that case, the amount of the chiral agent is adjusted so that the liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 are twisted by 90 ° from the strong anchoring alignment film 16 side toward the weak anchoring alignment film 17 side, so that the weak anchoring is weak. On the ring alignment film 17 side, the long axis direction of the liquid crystal molecules Lp is along a direction (direction Y in FIG. 1) orthogonal to the alignment processing direction of the strong anchoring alignment film 16. At this time, by designing the optical conditions of the liquid crystal panel 11 so as to satisfy the Morgan condition and the equation (1) takes the minimum value, the linearly polarized light incident on the liquid crystal layer 18 remains polarized. The polarizing surface is rotated by 90 ° (optical rotation) and emitted from the liquid crystal panel 11. At this time, since the polarization direction of the light emitted from the liquid crystal panel 11 and the transmission axis direction of the polarizing plate 14B are orthogonal to each other, most of the light emitted from the liquid crystal panel 11 is absorbed by the polarizing plate 14B and emitted from the liquid crystal panel 11. The amount of light can be minimized. Thereby, the contrast ratio in this embodiment can be maximized. Here, in general, when the cell gap d becomes large, the response speed decreases. Therefore, in the optical design of the liquid crystal panel, the so-called first minimum condition is selected from a plurality of conditions in which the equation (1) takes the minimum value. It is preferable to do so.

一方、図2に示すように、電場Eを印加した状態では、液晶分子Lpは、上記したように強アンカリング配向膜16側においては、長軸方向が強アンカリング配向膜16の配向処理方向(図2では方向X)に沿った初期配向状態を維持する。これに対し、弱アンカリング配向膜17側では、閾値以上の電場Eの印加により、液晶分子Lpの配向方向は基板13Bに平行な面内で変化し始め、電場強度がある一定値に達したときに、液晶分子Lpの長軸方向が電場Eに平行な方向、すなわち基板13Bに平行な方向Xに沿うようになる。これにより、液晶分子Lpは、強アンカリング配向膜16に対する配向処理方向(図2では方向X)に一様配向するため、液晶層18に入射した直線偏光は、偏光状態及び偏光面を維持したまま、液晶パネル11から出射する。このとき、液晶層18に入射した直線偏光の偏光方向(図2では方向X)と偏光板14Bの透過軸方向(図2では方向X)が一致しているため、バックライトユニット12側からの大部分の光は偏光板14Bを透過することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 2, when the electric field E is applied, the liquid crystal molecules Lp are oriented in the major axis direction on the strong anchoring alignment film 16 side as described above. The initial orientation state along (direction X in FIG. 2) is maintained. On the other hand, on the weak anchoring alignment film 17 side, the orientation direction of the liquid crystal molecules Lp began to change in the plane parallel to the substrate 13B by applying an electric field E equal to or higher than the threshold value, and the electric field strength reached a certain value. Occasionally, the long axis direction of the liquid crystal molecule Lp is along the direction parallel to the electric field E, that is, the direction X parallel to the substrate 13B. As a result, the liquid crystal molecules Lp are uniformly oriented in the orientation processing direction (direction X in FIG. 2) with respect to the strong anchoring alignment film 16, so that the linearly polarized light incident on the liquid crystal layer 18 maintains the polarized state and the plane of polarization. As it is, it emits light from the liquid crystal panel 11. At this time, since the polarization direction of the linearly polarized light incident on the liquid crystal layer 18 (direction X in FIG. 2) and the transmission axis direction of the polarizing plate 14B (direction X in FIG. 2) are the same, the direction is from the backlight unit 12 side. Most of the light can pass through the polarizing plate 14B.

また、電場Eを印加した状態から、電場Eの印加を停止すると、液晶層18の液晶分子Lpは、カイラル剤によって付与された復元力(弾性力)により、液晶分子Lpの配向方向が、図1に示したような螺旋状の初期配向状態に戻る。ここで、強アンカリング配向膜16側においては、液晶分子Lpの長軸方向が強アンカリング配向膜16の配向処理方向(図1では方向X)に沿った状態を維持する。これに対し、液晶層18の弱アンカリング配向膜17側においては、カイラル剤によって付与された復元力(弾性力)により、液晶分子Lpの長軸方向が弱アンカリング配向膜17の配向処理方向(図2では方向Y)に沿うように配向方向が変位する。これにより、液晶分子Lpは、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向かって、長軸方向の配向角度の変位量が漸次大きくなり、螺旋状に捩れた状態に戻す。 Further, when the application of the electric field E is stopped from the state in which the electric field E is applied, the liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 are oriented in the orientation direction of the liquid crystal molecules Lp due to the restoring force (elastic force) applied by the chiral agent. It returns to the spiral initial orientation state as shown in 1. Here, on the strong anchoring alignment film 16 side, the long axis direction of the liquid crystal molecules Lp is maintained along the orientation processing direction (direction X in FIG. 1) of the strong anchoring alignment film 16. On the other hand, on the weak anchoring alignment film 17 side of the liquid crystal layer 18, the major axis direction of the liquid crystal molecules Lp is the orientation processing direction of the weak anchoring alignment film 17 due to the restoring force (elastic force) applied by the chiral agent. The orientation direction is displaced along (direction Y in FIG. 2). As a result, the amount of displacement of the orientation angle in the long axis direction gradually increases from the strong anchoring alignment film 16 side to the weak anchoring alignment film 17 side, and the liquid crystal molecule Lp returns to a spirally twisted state.

このように、本実施形態の液晶パネル11においては、ポジティブ型の液晶分子Lpを用い、偏光板14Aと偏光板14Bとをパラレルニコルに配置し、偏光板14Aの透過軸方向が、電場Eを非印加の状態での液晶分子Lpの配向方向を規制するための強アンカリング配向膜16に対する配向処理方向と一致する(図1では方向X)ように設定されている。そして、液晶層18の液晶分子Lpは、カイラル剤の添加により、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて、螺旋状に捩れた初期配向状態とされている。
このような構成において、電場Eを非印加の状態では、図1に示すように、バックライトユニット12側から偏光板14Aを通過した光は、液晶層18において液晶分子Lpの配向方向の螺旋状分布に沿って偏光面が変化し、反対側の偏光板14Bに吸収される。
また、図2に示すように、閾値以上の所定の電場Eが液晶パネル11に印加されると、印加電場Eの大きさが大きくなるに従い、弱アンカリング配向膜17近傍の液晶分子Lpの初期配向方向に対する配向方向の変位量が漸次大きくなる。印加される電場Eの強度がある一定値に達したときに、液晶層18の液晶分子Lpは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(図2では方向X)に沿った一様配向状態に転移する。これにより、バックライトユニット12側から偏光板14Aを通過した光は反対側の偏光板14Bを透過する。
すなわち、液晶パネル11では、液晶の駆動方式として、液晶分子Lpを基板13A,13Bの表面に沿った面内で変位させるIPS駆動方式を採用する一方、旋光性を利用して、光のオン・オフ制御を行う。
As described above, in the liquid crystal panel 11 of the present embodiment, the positive type liquid crystal molecule Lp is used, the polarizing plate 14A and the polarizing plate 14B are arranged in parallel Nicol, and the transmission axis direction of the polarizing plate 14A is the electric field E. It is set so as to coincide with the orientation processing direction with respect to the strong anchoring alignment film 16 for regulating the orientation direction of the liquid crystal molecule Lp in the non-applied state (direction X in FIG. 1). The liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 are in an initial orientation state twisted spirally from the strong anchoring alignment film 16 side to the weak anchoring alignment film 17 side by adding a chiral agent.
In such a configuration, when the electric field E is not applied, as shown in FIG. 1, the light passing through the polarizing plate 14A from the backlight unit 12 side is spiral in the orientation direction of the liquid crystal molecules Lp in the liquid crystal layer 18. The plane of polarization changes along the distribution and is absorbed by the polarizing plate 14B on the opposite side.
Further, as shown in FIG. 2, when a predetermined electric field E equal to or larger than the threshold value is applied to the liquid crystal panel 11, as the magnitude of the applied electric field E increases, the initial stage of the liquid crystal molecules Lp near the weak anchoring alignment film 17 The amount of displacement in the orientation direction with respect to the orientation direction gradually increases. When the intensity of the applied electric field E reaches a certain value, the liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 are in a uniformly oriented state along the orientation processing direction (direction X in FIG. 2) in the strong anchoring alignment film 16. Transfer to. As a result, the light that has passed through the polarizing plate 14A from the backlight unit 12 side passes through the polarizing plate 14B on the opposite side.
That is, the liquid crystal panel 11 employs an IPS drive method in which the liquid crystal molecules Lp are displaced in the plane along the surfaces of the substrates 13A and 13B as the liquid crystal drive method, while the optical rotation is used to turn on the light. Perform off control.

ところで、上記したような強アンカリング配向膜16は、例えば、以下のようにして形成する。まず、基板13A上にポリイミドなどからなる配向膜を形成する。その後、レーヨンや綿などからなる布を巻いたローラーを、回転数及びローラーと基板13Aとの距離を一定に保った状態で回転させ、配向膜の表面を所定の方向に擦る(ラビング法)。あるいは、偏光紫外線を照射してポリイミドからなる配向膜の表面に異方性を発生させる(光配向法)。これらラビング法、光配向法等により配向方向が設定された、強アンカリング配向膜16は、液晶分子Lpに対し、弱アンカリング配向膜17よりも強い配向強制力を付与する。 By the way, the strong anchoring alignment film 16 as described above is formed, for example, as follows. First, an alignment film made of polyimide or the like is formed on the substrate 13A. Then, a roller wrapped with a cloth made of rayon or cotton is rotated while keeping the rotation speed and the distance between the roller and the substrate 13A constant, and the surface of the alignment film is rubbed in a predetermined direction (rubbing method). Alternatively, the surface of the alignment film made of polyimide is irradiated with polarized ultraviolet rays to generate anisotropy (photoalignment method). The strong anchoring alignment film 16 whose orientation direction is set by the rubbing method, the photoalignment method, or the like imparts a stronger orientation forcing force to the liquid crystal molecule Lp than the weak anchoring alignment film 17.

弱アンカリング配向膜17としては、例えば、ポリマーブラシで形成したものを用いることができる。ポリマーブラシは、一端が基板13B表面に固定され、他端が基板13Bの表面から離間する方向に延びたグラフトポリマー鎖により形成される。このようなグラフトポリマー鎖は、基板13B側から延伸させるようにして生成してもよいし、予め所定長を有したポリマー鎖を、基板13Bに付着させてもよい。弱アンカリング配向膜17の初期配向方向は、ラビング法などの公知の手法により、決定してもよい。 As the weak anchoring alignment film 17, for example, one formed by a polymer brush can be used. The polymer brush is formed by a graft polymer chain having one end fixed to the surface of the substrate 13B and the other end extending in a direction away from the surface of the substrate 13B. Such a graft polymer chain may be generated by extending from the substrate 13B side, or a polymer chain having a predetermined length in advance may be attached to the substrate 13B. The initial orientation direction of the weak anchoring alignment film 17 may be determined by a known method such as a rubbing method.

以下に、ポリマーブラシの具体的な一例を示す。
ポリマーブラシは、例えば、次の一般式(1)で表される。

Figure 0006925787

一般式(1)において、XはH又はCHであり、mは正の整数であって、ポリマーブラシのTg(ガラス転移温度)が−5℃以下であるものである。 A specific example of the polymer brush is shown below.
The polymer brush is represented by, for example, the following general formula (1).
Figure 0006925787

In the general formula (1), X is H or CH 3 , m is a positive integer, and the Tg (glass transition temperature) of the polymer brush is −5 ° C. or lower.

図5は、弱アンカリング配向膜として基板に形成したポリマーブラシの例を示す断面図である。
図5に示すように、液晶分子Lpは、基板13B上に形成されたポリマーブラシ2の表層部分に浸透しており、液晶分子Lpと接したポリマーブラシ2の表層部分は膨潤している(図中では、膨潤した状態は示していない)。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a polymer brush formed on a substrate as a weak anchoring alignment film.
As shown in FIG. 5, the liquid crystal molecule Lp permeates the surface layer portion of the polymer brush 2 formed on the substrate 13B, and the surface layer portion of the polymer brush 2 in contact with the liquid crystal molecule Lp is swollen (FIG. 5). Inside, the swollen state is not shown).

本明細書においては、液晶分子Lpが浸透したポリマーブラシ2の部分を共存部4として表し、液晶分子Lpが浸透していないポリマーブラシ2の部分をポリマーブラシ層3として表す。なお、図5では、本発明を理解し易くする観点から、共存部4とポリマーブラシ層3とを明確に区別して表したが、実際には、共存部4とポリマーブラシ層3との境界を区別することは難しい。 In the present specification, the portion of the polymer brush 2 in which the liquid crystal molecule Lp has penetrated is represented as the coexistence portion 4, and the portion of the polymer brush 2 in which the liquid crystal molecule Lp has not penetrated is represented as the polymer brush layer 3. In FIG. 5, from the viewpoint of facilitating the understanding of the present invention, the coexisting portion 4 and the polymer brush layer 3 are clearly distinguished, but in reality, the boundary between the coexisting portion 4 and the polymer brush layer 3 is defined. It is difficult to distinguish.

上記したようなポリマーブラシ2を用いることにより、共存部4のTg(ガラス転移温度)が、常温よりもかなり低い温度になるので、常温において、共存部4の形状を自由に変動させることができる。そのため、共存部4と液晶分子Lpとの界面において共存部4の状態が変化し、基板13Bに対して水平方向に液晶分子Lpを配向強制しつつ、面内ではいずれの方向にも配向強制力をもたない状態(ゼロ面アンカリング状態)を実現することができる。 By using the polymer brush 2 as described above, the Tg (glass transition temperature) of the coexisting portion 4 becomes considerably lower than the room temperature, so that the shape of the coexisting portion 4 can be freely changed at room temperature. .. Therefore, the state of the coexisting part 4 changes at the interface between the coexisting part 4 and the liquid crystal molecule Lp, and while forcing the liquid crystal molecule Lp to be oriented horizontally with respect to the substrate 13B, the orientation forcing force is applied in any direction in the plane. (Zero-plane anchoring state) can be realized.

共存部4のTgは、使用するポリマーブラシ2及び液晶分子Lpの種類によって異なるため、一義的に定義することはできないが、一般に、ポリマーブラシ2単独のTgに比べて低くなる。また、共存部4のTgは、ポリマーブラシ2に対する液晶分子Lpの浸透の程度(すなわち、ポリマーブラシ2と液晶分子Lpとの割合)によっても変化する。具体的には、共存部4において、液晶分子Lpの割合が多い液晶分子Lp側の共存部4はTgが低く、液晶分子Lpの割合が少ないポリマーブラシ層3側の共存部4はTgが高くなる。 Since the Tg of the coexisting part 4 differs depending on the type of the polymer brush 2 and the liquid crystal molecule Lp used, it cannot be uniquely defined, but it is generally lower than the Tg of the polymer brush 2 alone. Further, the Tg of the coexisting portion 4 also changes depending on the degree of penetration of the liquid crystal molecules Lp into the polymer brush 2 (that is, the ratio of the polymer brush 2 to the liquid crystal molecules Lp). Specifically, in the coexistence portion 4, the coexistence portion 4 on the liquid crystal molecule Lp side having a large proportion of the liquid crystal molecule Lp has a low Tg, and the coexistence portion 4 on the polymer brush layer 3 side having a small proportion of the liquid crystal molecule Lp has a high Tg. Become.

しかしながら、ポリマーブラシ2として、上記一般式(1)で表され、一般式(1)において、XはH又はCHであり、mは正の整数であって、ポリマーブラシのTgが−5℃以下であるものを用いることにより、共存部4のTgを、常温よりも十分低い温度にすることができるので、常温において、基板13Bの表面に対して水平な面内に液晶分子Lpを配向強制しつつ、面内ではいずれの方向にも配向強制力をもたない状態(ゼロ面アンカリング状態)を実現することができる。 However, the polymer brush 2 is represented by the above general formula (1). In the general formula (1), X is H or CH 3 , m is a positive integer, and the Tg of the polymer brush is −5 ° C. By using the following, the Tg of the coexisting part 4 can be set to a temperature sufficiently lower than the room temperature, so that the liquid crystal molecules Lp are forced to be oriented in a plane horizontal to the surface of the substrate 13B at the room temperature. At the same time, it is possible to realize a state in which there is no orientation forcing force in any direction in the plane (zero-plane anchoring state).

基板13Bの表面は必要に応じて、平坦化処理を行っても良い。平坦化処理としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いて行うことができる。平坦化処理の例としては、基板13Bの表面に平坦化膜を形成する方法が挙げられ、例えば、UV硬化性の透明樹脂などを基板13Bの表面に塗布してUV硬化すればよい。 The surface of the substrate 13B may be flattened if necessary. The flattening treatment is not particularly limited, and can be performed by using a method known in the art. An example of the flattening treatment is a method of forming a flattening film on the surface of the substrate 13B. For example, a UV-curable transparent resin or the like may be applied to the surface of the substrate 13B and UV-cured.

基板13Bの例としては、アレイ基板及び対向基板が挙げられる。
アレイ基板の例としては、アクティブマトリックスアレイ基板が挙げられる。このアクティブマトリックスアレイ基板は、一般的に、ガラス基板上にゲート配線及びソース配線がマトリックス状に配置されており、その交点部分に、薄層トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)などのアクティブ素子が形成され、このアクティブ素子に画素電極が接続されたものである。
Examples of the substrate 13B include an array substrate and a counter substrate.
An example of an array substrate is an active matrix array substrate. In this active matrix array substrate, gate wiring and source wiring are generally arranged in a matrix on a glass substrate, and active elements such as a thin film transistor (TFT) are formed at the intersections thereof. The pixel electrode is connected to this active element.

また、対向基板の例としては、カラーフィルタ基板が挙げられる。このカラーフィルタ基板は、一般的に、ガラス基板上に、不要な光の漏れを防止するためにブラックマトリックスを形成した後、R(赤)、G(緑)、B(青)の着色層をパターン形成し、必要に応じて保護膜を形成したものである。これらの基板13Bを用いる場合、基板13Bの表面に透明樹脂を塗布して硬化し、平坦化膜を形成してもよい。 Further, as an example of the opposed substrate, a color filter substrate can be mentioned. In this color filter substrate, generally, a black matrix is formed on a glass substrate to prevent unnecessary light leakage, and then R (red), G (green), and B (blue) colored layers are formed. A pattern is formed and a protective film is formed as needed. When these substrates 13B are used, a transparent resin may be applied to the surface of the substrate 13B and cured to form a flattening film.

基板13B上に形成されるポリマーブラシ2としては、上記一般式(1)で表され、一般式(1)において、XはH又はCHであり、mは正の整数であって、ポリマーブラシのTgが−5℃以下であるものを用いることができる。ここで、ポリマーブラシ2は、多数のグラフトポリマー鎖が高密度で基板13B表面に対して垂直方向に伸張した構造を有するのが好ましい。 The polymer brush 2 formed on the substrate 13B is represented by the above general formula (1). In the general formula (1), X is H or CH 3 , m is a positive integer, and the polymer brush. Tg of -5 ° C or lower can be used. Here, the polymer brush 2 preferably has a structure in which a large number of graft polymer chains are densely extended in a direction perpendicular to the surface of the substrate 13B.

一般的に、一端が基板13B表面に固定されたグラフトポリマー鎖は、グラフト密度が低いと、糸まり状の縮んだ構造をとるが、ポリマーブラシ2は、グラフト密度が高いため、隣接したグラフトポリマー鎖の相互作用(立体反発)により、基板13B表面に対して垂直方向に伸張した構造をとる。 Generally, a graft polymer chain having one end fixed to the surface of the substrate 13B has a crimped structure like a thread when the graft density is low, but the polymer brush 2 has a high graft density, so that the graft polymer is adjacent to the graft polymer chain. Due to the interaction of the chains (three-dimensional repulsion), it has a structure that extends in the direction perpendicular to the surface of the substrate 13B.

本明細書において「高密度」とは、隣接するグラフトポリマー鎖間で立体反発が生じる程度に密集したグラフトポリマー鎖の密度を意味し、一般的に0.1本/nm以上、好ましくは0.1〜1.2本/nmの密度である。また、本明細書において「グラフトポリマー鎖の密度」とは、単位面積(nm)あたりの基板13B表面上に形成されたグラフトポリマー鎖の本数を意味する。
なお、ポリマーブラシ2は、多数のグラフトポリマー鎖が上記に示した「高密度」よりも低い密度で設けられたものであってもよい。
As used herein, the term "high density" means the density of graft polymer chains that are dense enough to cause steric repulsion between adjacent graft polymer chains, and generally 0.1 strands / nm 2 or more, preferably 0. .1 to 1.2 lines / nm 2 density. Further, in the present specification, the “density of graft polymer chains” means the number of graft polymer chains formed on the surface of the substrate 13B per unit area (nm 2).
The polymer brush 2 may be provided with a large number of graft polymer chains having a density lower than the "high density" shown above.

ポリマーブラシ2は、基板13Bの表面上でポリマーブラシ2の層を形成する。このポリマーブラシ2の層の厚さは、特に限定されないが、一般に数十nm、具体的には1nm以上100nm未満、好ましくは10nm〜80nmである。また、このポリマーブラシ2の層にはサイズ排除効果があり、一定の大きさの物質はポリマーブラシ2の層を通過することはできない。そのため、ポリマーブラシ2の層の厚さを薄くしても、下地から液晶分子Lpへの不純物の侵入を防止することができる。 The polymer brush 2 forms a layer of the polymer brush 2 on the surface of the substrate 13B. The thickness of the layer of the polymer brush 2 is not particularly limited, but is generally several tens of nm, specifically 1 nm or more and less than 100 nm, preferably 10 nm to 80 nm. Further, the layer of the polymer brush 2 has a size exclusion effect, and a substance having a certain size cannot pass through the layer of the polymer brush 2. Therefore, even if the thickness of the layer of the polymer brush 2 is reduced, it is possible to prevent impurities from entering the liquid crystal molecules Lp from the base.

ポリマーブラシ2の形成方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いて行うことができる。具体的には、ポリマーブラシ2は、ラジカル重合性モノマーをリビングラジカル重合させることにより形成することができる。ここで、本明細書において「リビングラジカル重合」とは、ラジカル重合反応において、連鎖移動反応及び停止反応が実質的に起こらず、ラジカル重合性モノマーが反応し尽くした後も連鎖成長末端が活性を保持する重合反応のことを意味する。 The method for forming the polymer brush 2 is not particularly limited, and a method known in the art can be used. Specifically, the polymer brush 2 can be formed by subjecting a radically polymerizable monomer to living radical polymerization. Here, in the present specification, "living radical polymerization" means that the chain transfer reaction and the termination reaction do not substantially occur in the radical polymerization reaction, and the chain growth end remains active even after the radically polymerizable monomer has completely reacted. It means a polymerization reaction that is retained.

この重合反応では、重合反応終了後でも生成重合体の末端に重合活性を保持しており、ラジカル重合性モノマーを加えると再び重合反応を開始させることができる。また、リビングラジカル重合は、ラジカル重合性モノマーと重合開始剤との濃度比を調節することによって任意の平均分子量をもつ重合体の合成ができ、そして、生成する重合体の分子量分布が極めて狭いなどの特徴がある。 In this polymerization reaction, the polymerization activity is maintained at the end of the produced polymer even after the completion of the polymerization reaction, and the polymerization reaction can be restarted by adding a radically polymerizable monomer. Further, in living radical polymerization, a polymer having an arbitrary average molecular weight can be synthesized by adjusting the concentration ratio of the radically polymerizable monomer and the polymerization initiator, and the molecular weight distribution of the produced polymer is extremely narrow. There is a feature of.

リビングラジカル重合の代表例は、原子移動ラジカル重合(ATRP:Atom Transfer Radical Polymerization)である。例えば、重合開始剤の存在下で、ハロゲン化銅/リガンド錯体を用いてラジカル重合性モノマーの原子移動リビングラジカル重合を行う。高分子末端ハロゲンをハロゲン化銅/リガンド錯体が引き抜くことにより可逆的に成長する成長ラジカルにラジカル重合性モノマーが付加して進行し、十分な頻度での可逆的活性化・不活性化により分子量分布が規制される。 A typical example of living radical polymerization is atom transfer radical polymerization (ATRP). For example, in the presence of a polymerization initiator, atom transfer living radical polymerization of a radically polymerizable monomer is carried out using a copper halide / ligand complex. A radically polymerizable monomer is added to a growth radical that grows reversibly by extracting a polymer terminal halogen by a copper halide / ligand complex, and the molecular weight distribution proceeds by reversible activation / inactivation at a sufficient frequency. Is regulated.

リビングラジカル重合に用いられるラジカル重合性モノマーは、有機ラジカルの存在下でラジカル重合を行うことが可能な不飽和結合を有するものであり、例えば、t−ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ノニルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、n−オクチルメタクリレートなどのメタクリレート系モノマー;t−ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、ベンジルアクリレート、ラウリルアクリレート、n−オクチルアクリレートなどのアクリレート系モノマー;スチレン、スチレン誘導体(例えば、o−、m−、p−メトキシスチレン、o−、m−、p−t−ブトキシスチレン、o−、m−、p−クロロメチルスチレンなど)、ビニルエステル類(例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酢酸ビニルなど)、ビニルケトン類(例えば、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンなど)、N−ビニル化合物(例えば、N−ビニルピロリドン、N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドールなど)、(メタ)アクリル酸誘導体(例えば、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミド、イソプロピルアクリルアミド、メタクリルアミドなど)、ハロゲン化ビニル類(例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン、テトラクロロエチレン、ヘキサクロロプレン、フッ化ビニルなど)などのビニルモノマーが挙げられる。これらの各種ラジカル重合性モノマーは、単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。 The radically polymerizable monomer used for living radical polymerization has an unsaturated bond capable of performing radical polymerization in the presence of an organic radical, and is, for example, t-butyl methacrylate, hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, and the like. Methacrylate monomers such as nonyl methacrylate, lauryl methacrylate, n-octyl methacrylate; acrylate monomers such as t-butyl acrylate, hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, nonyl acrylate, benzyl acrylate, lauryl acrylate, n-octyl acrylate; styrene, Styrene derivatives (eg, o-, m-, p-methoxystyrene, o-, m-, pt-butoxystyrene, o-, m-, p-chloromethylstyrene, etc.), vinyl esters (eg, acetate) Vinyl, vinyl propionate, vinyl benzoate, vinyl acetate, etc.), vinyl ketones (eg, vinyl methyl ketone, vinyl hexyl ketone, methyl isopropenyl ketone, etc.), N-vinyl compounds (eg, N-vinylpyrrolidone, N-vinyl, etc.) Pyrrole, N-vinylcarbazole, N-vinylindole, etc.), (meth) acrylic acid derivatives (eg, acrylonitrile, metaacrylonitrile, acrylamide, isopropylacrylamide, methacrylicamide, etc.), vinyl halides (eg, vinyl chloride, vinylidene chloride, etc.) , Tetrachloroethylene, hexachloroprene, vinyl fluoride, etc.) and other vinyl monomers. These various radically polymerizable monomers may be used alone or in combination of two or more.

重合開始剤としては、特に限定されず、リビングラジカル重合で一般的に公知のものを使用することができる。重合開始剤の例としては、p−クロロメチルスチレン、α−ジクロロキシレン、α,α−ジクロロキシレン、α,α−ジブロモキシレン、ヘキサキス(α−ブロモメチル)ベンゼン、塩化ベンジル、臭化ベンジル、1−ブロモ−1−フェニルエタン、1−クロロ−1−フェニルエタンなどのベンジルハロゲン化物;プロピル−2−ブロモプロピオネート、メチル−2−クロロプロピオネート、エチル−2−クロロプロピオネート、メチル−2−ブロモプロピオネート、エチル−2−ブロモイソブチレート(EBIB)などのα位がハロゲン化されたカルボン酸;p−トルエンスルホニルクロリド(TsCl)などのトシルハロゲン化物;テトラクロロメタン、トリブロモメタン、1−ビニルエチルクロリド、1−ビニルエチルブロミドなどのアルキルハロゲン化物;ジメチルリン酸クロリドなどのリン酸エステルのハロゲン誘導体が挙げられる。これらの各種重合開始剤は、単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。 The polymerization initiator is not particularly limited, and those generally known for living radical polymerization can be used. Examples of polymerization initiators are p-chloromethylstyrene, α-dichloroxylene, α, α-dichloroxylene, α, α-dibromoxylene, hexax (α-bromomethyl) benzene, benzyl chloride, benzyl bromide, 1- Benzyl halides such as bromo-1-phenylethane, 1-chloro-1-phenylethane; propyl-2-bromopropionate, methyl-2-chloropropionate, ethyl-2-chloropropionate, methyl- Α-halogenated carboxylic acids such as 2-bromopropionate, ethyl-2-bromoisobutyrate (EBIB); tosil halides such as p-toluenesulfonyl chloride (TsCl); tetrachloromethane, tribromo Alkyl halides such as methane, 1-vinylethyl chloride, 1-vinylethyl bromide; halogen derivatives of phosphate esters such as dimethylphosphate chloride can be mentioned. These various polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.

ハロゲン化銅/リガンド錯体を与えるハロゲン化銅としては、特に限定されず、リビングラジカル重合で一般的に公知のものを使用することができる。ハロゲン化銅の例としては、CuBr、CuCl、CuIなどが挙げられる。これらの各種ハロゲン化銅は、単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。 The copper halide that gives the copper halide / ligand complex is not particularly limited, and those generally known for living radical polymerization can be used. Examples of copper halide include CuBr, CuCl, CuI and the like. These various types of copper halides may be used alone or in combination of two or more.

ハロゲン化銅/リガンド錯体を与えるリガンド化合物としては、特に限定されず、リビングラジカル重合で一般的に公知のものを使用することができる。リガンド化合物の例としては、トリフェニルホスファン、4,4’−ジノニル−2,2’−ジピリジン(dNbipy)、N,N,N’,N’N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラアミンなどが挙げられる。これらの各種リガンド化合物は、単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。 The ligand compound that gives the copper halide / ligand complex is not particularly limited, and those generally known for living radical polymerization can be used. Examples of ligand compounds include triphenylphosphine, 4,4'-dinonyl-2,2'-dipyridine (dNbipy), N, N, N', N'N "-pentamethyldiethylenetriamine, 1,1,4. , 7, 10, 10-Hexamethyltriethylenetetraamine and the like. These various ligand compounds may be used alone or in combination of two or more.

ラジカル重合性モノマー、重合開始剤、ハロゲン化銅及びリガンド化合物の量は、使用する原料の種類に応じて適宜調節すればよいが、一般的に、重合開始剤1molに対して、ラジカル重合性モノマーが5〜10,000mol、好ましくは50〜5,000mol、ハロゲン化銅が0.1〜100mol、好ましくは0.5〜100mol、リガンド化合物が0.2〜200mol、好ましくは1.0〜200molである。 The amounts of the radically polymerizable monomer, the polymerization initiator, the copper halide and the ligand compound may be appropriately adjusted according to the type of the raw material used, but in general, the radically polymerizable monomer is used with respect to 1 mol of the polymerization initiator. Is 5 to 10,000 mol, preferably 50 to 5,000 mol, copper halide is 0.1 to 100 mol, preferably 0.5 to 100 mol, and the ligand compound is 0.2 to 200 mol, preferably 1.0 to 200 mol. be.

リビングラジカル重合は、通常、無溶媒で行うが、リビングラジカル重合で一般的に使用される溶媒を使用してもよい。使用可能な溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、アセトン、クロロホルム、四塩化炭素、テトラヒドロフラン(THF)、酢酸エチル、トリフルオロメチルベンゼンなどの有機溶媒;水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、1−メトキシ−2−プロパノールなどの水性溶媒が挙げられる。これらの各種溶媒は、単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。また、溶媒の量は、使用する原料の種類に応じて適宜調節すればよいが、一般的にラジカル重合性モノマー1gに対して、溶媒が0.01〜100mL、好ましくは0.05〜10mLである。 Living radical polymerization is usually carried out without a solvent, but a solvent generally used in living radical polymerization may be used. Examples of the solvent that can be used include benzene, toluene, N, N-dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), acetone, chloroform, carbon tetrachloride, tetrahydrofuran (THF), ethyl acetate, trifluoromethylbenzene and the like. Organic solvents: water, methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, 1-methoxy-2-propanol and other aqueous solvents. These various solvents may be used alone or in combination of two or more. The amount of the solvent may be appropriately adjusted according to the type of the raw material used, but generally, the amount of the solvent is 0.01 to 100 mL, preferably 0.05 to 10 mL with respect to 1 g of the radically polymerizable monomer. be.

リビングラジカル重合は、上記の原料を含むポリマーブラシ形成用溶液中に基板13Bを浸漬、または基板13Bに上記の原料を含むポリマーブラシ形成用溶液を塗布し、加熱することによって行うことができる。加熱条件は、特に限定されることはなく、使用する原料などに応じて適宜調節すればよいが、一般的に、加熱温度は60〜150℃、加熱時間は0.1〜10時間である。この重合反応は、一般的に常圧で行われるが、加圧又は減圧しても構わない。なお、基板13Bは、必要に応じて、ポリマーブラシ2の形成前に洗浄を行ってもよい。 Living radical polymerization can be carried out by immersing the substrate 13B in the polymer brush forming solution containing the above raw materials, or by applying the polymer brush forming solution containing the above raw materials to the substrate 13B and heating. The heating conditions are not particularly limited and may be appropriately adjusted according to the raw materials to be used, but generally, the heating temperature is 60 to 150 ° C. and the heating time is 0.1 to 10 hours. This polymerization reaction is generally carried out at normal pressure, but may be pressurized or depressurized. If necessary, the substrate 13B may be washed before the polymer brush 2 is formed.

リビングラジカル重合により形成されるポリマーブラシ2の分子量は、反応温度、反応時間や使用する原料の種類や量によって調整可能であるが、一般的に数平均分子量が500〜1,000,000、好ましくは1,000〜500,000のポリマーブラシ2を形成することができる。また、ポリマーブラシ2の分子量分布(Mw/Mn)は、1.05〜1.60の間に制御することができる。 The molecular weight of the polymer brush 2 formed by living radical polymerization can be adjusted depending on the reaction temperature, reaction time, type and amount of raw materials used, but generally, the number average molecular weight is preferably 500 to 1,000,000. Can form 1,000 to 500,000 polymer brushes 2. Further, the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polymer brush 2 can be controlled between 1.05 and 1.60.

ポリマーブラシ2は、基板13Bとポリマーブラシ2との間の固着性を高める観点から、必要に応じて、固定化膜を介して基板13Bの表面上に形成してもよい。固定化膜としては、基板13B及びポリマーブラシ2との固着性に優れたものであれば特に限定されることはなく、リビングラジカル重合で一般的に公知のものを使用することができる。固定化膜の例としては、次の一般式(2)で表されるアルコキシシラン化合物から形成される膜が挙げられる。 The polymer brush 2 may be formed on the surface of the substrate 13B via an immobilization film, if necessary, from the viewpoint of enhancing the adhesiveness between the substrate 13B and the polymer brush 2. The immobilized film is not particularly limited as long as it has excellent adhesion to the substrate 13B and the polymer brush 2, and a film generally known for living radical polymerization can be used. Examples of the immobilized film include a film formed from an alkoxysilane compound represented by the following general formula (2).

Figure 0006925787
Figure 0006925787

一般式(2)において、Rはそれぞれ独立してC1〜C3のアルキル基、好ましくはメチル基又はエチル基であり、Rはそれぞれ独立してメチル基又はエチル基であり、Xはハロゲン原子、好ましくはBrであり、nは3〜10の整数、より好ましくは4〜8の整数である。 In the general formula (2), R 1 is independently an alkyl group of C1 to C3, preferably a methyl group or an ethyl group, R 2 is independently a methyl group or an ethyl group, and X is a halogen atom. , Preferably Br, and n is an integer of 3 to 10, more preferably an integer of 4 to 8.

固定化膜には、ポリマーブラシ2が共有結合していることが好ましい。固定化膜とポリマーブラシ2とが結合力の強い共有結合で結ばれていれば、ポリマーブラシ2の剥がれを十分に防止することができる。その結果、液晶パネル11の特性が低下する可能性が低くなり、液晶パネル11の信頼性が向上する。 It is preferable that the polymer brush 2 is covalently bonded to the immobilized membrane. If the immobilization film and the polymer brush 2 are connected by a covalent bond having a strong bonding force, the peeling of the polymer brush 2 can be sufficiently prevented. As a result, the possibility that the characteristics of the liquid crystal panel 11 are deteriorated is reduced, and the reliability of the liquid crystal panel 11 is improved.

固定化膜の形成方法は、特に限定されず、使用する材料に応じて適宜設定すればよい。例えば、固定化膜形成用溶液に基板13Bを浸漬させたり、あるいは、基板13Bに上記の固定化膜形成用溶液を塗布後、乾燥させることによって固定化膜を形成することができる。ここで、所定の部分に固定化膜を形成させるために、固定化膜を形成させない部分にマスキングを施してもよい。また、基板13Bは、必要に応じて、固定化膜の形成前に洗浄を行ってもよい。 The method for forming the immobilized film is not particularly limited, and may be appropriately set according to the material to be used. For example, the immobilized film can be formed by immersing the substrate 13B in the immobilized film forming solution, or by applying the above-mentioned immobilized film forming solution to the substrate 13B and then drying it. Here, in order to form the immobilization film on the predetermined portion, masking may be applied to the portion on which the immobilization film is not formed. Further, the substrate 13B may be washed before forming the immobilization film, if necessary.

基板13Aと、ポリマーブラシ2を形成した基板13Bとの間に、液晶分子Lpおよびカイラル剤を含む液晶材料を注入する方法としては、特に限定されず、毛細管現象を利用した真空注入法、液晶滴下注入法(ODF:One Drop Filling)などの公知の方法を用いることができる。例えば、毛細管現象を利用した真空注入法を用いる場合には、次のようにして行えばよい。 The method of injecting a liquid crystal material containing liquid crystal molecules Lp and a chiral agent between the substrate 13A and the substrate 13B on which the polymer brush 2 is formed is not particularly limited, and is a vacuum injection method utilizing a capillary phenomenon or liquid crystal dropping. A known method such as an injection method (ODF: One Drop Filling) can be used. For example, when the vacuum injection method utilizing the capillary phenomenon is used, it may be carried out as follows.

まず、一方の基板13A上に公知の方法によって電極層15を形成する。他方の基板13B上には、フォトリソグラフィーなどの公知の方法によってスペーサーを形成した後、固定化膜(必要な場合)及びポリマーブラシ2を形成する。ここで、必要に応じて、基板13B上(スペーサー部以外)に平坦化膜などを形成することによって平坦化し、その上に固定化膜(必要な場合)及びポリマーブラシ2を形成してもよい。 First, the electrode layer 15 is formed on one of the substrates 13A by a known method. On the other substrate 13B, a spacer is formed by a known method such as photolithography, and then an immobilization film (if necessary) and a polymer brush 2 are formed. Here, if necessary, a flattening film or the like may be formed on the substrate 13B (other than the spacer portion) to flatten the substrate 13B, and an immobilization film (if necessary) and a polymer brush 2 may be formed on the flattening film. ..

次に、一方の基板13Aを洗浄して乾燥させた後、シール材を塗布し、他方の基板13Bと重ね合わせ、加熱又はUV照射などによってシール材を硬化させて接着する。ここで、シール材の一部には、液晶分子Lpおよびカイラル剤を含む液晶材料を注入するための注入口を開けておく必要がある。次に、注入口から真空注入法によって基板13A,13Bの間に、液晶分子Lpおよびカイラル剤を含む液晶材料を注入した後、注入口を封止する。 Next, after washing and drying one substrate 13A, a sealing material is applied, and the sealing material is superposed on the other substrate 13B, and the sealing material is cured and adhered by heating or UV irradiation. Here, it is necessary to open an injection port for injecting a liquid crystal material containing a liquid crystal molecule Lp and a chiral agent in a part of the sealing material. Next, a liquid crystal material containing liquid crystal molecules Lp and a chiral agent is injected between the substrates 13A and 13B from the injection port by a vacuum injection method, and then the injection port is sealed.

本発明において用いられる液晶分子Lpとしては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。その中でも、液晶分子Lpとしては、液晶分子LpのNI点(N相からI相への相転移温度)が共存部4のTgよりも高いものが好ましい。 The liquid crystal molecule Lp used in the present invention is not particularly limited, and those known in the art can be used. Among them, as the liquid crystal molecule Lp, it is preferable that the NI point (phase transition temperature from the N phase to the I phase) of the liquid crystal molecule Lp is higher than the Tg of the coexisting portion 4.

また、カイラル剤としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。 The chiral agent is not particularly limited, and those known in the art can be used.

上述したように、液晶パネル11によれば、バックライトユニット12と、弱アンカリング配向膜17が形成された基板13Bと、弱アンカリング配向膜17との間に間隔を空けて対向配置される強アンカリング配向膜16が形成された基板13Aと、弱アンカリング配向膜17と強アンカリング配向膜16との間に配置され、液晶分子Lpが駆動されることによって光を透過又は遮断する液晶層18と、基板13Aおよび基板13Bのいずれか一方に設けられ、液晶分子Lpに電場Eを印加する駆動電極層15と、を備え、液晶層18には、液晶分子Lpを電場Eを非印加の状態における初期配向状態に復元させるカイラル剤が添加されている。
このようにして、駆動電極層15で生成した電場Eによって配向方向を変位させた液晶分子Lpを、カイラル剤によって付与される復元力によって初期配向状態に戻すことによって、液晶分子Lpの駆動を高速化することが可能となる。これにより、液晶パネル11における表示応答性を高めることが可能となる。また、液晶分子Lpを初期状態に戻すために、別途電極等を設ける必要も無く、消費電力を抑えつつ、簡易な構成とすることができる。
As described above, according to the liquid crystal panel 11, the back light unit 12, the substrate 13B on which the weak anchoring alignment film 17 is formed, and the weak anchoring alignment film 17 are arranged so as to face each other with a gap. A liquid crystal display that is arranged between the substrate 13A on which the strong anchoring alignment film 16 is formed and the weak anchoring alignment film 17 and the strong anchoring alignment film 16 and transmits or blocks light by driving the liquid crystal molecule Lp. A layer 18 and a drive electrode layer 15 provided on either one of the substrate 13A and the substrate 13B and applying an electric field E to the liquid crystal molecule Lp are provided, and the liquid crystal molecule Lp is not applied to the liquid crystal layer 18. A chiral agent that restores the initial orientation state in the above state is added.
In this way, the liquid crystal molecule Lp whose orientation direction is displaced by the electric field E generated in the drive electrode layer 15 is returned to the initial orientation state by the restoring force applied by the chiral agent, whereby the liquid crystal molecule Lp is driven at high speed. It becomes possible to change. This makes it possible to improve the display responsiveness of the liquid crystal panel 11. Further, in order to return the liquid crystal molecule Lp to the initial state, it is not necessary to separately provide an electrode or the like, and a simple configuration can be made while suppressing power consumption.

また、弱アンカリング配向膜17は、電場Eを印加したときの液晶分子Lpの配向方向を拘束する拘束力が、強アンカリング配向膜16よりも小さい。
そして、電場Eを印加した状態で、印加電場Eの大きさが大きくなるにつれて、弱アンカリング配向膜17近傍の液晶分子Lpの初期配向状態に対する配向方向の変位量が漸次大きくなる。
これにより、弱アンカリング配向膜17側の液晶分子Lpの配向方向を変化させるのに十分な所定の電圧を印加すれば、液晶パネル11の液晶層18が駆動され、表示を行うことができる。したがって、低電圧で液晶分子Lpを駆動することが出来る。
また、上記構成によれば、電場Eを非印加の状態では、光が、液晶分子Lpの配向に沿って変化し、偏光板14Bでほぼ全ての光が吸収され、透過率はほぼゼロとなる。一方、一定値以上の電場Eを印加した状態では、液晶層18は電場方向に平行な方向で一様配向し、液晶パネル11に入射した光は、ほぼ全量が偏光板14Bを透過するため、透過率、及び、コントラスト比の高い表示を行うことが可能となる。
Further, the weak anchoring alignment film 17 has a smaller binding force that constrains the orientation direction of the liquid crystal molecules Lp when an electric field E is applied than the strong anchoring alignment film 16.
Then, with the electric field E applied, as the magnitude of the applied electric field E increases, the amount of displacement of the liquid crystal molecules Lp in the vicinity of the weak anchoring alignment film 17 with respect to the initial orientation state gradually increases.
As a result, if a predetermined voltage sufficient to change the orientation direction of the liquid crystal molecules Lp on the weak anchoring alignment film 17 side is applied, the liquid crystal layer 18 of the liquid crystal panel 11 can be driven and displayed. Therefore, the liquid crystal molecule Lp can be driven with a low voltage.
Further, according to the above configuration, in the state where the electric field E is not applied, the light changes along the orientation of the liquid crystal molecules Lp, almost all the light is absorbed by the polarizing plate 14B, and the transmittance becomes almost zero. .. On the other hand, when an electric field E of a certain value or more is applied, the liquid crystal layer 18 is uniformly oriented in a direction parallel to the electric field direction, and almost all the light incident on the liquid crystal panel 11 is transmitted through the polarizing plate 14B. It is possible to display a display having a high transmittance and a high contrast ratio.

[第2実施形態]
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第2実施形態について説明する。なお、以下に説明する第2実施形態においては、上記第1実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第2実施形態では、上記第1実施形態に対し、駆動電極層15における電極線20Bの配置が異なる。
図6は、第2実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係を示す図である。図7は、前記第2実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention will be described. In the second embodiment described below, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will be omitted. In this second embodiment, the arrangement of the electrode wires 20B in the drive electrode layer 15 is different from that in the first embodiment.
FIG. 6 shows the orientation of the electrode wire and the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the second embodiment, using a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy and no electric field applied. It is a figure which shows the relationship with a direction. FIG. 7 shows the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown in the second embodiment, in which a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used, and the electrode wire and the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where an electric field is applied are shown. It is a figure which shows another example of the relationship with the orientation direction.

図6に示すように、この第2実施形態において、駆動電極層15は、基板13Aの表面に沿って、複数本の電極線20Bが並設されることで形成されている。ここで、各電極線20Bは、その長軸方向を、例えば基板13Aに沿った方向Yに対して傾斜させて形成されている。駆動電極層15は、このような電極線20Bが、基板13Aに沿った方向Yに直交する方向Xに沿って、一定間隔ごとに並設されることで形成されている。 As shown in FIG. 6, in the second embodiment, the drive electrode layer 15 is formed by arranging a plurality of electrode wires 20B in parallel along the surface of the substrate 13A. Here, each electrode wire 20B is formed so that its major axis direction is inclined with respect to the direction Y along the substrate 13A, for example. The drive electrode layer 15 is formed by arranging such electrode wires 20B side by side at regular intervals along the direction X orthogonal to the direction Y along the substrate 13A.

図1に示すように、液晶層18においては、電場Eを非印加の状態で、ポジティブ型の液晶分子Lpは、カイラル剤の添加により、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて、螺旋状に捩れた初期配向状態となる。この状態で、強アンカリング配向膜16側では、液晶分子Lpは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(方向X)に沿って配向されている。これに対し、図6に示すように、弱アンカリング配向膜17側では、駆動電極層15において互いに隣接する電極線20B,20B間で、電場Eを非印加の状態で、ポジティブ型の液晶分子Lpは、弱アンカリング配向膜17側における配向処理方向(方向Y)に沿って配向されている。 As shown in FIG. 1, in the liquid crystal layer 18, in a state where the electric field E is not applied, the positive type liquid crystal molecules Lp are transferred from the strong anchoring alignment film 16 side to the weak anchoring alignment film 17 by adding a chiral agent. The initial orientation is twisted in a spiral toward the side. In this state, on the strong anchoring alignment film 16 side, the liquid crystal molecules Lp are oriented along the orientation treatment direction (direction X) of the strong anchoring alignment film 16. On the other hand, as shown in FIG. 6, on the weak anchoring alignment film 17 side, positive type liquid crystal molecules are formed between the electrode lines 20B and 20B adjacent to each other in the drive electrode layer 15 in a state where the electric field E is not applied. Lp is oriented along the orientation treatment direction (direction Y) on the weak anchoring alignment film 17 side.

液晶層18において、ポジティブ型の液晶分子Lpは、電場Eを印加しても、強アンカリング配向膜16側においては液晶分子Lpの長軸方向が強アンカリング配向膜16の配向処理方向(方向X)に沿った初期配向状態を維持する。一方、図7に示すように、弱アンカリング配向膜17側では、印加された電場Eにより、液晶分子Lpは基板13Bに平行な面内で配向角度が変位し、電場強度がある一定値に達したときに、その長軸方向が電場Eに平行な方向、すなわち電極線20Bに直交する方向に沿う。 In the liquid crystal layer 18, the positive liquid crystal molecule Lp has a strong anchoring alignment film 16 on the long axis direction of the strong anchoring alignment film 16 even when an electric field E is applied. Maintain the initial orientation along X). On the other hand, as shown in FIG. 7, on the weak anchoring alignment film 17 side, the orientation angle of the liquid crystal molecules Lp is displaced in the plane parallel to the substrate 13B due to the applied electric field E, and the electric field strength becomes a certain constant value. When it reaches, its long axis direction follows the direction parallel to the electric field E, that is, the direction orthogonal to the electrode line 20B.

このような駆動電極層15を備える本実施形態の液晶パネル11においても、駆動電極層15で生成した電場Eによって配向方向を変位させた液晶分子Lpを、電場Eの印加を解除したときに、カイラル剤によって付与された復元力により螺旋状の初期配向状態に戻すことによって、液晶分子Lpの駆動を高速化することが可能となる。これにより、液晶パネル11における表示応答性を高めることが可能となる。また、本実施形態では、弱アンカリング配向膜17側の液晶分子Lpの配向方向が電場Eに平行となった際、液晶分子Lpの配向方向と偏光板14Bの透過軸方向とが完全に一致しないため、第1実施形態に示した構成よりも最大透過率は若干低下するが、従来のIPS方式の液晶パネルよりも高い最大透過率を実現することが可能となる。 Also in the liquid crystal panel 11 of the present embodiment provided with such a drive electrode layer 15, when the application of the electric field E is released, the liquid crystal molecules Lp whose orientation direction is displaced by the electric field E generated by the drive electrode layer 15 are released. By returning to the spiral initial orientation state by the restoring force applied by the chiral agent, it is possible to speed up the driving of the liquid crystal molecule Lp. This makes it possible to improve the display responsiveness of the liquid crystal panel 11. Further, in the present embodiment, when the orientation direction of the liquid crystal molecule Lp on the weak anchoring alignment film 17 side is parallel to the electric field E, the orientation direction of the liquid crystal molecule Lp and the transmission axis direction of the polarizing plate 14B completely match. Therefore, the maximum transmittance is slightly lower than that of the configuration shown in the first embodiment, but it is possible to realize a higher maximum transmittance than that of the conventional IPS type liquid crystal panel.

[第3実施形態]
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第3実施形態について説明する。なお、以下に説明する第3実施形態においては、上記第1、第2実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第3実施形態では、上記第1,第2実施形態に対し、駆動電極層15における電極線20Cの配置が異なる。
図8は、第3実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係を示す図である。図9は、前記第3実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が正の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention will be described. In the third embodiment described below, the same reference numerals are given in the drawings to the configurations common to the first and second embodiments, and the description thereof will be omitted. In this third embodiment, the arrangement of the electrode wire 20C in the drive electrode layer 15 is different from that of the first and second embodiments.
FIG. 8 shows the orientation of the electrode wire and the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the third embodiment, using a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy and not applying an electric field. It is a figure which shows the relationship with a direction. FIG. 9 shows the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown in the third embodiment, in which a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is used, and the electrode wire and the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where an electric field is applied are shown. It is a figure which shows another example of the relationship with the orientation direction.

図8に示すように、この第3実施形態において、駆動電極層15は、基板13Aの表面に沿って、複数本の電極線20Cが並設されることで形成されている。ここで、各電極線20Cは、各画素において、基板13Aに沿った方向Yに対して所定角度αだけ傾斜した第一傾斜部20aと、方向Yに対し所定角度−αだけ傾斜した第二傾斜部20bとが、長軸方向である方向Yにおいて連続する「く」字状をなしている。駆動電極層15は、このような電極線20Cが、基板13Aに沿った方向Yに直交する方向Xに沿って、一定間隔ごとに並設されることで形成されている。 As shown in FIG. 8, in the third embodiment, the drive electrode layer 15 is formed by arranging a plurality of electrode wires 20C in parallel along the surface of the substrate 13A. Here, each electrode wire 20C has a first inclined portion 20a inclined by a predetermined angle α with respect to the direction Y along the substrate 13A and a second inclined portion 20C inclined by a predetermined angle −α with respect to the direction Y in each pixel. The portions 20b form a continuous "dogleg" shape in the direction Y, which is the long axis direction. The drive electrode layer 15 is formed by arranging such electrode wires 20C side by side at regular intervals along the direction X orthogonal to the direction Y along the substrate 13A.

このような駆動電極層15においては、互いに隣接する電極線20C,20C間で、電場Eを非印加の状態で、ポジティブ型の液晶分子Lpは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(方向X)に沿って配向されている。 In such a driving electrode layer 15, in a state where an electric field E is not applied between the electrode wires 20C and 20C adjacent to each other, the positive liquid crystal molecule Lp is oriented in the strong anchoring alignment film 16 (direction). It is oriented along X).

図1に示すように、液晶層18においては、電場Eを非印加の状態で、ポジティブ型の液晶分子Lpは、カイラル剤の添加により、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて、螺旋状に捩れた初期配向状態となる。この状態で、強アンカリング配向膜16側では、液晶分子Lpは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(方向X)に沿って配向されている。これに対し、図8に示すように、弱アンカリング配向膜17側では、駆動電極層15において互いに隣接する電極線20B,20B間で、電場Eを非印加の状態で、ポジティブ型の液晶分子Lpは、弱アンカリング配向膜17側における配向処理方向(方向Y)に沿って配向されている。 As shown in FIG. 1, in the liquid crystal layer 18, in a state where the electric field E is not applied, the positive type liquid crystal molecules Lp are transferred from the strong anchoring alignment film 16 side to the weak anchoring alignment film 17 by adding a chiral agent. The initial orientation is twisted in a spiral toward the side. In this state, on the strong anchoring alignment film 16 side, the liquid crystal molecules Lp are oriented along the orientation treatment direction (direction X) of the strong anchoring alignment film 16. On the other hand, as shown in FIG. 8, on the weak anchoring alignment film 17 side, positive type liquid crystal molecules are formed between the electrode lines 20B and 20B adjacent to each other in the driving electrode layer 15 in a state where the electric field E is not applied. Lp is oriented along the orientation treatment direction (direction Y) on the weak anchoring alignment film 17 side.

液晶層18において、ポジティブ型の液晶分子Lpは、電場Eを印加しても、強アンカリング配向膜16側においては液晶分子Lpの長軸方向が強アンカリング配向膜16の配向処理方向(方向X)に沿った初期配向状態を維持する。一方、図9に示すように、弱アンカリング配向膜17側では、印加された電場Eにより、液晶分子Lpは基板13Bに平行な面内で配向角度が変位し、電場Eの強度がある一定値に達したときに、その長軸方向が第一傾斜部20a、第二傾斜部20bに直交するように配向される。具体的には、電場Eを印加したときに、第一傾斜部20a,20a間では、液晶分子Lpは第一傾斜部20aに直交し、第二傾斜部20b,20b間では、液晶分子Lpは第二傾斜部20bに直交する。
ここで、駆動電極層15において、電極線20Cは、各画素において「く」字状に屈曲している。したがって、電場Eを印加したときに、方向Xに対し、角度αだけ傾斜した液晶分子Lpと、角度−αだけ傾斜した液晶分子Lpとが混在して画像を形成する。その結果、液晶パネル11を、パネル表面に対して傾斜した斜め方向から見た場合の画像劣化を抑えることができる。
In the liquid crystal layer 18, the positive liquid crystal molecule Lp has a strong anchoring alignment film 16 on the long axis direction of the strong anchoring alignment film 16 even when an electric field E is applied. Maintain the initial orientation along X). On the other hand, as shown in FIG. 9, on the weak anchoring alignment film 17 side, the orientation angle of the liquid crystal molecules Lp is displaced in the plane parallel to the substrate 13B due to the applied electric field E, and the strength of the electric field E is constant. When the value is reached, the major axis direction is oriented so as to be orthogonal to the first inclined portion 20a and the second inclined portion 20b. Specifically, when the electric field E is applied, the liquid crystal molecule Lp is orthogonal to the first inclined portion 20a between the first inclined portions 20a and 20a, and the liquid crystal molecule Lp is formed between the second inclined portions 20b and 20b. It is orthogonal to the second inclined portion 20b.
Here, in the drive electrode layer 15, the electrode wire 20C is bent in a dogleg shape at each pixel. Therefore, when the electric field E is applied, the liquid crystal molecules Lp inclined by the angle α and the liquid crystal molecules Lp inclined by the angle −α coexist with respect to the direction X to form an image. As a result, image deterioration when the liquid crystal panel 11 is viewed from an oblique direction inclined with respect to the panel surface can be suppressed.

このような駆動電極層15を備える本実施形態の液晶パネル11においても、駆動電極層15で生成した電場Eによって配向方向を変位させた液晶分子Lpを、電場Eの印加を解除したときに、カイラル剤によって付与された復元力により螺旋状の初期配向状態に戻すことによって、液晶分子Lpの駆動を高速化することが可能となる。これにより、液晶パネル11における表示応答性を高めることが可能となる。また、本実施形態では、弱アンカリング配向膜17側の液晶分子Lpの配向方向が電場Eに平行となった際、液晶分子Lpの配向方向と偏光板14Bの透過軸方向とが完全に一致しないため、第1実施形態に示した構成よりも最大透過率は若干低下するが、従来のIPS方式の液晶パネルよりも高い最大透過率を実現することが可能となる。 Also in the liquid crystal panel 11 of the present embodiment provided with such a drive electrode layer 15, when the application of the electric field E is released, the liquid crystal molecules Lp whose orientation direction is displaced by the electric field E generated by the drive electrode layer 15 are released. By returning to the spiral initial orientation state by the restoring force applied by the chiral agent, it is possible to speed up the driving of the liquid crystal molecule Lp. This makes it possible to improve the display responsiveness of the liquid crystal panel 11. Further, in the present embodiment, when the orientation direction of the liquid crystal molecule Lp on the weak anchoring alignment film 17 side is parallel to the electric field E, the orientation direction of the liquid crystal molecule Lp and the transmission axis direction of the polarizing plate 14B completely match. Therefore, the maximum transmittance is slightly lower than that of the configuration shown in the first embodiment, but it is possible to realize a higher maximum transmittance than that of the conventional IPS type liquid crystal panel.

[第4実施形態]
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第4実施形態について説明する。なお、以下に説明する第4実施形態においては、上記第1〜第3実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第4実施形態では、上記第1実施形態と同様の駆動電極層15を備え、ネガティブ型の液晶分子Lnを駆動する。
図10は、本発明の第4実施形態として示した液晶ディスプレイの概略構成を示す断面図である。図11は、前記第4実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における液晶分子の配向方向の分布を示す図である。図12は、前記第4実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係を示す図である。図13は、前記第4実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と液晶分子の配向方向との関係を示す図である。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention will be described. In the fourth embodiment described below, the same reference numerals are given in the drawings to the configurations common to the first to third embodiments, and the description thereof will be omitted. In this fourth embodiment, the same driving electrode layer 15 as in the first embodiment is provided, and the negative type liquid crystal molecule Ln is driven.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a liquid crystal display shown as a fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram showing the distribution of the orientation direction of liquid crystal molecules in a state where an electric field is applied by using a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy in the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown in the fourth embodiment. FIG. 12 shows the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown in the fourth embodiment, in which a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used, and the electrode wire and the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where no electric field is applied are shown. It is a figure which shows the relationship with the orientation direction. FIG. 13 shows the relationship between the electrode wire and the orientation direction of the liquid crystal molecule in a state where an electric field is applied by using a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy in the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown in the fourth embodiment. It is a figure.

図10、図11に示すように、この実施形態において、偏光板14Aと偏光板14Bはパラレルニコルに配置され、偏光板14Aおよび偏光板14Bの透過軸方向が、それぞれ方向Yに沿うよう設定されている。 As shown in FIGS. 10 and 11, in this embodiment, the polarizing plate 14A and the polarizing plate 14B are arranged in parallel Nicols, and the transmission axis directions of the polarizing plate 14A and the polarizing plate 14B are set to be along the direction Y, respectively. ing.

駆動電極層15は、基板13Aの表面に沿って、複数本の電極線20Aが並設されることで形成されている。図12、図13に示すように、各電極線20Aは、その長軸方向が、例えば基板13Aの表面に平行な面内で方向Yに沿って延びるよう直線状に形成されている。駆動電極層15は、このような電極線20Aが、基板13Aの表面に平行な面内で方向Yに直交する方向Xに沿って、一定間隔ごとに並設されている。 The drive electrode layer 15 is formed by arranging a plurality of electrode wires 20A in parallel along the surface of the substrate 13A. As shown in FIGS. 12 and 13, each electrode wire 20A is formed linearly so that its major axis direction extends along the direction Y in a plane parallel to the surface of the substrate 13A, for example. In the drive electrode layer 15, such electrode wires 20A are arranged side by side at regular intervals along the direction X orthogonal to the direction Y in a plane parallel to the surface of the substrate 13A.

液晶層18の液晶分子Lnは、誘電率異方性が負であり、誘電的性質が長軸方向に小さく、長軸方向に直交する方向に大きいネガティブ型である。
図10に示すように、ネガティブ型の液晶分子Lnを用いる場合、電場Eを非印加の状態で液晶分子Lnの配向方向を規制するための強アンカリング配向膜16の配向処理方向を、各電極線20Aの長軸方向と平行な方向(図10では方向Y)とする。また、弱アンカリング配向膜17の配向処理方向を、強アンカリング配向膜16の配向処理方向に直交する方向(図10では方向X)とする。
また、液晶層18には、電場Eを非印加の状態で液晶分子Lnを強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向かって螺旋状に配向(初期配向状態)させるとともに、電場Eの印加を解除したときに螺旋状の初期配向状態に復元させる復元力を付与するカイラル剤が添加されている。
The liquid crystal molecule Ln of the liquid crystal layer 18 has a negative dielectric anisotropy, a small dielectric property in the long axis direction, and a large negative type in the direction orthogonal to the long axis direction.
As shown in FIG. 10, when a negative type liquid crystal molecule Ln is used, the orientation processing direction of the strong anchoring alignment film 16 for regulating the orientation direction of the liquid crystal molecule Ln in a state where the electric field E is not applied is set for each electrode. The direction is parallel to the long axis direction of the line 20A (direction Y in FIG. 10). Further, the orientation processing direction of the weak anchoring alignment film 17 is set to be a direction orthogonal to the orientation processing direction of the strong anchoring alignment film 16 (direction X in FIG. 10).
Further, in the liquid crystal layer 18, the liquid crystal molecules Ln are spirally oriented (initially oriented state) from the strong anchoring alignment film 16 side toward the weak anchoring alignment film 17 side in a state where the electric field E is not applied. A chiral agent that imparts a restoring force that restores the spiral initial orientation state when the application of the electric field E is released is added.

これにより、図10に示すように、液晶層18のネガティブ型の液晶分子Lnは、強アンカリング配向膜16側においては、その長軸方向を、強アンカリング配向膜16の配向処理方向(図10では方向Y)にほぼ一致させて配向されている。一方、弱アンカリング配向膜17側においては、その長軸方向を、弱アンカリング配向膜17の配向処理方向(図10では方向X)にほぼ一致させて配向されている。
すると、この実施形態における液晶ディスプレイ10は、電場Eを非印加の状態では、バックライトユニット12側から偏光板14Aを通過した光は、液晶分子Lnの配向方向の分布に沿って偏光面が変化し、ほぼ全ての光が反対側の偏光板14Bに吸収される。
As a result, as shown in FIG. 10, the negative type liquid crystal molecule Ln of the liquid crystal layer 18 is oriented in the major axis direction of the strong anchoring alignment film 16 on the strong anchoring alignment film 16 side (FIG. 10). In 10, the orientation is substantially aligned with the direction Y). On the other hand, on the weak anchoring alignment film 17 side, the major axis direction thereof is oriented so as to be substantially aligned with the orientation processing direction (direction X in FIG. 10) of the weak anchoring alignment film 17.
Then, in the liquid crystal display 10 of this embodiment, in the state where the electric field E is not applied, the polarization plane of the light passing through the polarizing plate 14A from the backlight unit 12 side changes along the distribution in the orientation direction of the liquid crystal molecules Ln. However, almost all the light is absorbed by the polarizing plate 14B on the opposite side.

図11に示すように、ネガティブ型の液晶分子Lnは、電場Eを印加しても、上記したように強アンカリング配向膜16側においては、長軸方向が強アンカリング配向膜16の配向処理方向に沿った初期配向状態(方向Y)を維持する。一方、図11、図13に示すように、弱アンカリング配向膜17側では、印加された電場Eにより、液晶分子Lnは基板13Bに平行な面内で配向角度が変位し、電場強度がある一定値に達したときに、その長軸方向が電場Eに直交する方向、すなわち基板13Bに平行な方向Yに沿う。このようにして、電場Eを印加した状態では、印加電場Eの大きさが大きくなるに従い、弱アンカリング配向膜17近傍の液晶分子Lnの初期配向状態に対する配向方向の変位量が漸次大きくなる。更に、一定値以上の電場を印加したとき、弱アンカリング配向膜17側における液晶分子Lnの配向方向(方向Y)は電場Eと直交する方向となり、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて、液晶層18の液晶分子Lnの配向方向が一様となる。これにより、バックライトユニット12側からの光が液晶パネル11を透過するようになる。 As shown in FIG. 11, the negative type liquid crystal molecule Ln is subjected to the orientation treatment of the strong anchoring alignment film 16 in the major axis direction on the strong anchoring alignment film 16 side as described above even when the electric field E is applied. The initial orientation state (direction Y) along the direction is maintained. On the other hand, as shown in FIGS. 11 and 13, on the weak anchoring alignment film 17 side, the orientation angle of the liquid crystal molecule Ln is displaced in the plane parallel to the substrate 13B due to the applied electric field E, and there is an electric field strength. When a certain value is reached, the long axis direction is along the direction orthogonal to the electric field E, that is, along the direction Y parallel to the substrate 13B. In this way, in the state where the electric field E is applied, as the magnitude of the applied electric field E increases, the amount of displacement of the liquid crystal molecules Ln near the weak anchoring alignment film 17 in the orientation direction with respect to the initial orientation state gradually increases. Further, when an electric field of a certain value or more is applied, the orientation direction (direction Y) of the liquid crystal molecules Ln on the weak anchoring alignment film 17 side becomes a direction orthogonal to the electric field E, and weak anchoring is performed from the strong anchoring alignment film 16 side. The orientation direction of the liquid crystal molecules Ln of the liquid crystal layer 18 becomes uniform toward the alignment film 17 side. As a result, the light from the backlight unit 12 side passes through the liquid crystal panel 11.

また、電場Eを印加した状態から、電場Eの印加を停止すると、液晶層18の液晶分子Lnは、カイラル剤によって付与された復元力により、液晶分子Lnの配向方向が、図10に示したような螺旋状の初期配向状態に戻る。すなわち、強アンカリング配向膜16側においては、液晶分子Lnの長軸方向が強アンカリング配向膜16の配向処理方向(図10では方向Y)に沿った状態を維持する。これに対し、液晶層18の弱アンカリング配向膜17側においては、液晶分子Lnの長軸方向が弱アンカリング配向膜17の配向処理方向(図10では方向X)に沿うように配向方向が変位する。これにより、液晶分子Lnが、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向かって、長軸方向の配向角度の変位量が漸次大きくなり、螺旋状に捩れた初期配向状態に戻る。 Further, when the application of the electric field E is stopped from the state in which the electric field E is applied, the orientation direction of the liquid crystal molecules Ln of the liquid crystal molecule Ln of the liquid crystal layer 18 is shown in FIG. 10 due to the restoring force applied by the chiral agent. It returns to the spiral initial orientation state. That is, on the strong anchoring alignment film 16 side, the long axis direction of the liquid crystal molecules Ln is maintained along the orientation processing direction (direction Y in FIG. 10) of the strong anchoring alignment film 16. On the other hand, on the weak anchoring alignment film 17 side of the liquid crystal layer 18, the orientation direction is such that the long axis direction of the liquid crystal molecules Ln is along the alignment processing direction of the weak anchoring alignment film 17 (direction X in FIG. 10). Displace. As a result, the displacement amount of the orientation angle in the long axis direction gradually increases from the strong anchoring alignment film 16 side to the weak anchoring alignment film 17 side, and the liquid crystal molecule Ln is in the initial orientation state twisted in a spiral shape. return.

このような駆動電極層15を備える本実施形態の液晶パネル11においても、駆動電極層15で生成した電場Eによって配向方向を変位させた液晶分子Lnを、カイラル剤によって付与される復元力によって初期配向状態に復元させることによって、液晶分子Lnの駆動を高速化することが可能となる。これにより、液晶パネル11における表示応答性を高めることが可能となる。また、液晶分子Lnを初期状態に戻すために、別途電極等を設ける必要も無く、消費電力を抑えつつ、簡易な構成とすることができる。 Also in the liquid crystal panel 11 of the present embodiment including the drive electrode layer 15, the liquid crystal molecules Ln whose orientation direction is displaced by the electric field E generated by the drive electrode layer 15 are initially displaced by the restoring force applied by the chiral agent. By restoring the oriented state, it is possible to speed up the driving of the liquid crystal molecule Ln. This makes it possible to improve the display responsiveness of the liquid crystal panel 11. Further, in order to return the liquid crystal molecule Ln to the initial state, it is not necessary to separately provide an electrode or the like, and a simple configuration can be made while suppressing power consumption.

[第5実施形態]
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第5実施形態について説明する。なお、以下に説明する第5実施形態においては、上記第1〜第4実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第5実施形態では、上記第2実施形態と同様の駆動電極層15を備え、ネガティブ型の液晶分子Lnを駆動する。
図14は、第5実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係を示す図である。図15は、前記第5実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention will be described. In the fifth embodiment described below, the same reference numerals are given in the drawings to the configurations common to the first to fourth embodiments, and the description thereof will be omitted. In the fifth embodiment, the same driving electrode layer 15 as in the second embodiment is provided, and the negative type liquid crystal molecule Ln is driven.
FIG. 14 shows the orientation of the electrode wire and the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the fifth embodiment, using a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy and not applying an electric field. It is a figure which shows the relationship with a direction. FIG. 15 shows the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown in the fifth embodiment, in which a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used, and the electrode wire and the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where an electric field is applied are shown. It is a figure which shows another example of the relationship with the orientation direction.

この実施形態において、一方の偏光板14A、偏光板14Bの透過軸方向は、上記第4実施形態と同様、それぞれ方向Yに沿うよう設定されている。 In this embodiment, the transmission axis directions of one of the polarizing plates 14A and the polarizing plate 14B are set to follow the direction Y, respectively, as in the fourth embodiment.

図14に示すように、駆動電極層15は、基板13Aの表面に沿って、複数本の電極線20Bが並設されることで形成されている。各電極線20Bは、その長軸方向を、例えば基板13Aに沿った方向Yに対して傾斜させて形成されている。駆動電極層15は、このような電極線20Bが、基板13Aに沿った方向Yに直交する方向Xに沿って、一定間隔ごとに並設されることで形成されている。 As shown in FIG. 14, the drive electrode layer 15 is formed by arranging a plurality of electrode wires 20B side by side along the surface of the substrate 13A. Each electrode wire 20B is formed so that its major axis direction is inclined with respect to the direction Y along the substrate 13A, for example. The drive electrode layer 15 is formed by arranging such electrode wires 20B side by side at regular intervals along the direction X orthogonal to the direction Y along the substrate 13A.

図10に示すように、液晶層18においては、電場Eを非印加の状態で、液晶分子Lnは、カイラル剤の添加により、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて螺旋状に捩れた初期配向状態となる。この状態で、強アンカリング配向膜16側では、液晶分子Lnは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(方向Y)に沿って配向されている。これに対し、図14に示すように、弱アンカリング配向膜17側では、駆動電極層15において互いに隣接する電極線20B,20B間で、電場Eを非印加の状態で、ネガティブ型の液晶分子Lnは、弱アンカリング配向膜17側における配向処理方向(方向X)に沿って配向されている。 As shown in FIG. 10, in the liquid crystal layer 18, in a state where the electric field E is not applied, the liquid crystal molecules Ln are directed from the strong anchoring alignment film 16 side to the weak anchoring alignment film 17 side by adding a chiral agent. The initial orientation is twisted in a spiral shape. In this state, on the strong anchoring alignment film 16 side, the liquid crystal molecules Ln are oriented along the orientation treatment direction (direction Y) of the strong anchoring alignment film 16. On the other hand, as shown in FIG. 14, on the weak anchoring alignment film 17 side, negative type liquid crystal molecules are formed between the electrode lines 20B and 20B adjacent to each other in the driving electrode layer 15 in a state where the electric field E is not applied. Ln is oriented along the orientation treatment direction (direction X) on the weak anchoring alignment film 17 side.

液晶層18において、ネガティブ型の液晶分子Lnは、電場Eを印加しても、強アンカリング配向膜16側においては液晶分子Lnの長軸方向が強アンカリング配向膜16の配向処理方向(方向Y)に沿った初期配向状態を維持する。一方、図15に示すように、弱アンカリング配向膜17側においては、印加された電場Eにより、液晶分子Lnは基板13Bに平行な面内で配向角度が変位し、電場強度がある一定値に達したときに、その長軸方向が電場Eに直交する方向、すなわち電極線20Bに平行な方向に沿う。 In the liquid crystal layer 18, even if an electric field E is applied to the negative type liquid crystal molecule Ln, the long axis direction of the liquid crystal molecule Ln is the orientation processing direction (direction) of the strong anchoring alignment film 16 on the strong anchoring alignment film 16 side. The initial orientation state along Y) is maintained. On the other hand, as shown in FIG. 15, on the weak anchoring alignment film 17 side, the orientation angle of the liquid crystal molecules Ln is displaced in the plane parallel to the substrate 13B due to the applied electric field E, and the electric field strength has a certain constant value. When it reaches, the major axis direction is along the direction orthogonal to the electric field E, that is, the direction parallel to the electrode line 20B.

このような駆動電極層15を備える本実施形態の液晶パネル11においても、駆動電極層15で生成した電場Eによって配向方向を変位させた液晶分子Lnを、カイラル剤によって付与される復元力によって初期配向状態に復元させることによって、液晶分子Lnの駆動を高速化することが可能となる。これにより、液晶パネル11における表示応答性を高めることが可能となる。また、液晶分子Lnを初期状態に戻すために、別途電極等を設ける必要も無く、消費電力を抑えつつ、簡易な構成とすることができる。また、本実施形態では、弱アンカリング配向膜17側の液晶分子Lnの配向方向が電場Eに垂直となった際、液晶分子Lnの配向方向と偏光板14Bの透過軸方向とが完全に一致しないため、第4実施形態に示した構成よりも最大透過率は若干低下するが、従来のIPS方式の液晶パネルよりも高い最大透過率を実現することが可能となる。 Also in the liquid crystal panel 11 of the present embodiment including the drive electrode layer 15, the liquid crystal molecules Ln whose orientation direction is displaced by the electric field E generated by the drive electrode layer 15 are initially displaced by the restoring force applied by the chiral agent. By restoring the oriented state, it is possible to speed up the driving of the liquid crystal molecule Ln. This makes it possible to improve the display responsiveness of the liquid crystal panel 11. Further, in order to return the liquid crystal molecule Ln to the initial state, it is not necessary to separately provide an electrode or the like, and a simple configuration can be made while suppressing power consumption. Further, in the present embodiment, when the orientation direction of the liquid crystal molecule Ln on the weak anchoring alignment film 17 side is perpendicular to the electric field E, the orientation direction of the liquid crystal molecule Ln and the transmission axis direction of the polarizing plate 14B completely match. Therefore, the maximum transmittance is slightly lower than that of the configuration shown in the fourth embodiment, but it is possible to realize a higher maximum transmittance than that of the conventional IPS type liquid crystal panel.

[第6実施形態]
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第6実施形態について説明する。なお、以下に説明する第6実施形態においては、上記第1〜第5実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第6実施形態では、上記第3実施形態と同様の駆動電極層15を備え、ネガティブ型の液晶分子Lnを駆動する。
図16は、第6実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加しない状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係を示す図である。図17は、前記第6実施形態として示した液晶ディスプレイの液晶パネルにおいて、誘電率異方性が負の液晶を用い、電場を印加した状態における電極線と第一の配向膜近傍の液晶分子の配向方向との関係の他の例を示す図である。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention will be described. In the sixth embodiment described below, the same reference numerals are given in the drawings to the configurations common to the first to fifth embodiments, and the description thereof will be omitted. In the sixth embodiment, the same driving electrode layer 15 as in the third embodiment is provided, and the negative type liquid crystal molecule Ln is driven.
FIG. 16 shows the orientation of the electrode wire and the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown as the sixth embodiment, using a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy and not applying an electric field. It is a figure which shows the relationship with a direction. FIG. 17 shows the liquid crystal panel of the liquid crystal display shown in the sixth embodiment, in which a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is used, and the electrode wire and the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where an electric field is applied are shown. It is a figure which shows another example of the relationship with the orientation direction.

この実施形態において、一方の偏光板14A、偏光板14Bの透過軸方向は、上記第4実施形態と同様、それぞれ方向Yに沿うよう設定されている。 In this embodiment, the transmission axis directions of one of the polarizing plates 14A and the polarizing plate 14B are set to follow the direction Y, respectively, as in the fourth embodiment.

図16に示すように、駆動電極層15は、基板13Aの表面に沿って、複数本の電極線20Cが並設されることで形成されている。各電極線20Cは、各画素において、基板13Aに沿った方向Yに対して所定角度αだけ傾斜した第一傾斜部20aと、方向Yに対し所定角度−αだけ傾斜した第二傾斜部20bとが、長軸方向である方向Yにおいて連続する「く」字状をなしている。駆動電極層15は、このような電極線20Cが、基板13Aに沿った方向Yに直交する方向Xに沿って、一定間隔ごとに並設されることで形成されている。 As shown in FIG. 16, the drive electrode layer 15 is formed by arranging a plurality of electrode wires 20C in parallel along the surface of the substrate 13A. Each electrode wire 20C has a first inclined portion 20a inclined by a predetermined angle α with respect to the direction Y along the substrate 13A and a second inclined portion 20b inclined by a predetermined angle −α with respect to the direction Y in each pixel. However, a continuous "dogleg" shape is formed in the direction Y, which is the long axis direction. The drive electrode layer 15 is formed by arranging such electrode wires 20C side by side at regular intervals along the direction X orthogonal to the direction Y along the substrate 13A.

図10に示すように、液晶層18においては、電場Eを非印加の状態で、液晶分子Lnは、カイラル剤の添加により、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて、螺旋状に捩れた初期配向状態となる。この状態で、強アンカリング配向膜16側では、液晶分子Lnは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(方向Y)に沿って配向されている。これに対し、図16に示すように、弱アンカリング配向膜17側では、駆動電極層15において互いに隣接する電極線20B,20B間で、電場Eを非印加の状態で、ネガティブ型の液晶分子Lnは、弱アンカリング配向膜17側における配向処理方向(方向X)に沿って配向されている。 As shown in FIG. 10, in the liquid crystal layer 18, in a state where the electric field E is not applied, the liquid crystal molecules Ln are directed from the strong anchoring alignment film 16 side to the weak anchoring alignment film 17 side by adding a chiral agent. Therefore, the initial orientation is twisted in a spiral shape. In this state, on the strong anchoring alignment film 16 side, the liquid crystal molecules Ln are oriented along the orientation treatment direction (direction Y) of the strong anchoring alignment film 16. On the other hand, as shown in FIG. 16, on the weak anchoring alignment film 17 side, negative type liquid crystal molecules are formed between the electrode lines 20B and 20B adjacent to each other in the driving electrode layer 15 in a state where the electric field E is not applied. Ln is oriented along the orientation treatment direction (direction X) on the weak anchoring alignment film 17 side.

液晶層18において、ネガティブ型の液晶分子Lnは、電場Eを印加しても、強アンカリング配向膜16側においては液晶分子Lnの長軸方向が強アンカリング配向膜16の配向処理方向(方向Y)に沿った初期配向状態を維持する。一方、図17に示すように、弱アンカリング配向膜17側では、印加された電場Eにより、液晶分子Lnは基板13Bに平行な面内で配向角度が変位し、電場強度がある一定値に達したときに、その長軸方向が第一傾斜部20a、第二傾斜部20bに平行となるように配向される。具体的には、電場Eを印加したときに、第一傾斜部20a,20a間では、液晶分子Lnは第一傾斜部20aに平行となり、第二傾斜部20b,20b間では、液晶分子Lnは第二傾斜部20bに平行となる。
ここで、駆動電極層15において、電極線20Cは、各画素において「く」字状に屈曲している。したがって、電場Eを印加したときに、互いに異なる2種類の角度に傾斜した液晶分子Lnが混在して画像を形成する。その結果、液晶パネル11を、パネル表面に対して傾斜した斜め方向から見た場合の画像劣化を抑えることができる。
In the liquid crystal layer 18, even if an electric field E is applied to the negative type liquid crystal molecule Ln, the long axis direction of the liquid crystal molecule Ln is the orientation processing direction (direction) of the strong anchoring alignment film 16 on the strong anchoring alignment film 16 side. The initial orientation state along Y) is maintained. On the other hand, as shown in FIG. 17, on the weak anchoring alignment film 17 side, the orientation angle of the liquid crystal molecules Ln is displaced in the plane parallel to the substrate 13B due to the applied electric field E, and the electric field strength becomes a certain value. When it reaches, it is oriented so that its major axis direction is parallel to the first inclined portion 20a and the second inclined portion 20b. Specifically, when the electric field E is applied, the liquid crystal molecule Ln is parallel to the first inclined portion 20a between the first inclined portions 20a and 20a, and the liquid crystal molecule Ln is generated between the second inclined portions 20b and 20b. It is parallel to the second inclined portion 20b.
Here, in the drive electrode layer 15, the electrode wire 20C is bent in a dogleg shape at each pixel. Therefore, when the electric field E is applied, the liquid crystal molecules Ln inclined at two different angles are mixed to form an image. As a result, image deterioration when the liquid crystal panel 11 is viewed from an oblique direction inclined with respect to the panel surface can be suppressed.

このような駆動電極層15を備える本実施形態の液晶パネル11においても、駆動電極層15で生成した電場Eによって配向方向を変位させた液晶分子Lnを、カイラル剤によって付与される復元力によって初期配向状態に復元させることによって、液晶分子Lnの駆動を高速化することが可能となる。これにより、液晶パネル11における表示応答性を高めることが可能となる。また、液晶分子Lnを初期状態に戻すために、別途電極等を設ける必要も無く、消費電力を抑えつつ、簡易な構成とすることができる。
また、本実施形態では、弱アンカリング配向膜17側の液晶分子Lnの配向方向が電場Eに垂直となった際、液晶分子Lnの配向方向と偏光板14Bの透過軸方向とが完全に一致しないため、第4実施形態に示した構成よりも最大透過率は若干低下するが、従来のIPS方式の液晶パネルよりも高い最大透過率を実現することが可能となる。
Also in the liquid crystal panel 11 of the present embodiment including the drive electrode layer 15, the liquid crystal molecules Ln whose orientation direction is displaced by the electric field E generated by the drive electrode layer 15 are initially displaced by the restoring force applied by the chiral agent. By restoring the oriented state, it is possible to speed up the driving of the liquid crystal molecule Ln. This makes it possible to improve the display responsiveness of the liquid crystal panel 11. Further, in order to return the liquid crystal molecule Ln to the initial state, it is not necessary to separately provide an electrode or the like, and a simple configuration can be made while suppressing power consumption.
Further, in the present embodiment, when the orientation direction of the liquid crystal molecule Ln on the weak anchoring alignment film 17 side is perpendicular to the electric field E, the orientation direction of the liquid crystal molecule Ln and the transmission axis direction of the polarizing plate 14B completely match. Therefore, the maximum transmittance is slightly lower than that of the configuration shown in the fourth embodiment, but it is possible to realize a higher maximum transmittance than that of the conventional IPS type liquid crystal panel.

[第7実施形態]
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第7実施形態について説明する。なお、以下に説明する第7実施形態においては、上記各実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第7実施形態では、上記第1実施形態に対し、偏光板14Bの透過軸方向が異なっている。
図18は、第7実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。図18(a)、(b)においては、偏光板14A、14B、強アンカリング配向膜16、及び、弱アンカリング配向膜17の右側に、各部材の透過軸方向や配向方向を意味する方向を図示している。後述する図19〜25においても同様である。第1実施形態においては、偏光板14Bの透過軸方向は方向Xであったが、本第7実施形態においては、方向Yに設定されている。これにより、偏光板14A,14Bは、その透過軸方向が、互いに垂直に、すなわちクロスニコルとなるよう、配置されている。
[7th Embodiment]
Next, a seventh embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention will be described. In the seventh embodiment described below, the same reference numerals are given in the drawings to the configurations common to each of the above embodiments, and the description thereof will be omitted. In the seventh embodiment, the transmission axis direction of the polarizing plate 14B is different from that of the first embodiment.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal display shown as the seventh embodiment, (a) in a state where an electric field is not applied, and (b) in a state where an electric field is applied. In FIGS. 18A and 18B, the directions indicating the transmission axis direction and the orientation direction of each member are on the right side of the polarizing plates 14A and 14B, the strong anchoring alignment film 16, and the weak anchoring alignment film 17. Is illustrated. The same applies to FIGS. 19 to 25 described later. In the first embodiment, the transmission axis direction of the polarizing plate 14B is the direction X, but in the seventh embodiment, the direction Y is set. As a result, the polarizing plates 14A and 14B are arranged so that their transmission axis directions are perpendicular to each other, that is, cross Nicols.

このような構成において、電場Eを非印加の状態では、図18(a)に示すように、バックライトユニット12側から偏光板14Aを通過した光は、液晶層18においてポジティブ型の液晶分子Lpの配向方向の螺旋状分布に沿って偏光面が変化するため、透過軸方向が偏光板14Aと直交している反対側の偏光板14Bを透過する。
また、図18(b)に示すように、閾値以上の所定の電場Eが液晶パネル11に印加されると、印加電場Eの大きさが大きくなるに従い、弱アンカリング配向膜17近傍の液晶分子Lpの初期配向方向に対する配向方向の変位量が漸次大きくなる。印加される電場Eの強度がある一定値に達したときに、液晶層18の液晶分子Lpは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(図18では方向X)に沿った一様配向状態に転移する。これにより、バックライトユニット12側から偏光板14Aを通過した光は、偏光面が変化しない状態で偏光板14Bに到達する。ここで、偏光板14Bの透過軸方向は偏光板14Aと直交しているため、光は偏光板14Bに吸収される。
In such a configuration, when the electric field E is not applied, as shown in FIG. 18A, the light passing through the polarizing plate 14A from the backlight unit 12 side is the positive type liquid crystal molecule Lp in the liquid crystal layer 18. Since the plane of polarization changes along the spiral distribution in the orientation direction of, the polarizing plate 14B on the opposite side whose transmission axis direction is orthogonal to the polarizing plate 14A is transmitted.
Further, as shown in FIG. 18B, when a predetermined electric field E equal to or larger than the threshold value is applied to the liquid crystal panel 11, the liquid crystal molecules in the vicinity of the weak anchoring alignment film 17 increase as the magnitude of the applied electric field E increases. The amount of displacement of the Lp in the orientation direction with respect to the initial orientation direction gradually increases. When the intensity of the applied electric field E reaches a certain value, the liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 are in a uniformly oriented state along the orientation processing direction (direction X in FIG. 18) in the strong anchoring alignment film 16. Transfer to. As a result, the light that has passed through the polarizing plate 14A from the backlight unit 12 side reaches the polarizing plate 14B with the polarization plane unchanged. Here, since the transmission axis direction of the polarizing plate 14B is orthogonal to the polarizing plate 14A, the light is absorbed by the polarizing plate 14B.

電場Eを印加した状態から、電場Eの印加を停止すると、カイラル剤によって付与された復元力(弾性力)により、液晶分子Lpの配向方向が、図18(a)に示したような螺旋状の初期配向状態に戻るため、偏光板14Aを通過した光は反対側の偏光板14Bを透過する。
このように、偏光板14A,14Bをクロスニコルとなるように配置することにより、上記第1〜第6実施形態で説明したような、電圧非印加時に表示が暗く、電圧印加時に明るくなる、いわゆる、ノーマリーブラック型の液晶パネル11とは異なり、液晶パネル11を、電圧非印加時に表示が明るく、電圧印加時に暗くなる、いわゆる、ノーマリーホワイト型として構成することができる。
When the application of the electric field E is stopped from the state where the electric field E is applied, the orientation direction of the liquid crystal molecule Lp is spiral as shown in FIG. 18A due to the restoring force (elastic force) applied by the chiral agent. The light that has passed through the polarizing plate 14A passes through the polarizing plate 14B on the opposite side in order to return to the initial orientation state of the above.
By arranging the polarizing plates 14A and 14B so as to form a cross Nicol in this way, the display becomes dark when the voltage is not applied and becomes bright when the voltage is applied, as described in the first to sixth embodiments. Unlike the normally black type liquid crystal panel 11, the liquid crystal panel 11 can be configured as a so-called normally white type in which the display is bright when no voltage is applied and the display is dark when a voltage is applied.

上記第1実施形態で説明したような液晶パネル11においては、一方の配向膜が弱アンカリング配向膜17となっており、電場Eを印加していない状態における弱アンカリング配向膜17側の液晶分子の、強アンカリング配向膜16側の液晶分子に対する配向方向は、カイラル剤による、螺旋状に捩れた配向状態を維持しようとするツイスト弾性力によって、基本的には90°ツイストするように維持されている。しかし、このツイスト弾性力は、温度により微妙な影響を受けるため、常に90°であるとは限らず、微妙に変動する。
ここで、人間の眼においては、黒色の輝度変化に敏感である一方で、明るい色が多少暗くなったとしても認識しにくい傾向がある。すなわち、電場Eを印加していない場合に暗いノーマリーブラック型の液晶パネル11の場合においては、例えば日によって、液晶パネル11に出力される黒色の輝度が微妙に異なるために、人間の眼にその輝度変化を認識されやすいが、電場Eを印加していない場合に明るいノーマリーホワイト型の液晶パネル11の場合においては、輝度変化が人間の眼に認識されにくい。これにより、上記第1実施形態として示したノーマリーブラック型の液晶パネル11よりも、人間の眼により自然に映るノーマリーホワイト型の液晶パネル11を提供することが可能となる。
なお、本第7実施形態が、上記第1実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。
In the liquid crystal panel 11 as described in the first embodiment, one of the alignment films is the weak anchoring alignment film 17, and the liquid crystal on the weak anchoring alignment film 17 side in the state where the electric field E is not applied. The orientation direction of the molecules with respect to the liquid crystal molecules on the strong anchoring alignment film 16 side is basically maintained to be twisted by 90 ° due to the twist elastic force of the chiral agent that tries to maintain the spirally twisted orientation state. Has been done. However, since this twist elastic force is subtly affected by the temperature, it is not always 90 ° and fluctuates subtly.
Here, while the human eye is sensitive to changes in the brightness of black, it tends to be difficult to recognize even if a bright color becomes slightly darker. That is, in the case of the dark normally black type liquid crystal panel 11 when the electric field E is not applied, for example, the brightness of the black color output to the liquid crystal panel 11 differs slightly depending on the day, so that it is visible to the human eye. Although the change in brightness is easily recognized, in the case of the normally white type liquid crystal panel 11 which is bright when the electric field E is not applied, the change in brightness is difficult to be recognized by the human eye. This makes it possible to provide a normally white type liquid crystal panel 11 that looks more natural to the human eye than the normally black type liquid crystal panel 11 shown in the first embodiment.
Needless to say, the seventh embodiment has the same effect as the first embodiment.

[第8実施形態]
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第8実施形態について説明する。なお、以下に説明する第8実施形態においては、上記各実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第8実施形態では、上記第4実施形態に対し、偏光板14Bの透過軸方向が異なっている。
図19は、第8実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。第4実施形態においては、偏光板14Bの透過軸方向は方向Yであったが、本第7実施形態においては、方向Xに設定されている。これにより、偏光板14A,14Bは、その透過軸方向が、互いに垂直に、すなわちクロスニコルとなるよう、配置されている。
[8th Embodiment]
Next, an eighth embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention will be described. In the eighth embodiment described below, the same reference numerals are given in the drawings to the configurations common to each of the above embodiments, and the description thereof will be omitted. In the eighth embodiment, the transmission axis direction of the polarizing plate 14B is different from that of the fourth embodiment.
19A and 19B are cross-sectional views showing a schematic configuration of the liquid crystal display shown as the eighth embodiment, in which FIG. 19A is a state in which an electric field is not applied, and FIG. 19B is a state in which an electric field is applied. In the fourth embodiment, the transmission axis direction of the polarizing plate 14B is the direction Y, but in the seventh embodiment, the direction X is set. As a result, the polarizing plates 14A and 14B are arranged so that their transmission axis directions are perpendicular to each other, that is, cross Nicols.

このような構成において、電場Eを非印加の状態では、図19(a)に示すように、バックライトユニット12側から偏光板14Aを通過した光は、液晶層18においてネガティブ型の液晶分子Lnの配向方向の螺旋状分布に沿って偏光面が変化するため、透過軸方向が偏光板14Aと直交している反対側の偏光板14Bを透過する。
また、図19(b)に示すように、閾値以上の所定の電場Eが液晶パネル11に印加されると、印加電場Eの大きさが大きくなるに従い、弱アンカリング配向膜17近傍の液晶分子Lnの初期配向方向に対する配向方向の変位量が漸次大きくなる。印加される電場Eの強度がある一定値に達したときに、液晶層18の液晶分子Lnは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(図19では方向Y)に沿った一様配向状態に転移する。これにより、バックライトユニット12側から偏光板14Aを通過した光は、偏光面が変化しない状態で偏光板14Bに到達する。ここで、偏光板14Bの透過軸方向は偏光板14Aと直交しているため、光は偏光板14Bに吸収される。
In such a configuration, when the electric field E is not applied, as shown in FIG. 19A, the light passing through the polarizing plate 14A from the backlight unit 12 side is the negative type liquid crystal molecule Ln in the liquid crystal layer 18. Since the plane of polarization changes along the spiral distribution in the orientation direction of, the polarizing plate 14B on the opposite side whose transmission axis direction is orthogonal to the polarizing plate 14A is transmitted.
Further, as shown in FIG. 19B, when a predetermined electric field E equal to or larger than the threshold value is applied to the liquid crystal panel 11, the liquid crystal molecules in the vicinity of the weak anchoring alignment film 17 increase as the magnitude of the applied electric field E increases. The amount of displacement of Ln in the orientation direction with respect to the initial orientation direction gradually increases. When the intensity of the applied electric field E reaches a certain value, the liquid crystal molecules Ln of the liquid crystal layer 18 are in a uniformly oriented state along the orientation processing direction (direction Y in FIG. 19) in the strong anchoring alignment film 16. Transfer to. As a result, the light that has passed through the polarizing plate 14A from the backlight unit 12 side reaches the polarizing plate 14B with the polarization plane unchanged. Here, since the transmission axis direction of the polarizing plate 14B is orthogonal to the polarizing plate 14A, the light is absorbed by the polarizing plate 14B.

電場Eを印加した状態から、電場Eの印加を停止すると、カイラル剤によって付与された復元力(弾性力)により、液晶分子Lnの配向方向が、図19(a)に示したような螺旋状の初期配向状態に戻るため、偏光板14Aを通過した光は反対側の偏光板14Bを透過する。 When the application of the electric field E is stopped from the state where the electric field E is applied, the orientation direction of the liquid crystal molecule Ln is spiral as shown in FIG. 19A due to the restoring force (elastic force) applied by the chiral agent. The light that has passed through the polarizing plate 14A passes through the polarizing plate 14B on the opposite side in order to return to the initial orientation state of the above.

このように、本第8実施形態においては、上記第7実施形態と同様にノーマリーホワイト型として構成されている。
また、電場Eは、実際には図18に描かれているように、電極線20から略放射状に発生する。液晶は電場Eに沿うように変位するため、誘電的性質が液晶分子の長軸方向に大きいポジティブ型の液晶の場合は、特に電極線20から離れた位置においては、鉛直方向に傾くように変位しがちである。他方、ネガティブ型の液晶の場合は、誘電的性質が液晶分子の長軸方向に小さく長軸方向に直交する方向に大きいため、電極線20から離れた位置においても、液晶が長軸方向における中心線を中心として回転するように変位し、結果として、鉛直方向に傾くように変位しにくい。
上記の効果が相乗し、ネガティブ型の液晶を用いた本第8実施形態は、上記第7実施形態以上に、人間の眼により自然に映る液晶パネル11を提供することが可能となる。
なお、本第8実施形態が、上記第4実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。
As described above, in the eighth embodiment, the normal white type is configured as in the seventh embodiment.
Further, the electric field E is actually generated substantially radially from the electrode wire 20 as shown in FIG. Since the liquid crystal is displaced along the electric field E, in the case of a positive type liquid crystal having a large dielectric property in the long axis direction of the liquid crystal molecule, it is displaced so as to be tilted in the vertical direction, especially at a position away from the electrode wire 20. It tends to be. On the other hand, in the case of a negative type liquid crystal, since the dielectric property is small in the major axis direction and large in the direction orthogonal to the major axis direction, the liquid crystal is centered in the major axis direction even at a position away from the electrode line 20. It is displaced so as to rotate about the line, and as a result, it is difficult to be displaced so as to be tilted in the vertical direction.
The above effects are synergistic, and the eighth embodiment using a negative liquid crystal display makes it possible to provide a liquid crystal panel 11 that is more naturally reflected by the human eye than the seventh embodiment.
Needless to say, the eighth embodiment has the same effect as the fourth embodiment.

[第9実施形態]
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第9実施形態について説明する。なお、以下に説明する第9実施形態においては、上記各実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第9実施形態では、上記第1実施形態に対し、強アンカリング配向膜16及び弱アンカリング配向膜17の位置が入れ替わっている。
図20は、第9実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。本第9実施形態においては、基板(第一の基板)13Bがバックライト12側に、基板(第二の基板)13Aがバックライトユニット12から離間した側に位置している。
[9th Embodiment]
Next, a ninth embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention will be described. In the ninth embodiment described below, the same reference numerals are given in the drawings to the configurations common to each of the above embodiments, and the description thereof will be omitted. In this ninth embodiment, the positions of the strong anchoring alignment film 16 and the weak anchoring alignment film 17 are interchanged with those of the first embodiment.
20A and 20B are cross-sectional views showing a schematic configuration of the liquid crystal display shown as the ninth embodiment, in which FIG. 20A is a state in which an electric field is not applied, and FIG. 20B is a state in which an electric field is applied. In the ninth embodiment, the substrate (first substrate) 13B is located on the backlight 12 side, and the substrate (second substrate) 13A is located on the side away from the backlight unit 12.

偏光板(第一の偏光板)14Bは、バックライトユニット12側に配置された基板13Bにおいて、バックライトユニット12に対向する側に設けられている。
偏光板(第二の偏光板)14Aは、バックライトユニット12から離間した側に配置された基板13Aにおいて、バックライトユニット12とは反対側に設けられている。
これら偏光板14A,14Bは、その透過軸方向が、互いに直交するよう、配置されている。例えば、一方の偏光板14Bの透過軸方向は方向Yに、他方の偏光板14Aの透過軸方向は方向Xに、それぞれ設定されている。
The polarizing plate (first polarizing plate) 14B is provided on the side of the substrate 13B arranged on the backlight unit 12 side facing the backlight unit 12.
The polarizing plate (second polarizing plate) 14A is provided on the side opposite to the backlight unit 12 in the substrate 13A arranged on the side separated from the backlight unit 12.
These polarizing plates 14A and 14B are arranged so that their transmission axis directions are orthogonal to each other. For example, the transmission axis direction of one polarizing plate 14B is set to the direction Y, and the transmission axis direction of the other polarizing plate 14A is set to the direction X, respectively.

駆動電極層15は、バックライトユニット12側の基板13Bにおいて、バックライトユニット12の反対側に設けられている。 The drive electrode layer 15 is provided on the opposite side of the backlight unit 12 in the substrate 13B on the backlight unit 12 side.

強アンカリング配向膜(第二の配向膜)16は、バックライトユニット12から離間した側の基板13Aにおいて、バックライトユニット12に対向する側に形成されている。強アンカリング配向膜16は、液晶層18のポジティブ型の液晶分子Lpを、その長軸方向が方向Xにほぼ一致させるよう、初期配向方向が設定されている。
弱アンカリング配向膜(第一の配向膜)17は、バックライトユニット12側の基板13Bにおいて、バックライトユニット12の反対側に形成されている。弱アンカリング配向膜17は、液晶層18の液晶分子Lpを、その長軸方向が方向Yにほぼ一致させるよう、初期配向方向が設定されている。
The strong anchoring alignment film (second alignment film) 16 is formed on the side of the substrate 13A on the side separated from the backlight unit 12 on the side facing the backlight unit 12. The initial orientation direction of the strong anchoring alignment film 16 is set so that the long axis direction of the positive liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 substantially coincides with the direction X.
The weak anchoring alignment film (first alignment film) 17 is formed on the substrate 13B on the backlight unit 12 side on the opposite side of the backlight unit 12. The initial orientation direction of the weak anchoring alignment film 17 is set so that the long axis direction of the liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 substantially coincides with the direction Y.

図20(a)に示すように、液晶層18においては、電場Eを非印加の状態で、ポジティブ型の液晶分子Lpは、カイラル剤の添加により、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて、螺旋状に捩れた初期配向状態となる。この状態で、強アンカリング配向膜16側では、液晶分子Lpは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(方向X)に沿って配向されている。これに対し、図20(a)に示すように、弱アンカリング配向膜17側では、駆動電極層15において互いに隣接する電極線20,20間で、電場Eを非印加の状態で、ポジティブ型の液晶分子Lpは、弱アンカリング配向膜17側における配向処理方向(方向Y)に沿って配向されている。 As shown in FIG. 20A, in the liquid crystal layer 18, in a state where the electric field E is not applied, the positive type liquid crystal molecules Lp are weakly anchored from the strong anchoring alignment film 16 side by adding a chiral agent. The initial orientation state is twisted spirally toward the alignment film 17 side. In this state, on the strong anchoring alignment film 16 side, the liquid crystal molecules Lp are oriented along the orientation treatment direction (direction X) of the strong anchoring alignment film 16. On the other hand, as shown in FIG. 20A, on the weak anchoring alignment film 17 side, the positive type is formed in the driving electrode layer 15 between the electrode wires 20 and 20 adjacent to each other in a state where the electric field E is not applied. The liquid crystal molecule Lp of No. 1 is oriented along the orientation treatment direction (direction Y) on the weak anchoring alignment film 17 side.

このような構成において、電場Eを非印加の状態では、図20(a)に示すように、バックライトユニット12側から偏光板14Bを通過した光は液晶層18内に導かれ、更に、液晶層18において液晶分子Lpの配向方向の螺旋状分布に沿って偏光面が変化するため、透過軸方向が偏光板14Bと直交している反対側の偏光板14Aを透過する。
また、図20(b)に示すように、閾値以上の所定の電場Eが液晶パネル11に印加されると、印加電場Eの大きさが大きくなるに従い、弱アンカリング配向膜17近傍の液晶分子Lpの初期配向方向に対する配向方向の変位量が漸次大きくなる。印加される電場Eの強度がある一定値に達したときに、液晶層18の液晶分子Lpは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(図20では方向X)に沿った一様配向状態に転移する。これにより、バックライトユニット12側から偏光板14Bを通過した光は、偏光面が変化しない状態で偏光板14Aに到達する。ここで、偏光板14Aの透過軸方向は偏光板14Bと直交しているため、光は偏光板14Aに吸収される。
In such a configuration, when the electric field E is not applied, as shown in FIG. 20A, the light passing through the polarizing plate 14B from the backlight unit 12 side is guided into the liquid crystal layer 18, and further, the liquid crystal display. Since the plane of polarization changes along the spiral distribution in the orientation direction of the liquid crystal molecules Lp in the layer 18, the polarizing plate 14A on the opposite side whose transmission axis direction is orthogonal to the polarizing plate 14B is transmitted.
Further, as shown in FIG. 20B, when a predetermined electric field E equal to or larger than the threshold value is applied to the liquid crystal panel 11, the liquid crystal molecules in the vicinity of the weak anchoring alignment film 17 increase as the magnitude of the applied electric field E increases. The amount of displacement of the Lp in the orientation direction with respect to the initial orientation direction gradually increases. When the intensity of the applied electric field E reaches a certain value, the liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 are in a uniformly oriented state along the orientation processing direction (direction X in FIG. 20) in the strong anchoring alignment film 16. Transfer to. As a result, the light that has passed through the polarizing plate 14B from the backlight unit 12 side reaches the polarizing plate 14A with the polarization plane unchanged. Here, since the transmission axis direction of the polarizing plate 14A is orthogonal to the polarizing plate 14B, the light is absorbed by the polarizing plate 14A.

電場Eを印加した状態から、電場Eの印加を停止すると、カイラル剤によって付与された復元力(弾性力)により、液晶分子Lpの配向方向が、図20(a)に示したような螺旋状の初期配向状態に戻るため、偏光板14Bを通過した光は反対側の偏光板14Aを透過する。 When the application of the electric field E is stopped from the state where the electric field E is applied, the orientation direction of the liquid crystal molecule Lp is spiral as shown in FIG. 20 (a) due to the restoring force (elastic force) applied by the chiral agent. The light that has passed through the polarizing plate 14B passes through the polarizing plate 14A on the opposite side in order to return to the initial orientation state of the above.

このように、本第9実施形態においては、上記第7、第8実施形態と同様にノーマリーホワイト型として構成されている。
また、図18(b)を用いて説明したように、電場Eは、電極線20から略放射状に発生する。このため、電場Eは、電極線20に近い位置ほど基板13Bに平行に近く、また、電極線20から遠くなるほど鉛直方向に立ち上がるように作用する。ここで、本第9実施形態においては、液晶分子Lpの配向方向が変位する弱アンカリング配向膜17が、電極線20側に形成されている。したがって、電極線20から離れた位置に弱アンカリング配向膜17を形成した場合に比べると、液晶分子Lpが鉛直方向に傾くように変位することが少なくなる。
上記の効果が相乗し、上記第1及び第7実施形態以上に、人間の眼により自然に映る液晶パネル11を提供することが可能となる。
なお、本第9実施形態が、上記第1及び第7実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。
As described above, in the ninth embodiment, it is configured as a normally white type as in the seventh and eighth embodiments.
Further, as described with reference to FIG. 18B, the electric field E is generated substantially radially from the electrode wire 20. Therefore, the electric field E acts so as to rise closer to the electrode wire 20 in parallel with the substrate 13B and to rise in the vertical direction as the distance from the electrode wire 20 increases. Here, in the ninth embodiment, the weak anchoring alignment film 17 in which the orientation direction of the liquid crystal molecule Lp is displaced is formed on the electrode wire 20 side. Therefore, as compared with the case where the weak anchoring alignment film 17 is formed at a position away from the electrode wire 20, the liquid crystal molecule Lp is less likely to be displaced so as to be tilted in the vertical direction.
The above effects are synergistic, and it is possible to provide a liquid crystal panel 11 that is more naturally reflected by the human eye than in the first and seventh embodiments.
Needless to say, the ninth embodiment has the same effect as the first and seventh embodiments.

[第10実施形態]
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第10実施形態について説明する。なお、以下に説明する第10実施形態においては、上記各実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第10実施形態では、上記第4実施形態に対し、上記第9実施形態と同様に、強アンカリング配向膜16及び弱アンカリング配向膜17の位置が入れ替わっている。
図21は、第10実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。本第10実施形態においては、基板(第一の基板)13Bがバックライト12側に、基板(第二の基板)13Aがバックライトユニット12から離間した側に位置している。
[10th Embodiment]
Next, a tenth embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention will be described. In the tenth embodiment described below, the same reference numerals are given in the drawings to the configurations common to each of the above embodiments, and the description thereof will be omitted. In the tenth embodiment, the positions of the strong anchoring alignment film 16 and the weak anchoring alignment film 17 are interchanged with respect to the fourth embodiment, as in the ninth embodiment.
21A and 21B are cross-sectional views showing schematic configurations of the liquid crystal display shown as the tenth embodiment, in which FIG. 21A is a state in which an electric field is not applied, and FIG. 21B is a state in which an electric field is applied. In the tenth embodiment, the substrate (first substrate) 13B is located on the backlight 12 side, and the substrate (second substrate) 13A is located on the side separated from the backlight unit 12.

偏光板(第一の偏光板)14B、偏光板(第二の偏光板)14A、駆動電極層15、強アンカリング配向膜(第二の配向膜)16、弱アンカリング配向膜(第一の配向膜)17は、上記第9実施形態と同様に設けられている。
偏光板14A,14Bは、その透過軸方向が、互いに直交するよう、配置されている。ここでは、上記第9実施形態とは異なり、一方の偏光板14Bの透過軸方向は方向Xに、他方の偏光板14Aの透過軸方向は方向Yに、それぞれ設定されている。
強アンカリング配向膜16及び弱アンカリング配向膜17は、上記第9実施形態とは異なり、液晶層18のネガティブ型の液晶分子Lnを、その長軸方向がそれぞれ方向Y、方向Xにほぼ一致させるよう、初期配向方向が設定されている。
Polarizing plate (first polarizing plate) 14B, polarizing plate (second polarizing plate) 14A, driving electrode layer 15, strong anchoring alignment film (second alignment film) 16, weak anchoring alignment film (first alignment film) The alignment film) 17 is provided in the same manner as in the ninth embodiment.
The polarizing plates 14A and 14B are arranged so that their transmission axis directions are orthogonal to each other. Here, unlike the ninth embodiment, the transmission axis direction of one polarizing plate 14B is set to the direction X, and the transmission axis direction of the other polarizing plate 14A is set to the direction Y, respectively.
Unlike the ninth embodiment, the strong anchoring alignment film 16 and the weak anchoring alignment film 17 substantially coincide with the negative type liquid crystal molecules Ln of the liquid crystal layer 18 in the major axis directions Y and X, respectively. The initial orientation direction is set so as to allow.

図21(a)に示すように、液晶層18においては、電場Eを非印加の状態で、ネガティブ型の液晶分子Lnは、カイラル剤の添加により、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて、螺旋状に捩れた初期配向状態となる。この状態で、強アンカリング配向膜16側では、液晶分子Lnは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(方向Y)に沿って配向されている。これに対し、図21(a)に示すように、弱アンカリング配向膜17側では、駆動電極層15において互いに隣接する電極線20,20間で、電場Eを非印加の状態で、ネガティブ型の液晶分子Lnは、弱アンカリング配向膜17側における配向処理方向(方向X)に沿って配向されている。 As shown in FIG. 21 (a), in the liquid crystal layer 18, in a state where the electric field E is not applied, the negative type liquid crystal molecules Ln are weakly anchored from the strong anchoring alignment film 16 side by adding a chiral agent. The initial orientation state is twisted spirally toward the alignment film 17 side. In this state, on the strong anchoring alignment film 16 side, the liquid crystal molecules Ln are oriented along the orientation treatment direction (direction Y) of the strong anchoring alignment film 16. On the other hand, as shown in FIG. 21A, on the weak anchoring alignment film 17 side, the negative type is formed in the driving electrode layer 15 between the electrode wires 20 and 20 adjacent to each other in a state where the electric field E is not applied. The liquid crystal molecule Ln of No. 1 is oriented along the orientation treatment direction (direction X) on the weak anchoring alignment film 17 side.

このような構成において、電場Eを非印加の状態では、図21(a)に示すように、バックライトユニット12側から偏光板14Bを通過した光は液晶層18内に導かれ、更に、液晶層18において液晶分子Lnの配向方向の螺旋状分布に沿って偏光面が変化するため、透過軸方向が偏光板14Bと直交している反対側の偏光板14Aを透過する。
また、図21(b)に示すように、閾値以上の所定の電場Eが液晶パネル11に印加されると、印加電場Eの大きさが大きくなるに従い、弱アンカリング配向膜17近傍の液晶分子Lnの初期配向方向に対する配向方向の変位量が漸次大きくなる。印加される電場Eの強度がある一定値に達したときに、液晶層18の液晶分子Lnは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(図21では方向Y)に沿った一様配向状態に転移する。これにより、バックライトユニット12側から偏光板14Bを通過した光は、偏光面が変化しない状態で偏光板14Aに到達する。ここで、偏光板14Aの透過軸方向は偏光板14Bと直交しているため、光は偏光板14Aに吸収される。
In such a configuration, when the electric field E is not applied, as shown in FIG. 21A, the light passing through the polarizing plate 14B from the backlight unit 12 side is guided into the liquid crystal layer 18, and further, the liquid crystal display. Since the plane of polarization changes along the spiral distribution in the orientation direction of the liquid crystal molecules Ln in the layer 18, the polarizing plate 14A on the opposite side whose transmission axis direction is orthogonal to the polarizing plate 14B is transmitted.
Further, as shown in FIG. 21B, when a predetermined electric field E equal to or larger than the threshold value is applied to the liquid crystal panel 11, the liquid crystal molecules in the vicinity of the weak anchoring alignment film 17 increase as the magnitude of the applied electric field E increases. The amount of displacement of Ln in the orientation direction with respect to the initial orientation direction gradually increases. When the intensity of the applied electric field E reaches a certain value, the liquid crystal molecules Ln of the liquid crystal layer 18 are in a uniformly oriented state along the orientation processing direction (direction Y in FIG. 21) in the strong anchoring alignment film 16. Transfer to. As a result, the light that has passed through the polarizing plate 14B from the backlight unit 12 side reaches the polarizing plate 14A with the polarization plane unchanged. Here, since the transmission axis direction of the polarizing plate 14A is orthogonal to the polarizing plate 14B, the light is absorbed by the polarizing plate 14A.

電場Eを印加した状態から、電場Eの印加を停止すると、液晶層18の液晶分子Lnは、カイラル剤によって付与された復元力(弾性力)により、液晶分子Lnの配向方向が、図21(a)に示したような螺旋状の初期配向状態に戻るため、偏光板14Bを通過した光は反対側の偏光板14Aを透過する。 When the application of the electric field E is stopped from the state in which the electric field E is applied, the liquid crystal molecules Ln of the liquid crystal layer 18 are oriented in the orientation direction of the liquid crystal molecules Ln due to the restoring force (elastic force) applied by the chiral agent (FIG. 21). In order to return to the spiral initial orientation state as shown in a), the light that has passed through the polarizing plate 14B passes through the polarizing plate 14A on the opposite side.

このように、本第10実施形態においては、上記第7〜第9実施形態と同様にノーマリーホワイト型として構成されている。
また、液晶分子Lnの配向方向が変位する弱アンカリング配向膜17が電極線20側に形成されており、かつ、液晶分子Lnはネガティブ型であるため、上記第8、第9実施形態の各々において説明したように、液晶分子Lnが鉛直方向に傾くように変位することが少なくなる。
上記の効果が相乗し、上記第7〜第9実施形態以上に、人間の眼により自然に映る液晶パネル11を提供することが可能となる。
なお、本第10実施形態が、上記第4実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。
As described above, in the tenth embodiment, it is configured as a normally white type as in the seventh to ninth embodiments.
Further, since the weak anchoring alignment film 17 in which the orientation direction of the liquid crystal molecule Ln is displaced is formed on the electrode line 20 side and the liquid crystal molecule Ln is a negative type, each of the eighth and ninth embodiments described above. As described above, the liquid crystal molecules Ln are less likely to be displaced so as to be tilted in the vertical direction.
The above effects are synergistic, and it is possible to provide a liquid crystal panel 11 that is more naturally reflected by the human eye than the seventh to ninth embodiments.
Needless to say, the tenth embodiment has the same effect as the fourth embodiment.

[第11実施形態]
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第11実施形態について説明する。なお、以下に説明する第11実施形態においては、上記各実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第11実施形態では、上記第7実施形態の、液晶パネル11が上下方向に反転した構造を備えている。
図22は、第11実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。本第11実施形態においては、基板(第一の基板)13Bがバックライト12側に、基板(第二の基板)13Aがバックライトユニット12から離間した側に位置している。
[11th Embodiment]
Next, the eleventh embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention will be described. In the eleventh embodiment described below, the same reference numerals are given in the drawings to the configurations common to the above-described embodiments, and the description thereof will be omitted. The eleventh embodiment has a structure in which the liquid crystal panel 11 of the seventh embodiment is inverted in the vertical direction.
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal display shown as the eleventh embodiment, in which (a) is a state in which an electric field is not applied and (b) is a state in which an electric field is applied. In the eleventh embodiment, the substrate (first substrate) 13B is located on the backlight 12 side, and the substrate (second substrate) 13A is located on the side away from the backlight unit 12.

偏光板(第一の偏光板)14Bは、バックライトユニット12側に配置された基板13Bにおいて、バックライトユニット12に対向する側に設けられている。
偏光板(第二の偏光板)14Aは、バックライトユニット12から離間した側に配置された基板13Aにおいて、バックライトユニット12とは反対側に設けられている。
これら偏光板14A,14Bは、その透過軸方向が、互いに直交するよう、配置されている。例えば、一方の偏光板14Bの透過軸方向は方向Yに、他方の偏光板14Aの透過軸方向は方向Xに、それぞれ設定されている。
The polarizing plate (first polarizing plate) 14B is provided on the side of the substrate 13B arranged on the backlight unit 12 side facing the backlight unit 12.
The polarizing plate (second polarizing plate) 14A is provided on the side opposite to the backlight unit 12 in the substrate 13A arranged on the side separated from the backlight unit 12.
These polarizing plates 14A and 14B are arranged so that their transmission axis directions are orthogonal to each other. For example, the transmission axis direction of one polarizing plate 14B is set to the direction Y, and the transmission axis direction of the other polarizing plate 14A is set to the direction X, respectively.

駆動電極層15は、バックライトユニット12から離間した側の基板13Aにおいて、バックライトユニット12に対向する側に設けられている。 The drive electrode layer 15 is provided on the side of the substrate 13A on the side separated from the backlight unit 12 on the side facing the backlight unit 12.

強アンカリング配向膜(第二の配向膜)16は、バックライトユニット12から離間した側の基板13Aにおいて、バックライトユニット12に対向する側に形成されている。強アンカリング配向膜16は、液晶層18のポジティブ型の液晶分子Lpを、その長軸方向が方向Xにほぼ一致させるよう、初期配向方向が設定されている。
弱アンカリング配向膜(第一の配向膜)17は、バックライトユニット12側の基板13Bにおいて、バックライトユニット12とは反対側に形成されている。弱アンカリング配向膜17は、液晶層18の液晶分子Lpを、その長軸方向が方向Yにほぼ一致させるよう、初期配向方向が設定されている。
The strong anchoring alignment film (second alignment film) 16 is formed on the side of the substrate 13A on the side separated from the backlight unit 12 on the side facing the backlight unit 12. The initial orientation direction of the strong anchoring alignment film 16 is set so that the long axis direction of the positive liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 substantially coincides with the direction X.
The weak anchoring alignment film (first alignment film) 17 is formed on the substrate 13B on the backlight unit 12 side on the opposite side to the backlight unit 12. The initial orientation direction of the weak anchoring alignment film 17 is set so that the long axis direction of the liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 substantially coincides with the direction Y.

図22(a)に示すように、液晶層18においては、電場Eを非印加の状態で、ポジティブ型の液晶分子Lpは、カイラル剤の添加により、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて、螺旋状に捩れた初期配向状態となる。この状態で、強アンカリング配向膜16側では、液晶分子Lpは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(方向X)に沿って配向されている。これに対し、図22(a)に示すように、弱アンカリング配向膜17側では、駆動電極層15において互いに隣接する電極線20,20間で、電場Eを非印加の状態で、ポジティブ型の液晶分子Lpは、弱アンカリング配向膜17側における配向処理方向(方向Y)に沿って配向されている。 As shown in FIG. 22A, in the liquid crystal layer 18, in a state where the electric field E is not applied, the positive type liquid crystal molecules Lp are weakly anchored from the strong anchoring alignment film 16 side by adding a chiral agent. The initial orientation state is twisted spirally toward the alignment film 17 side. In this state, on the strong anchoring alignment film 16 side, the liquid crystal molecules Lp are oriented along the orientation treatment direction (direction X) of the strong anchoring alignment film 16. On the other hand, as shown in FIG. 22A, on the weak anchoring alignment film 17 side, the positive type is formed in the driving electrode layer 15 between the electrode wires 20 and 20 adjacent to each other in a state where the electric field E is not applied. The liquid crystal molecule Lp of No. 1 is oriented along the orientation treatment direction (direction Y) on the weak anchoring alignment film 17 side.

このような構成において、電場Eを非印加の状態では、図22(a)に示すように、バックライトユニット12側から偏光板14Bを通過した光は、液晶層18において液晶分子Lpの配向方向の螺旋状分布に沿って偏光面が変化するため、透過軸方向が偏光板14Bと直交している反対側の偏光板14Aを透過する。
また、図22(b)に示すように、閾値以上の所定の電場Eが液晶パネル11に印加されると、印加電場Eの大きさが大きくなるに従い、弱アンカリング配向膜17近傍の液晶分子Lpの初期配向方向に対する配向方向の変位量が漸次大きくなる。印加される電場Eの強度がある一定値に達したときに、液晶層18の液晶分子Lpは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(図22では方向X)に沿った一様配向状態に転移する。これにより、バックライトユニット12側から偏光板14Bを通過した光は、偏光面が変化しない状態で偏光板14Aに到達する。ここで、偏光板14Aの透過軸方向は偏光板14Bと直交しているため、光は偏光板14Aに吸収される。
In such a configuration, when the electric field E is not applied, as shown in FIG. 22A, the light passing through the polarizing plate 14B from the backlight unit 12 side is the orientation direction of the liquid crystal molecules Lp in the liquid crystal layer 18. Since the plane of polarization changes along the spiral distribution of the above, the polarizing plate 14A on the opposite side whose transmission axis direction is orthogonal to the polarizing plate 14B is transmitted.
Further, as shown in FIG. 22B, when a predetermined electric field E equal to or larger than the threshold value is applied to the liquid crystal panel 11, the liquid crystal molecules in the vicinity of the weak anchoring alignment film 17 increase as the magnitude of the applied electric field E increases. The amount of displacement of the Lp in the orientation direction with respect to the initial orientation direction gradually increases. When the intensity of the applied electric field E reaches a certain value, the liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 are in a uniformly oriented state along the orientation processing direction (direction X in FIG. 22) in the strong anchoring alignment film 16. Transfer to. As a result, the light that has passed through the polarizing plate 14B from the backlight unit 12 side reaches the polarizing plate 14A with the polarization plane unchanged. Here, since the transmission axis direction of the polarizing plate 14A is orthogonal to the polarizing plate 14B, the light is absorbed by the polarizing plate 14A.

電場Eを印加した状態から、電場Eの印加を停止すると、カイラル剤によって付与された復元力(弾性力)により、液晶分子Lpの配向方向が、図22(a)に示したような螺旋状の初期配向状態に戻るため、偏光板14Bを通過した光は反対側の偏光板14Aを透過する。 When the application of the electric field E is stopped from the state where the electric field E is applied, the orientation direction of the liquid crystal molecule Lp is spiral as shown in FIG. 22 (a) due to the restoring force (elastic force) applied by the chiral agent. The light that has passed through the polarizing plate 14B passes through the polarizing plate 14A on the opposite side in order to return to the initial orientation state of the above.

本第11実施形態が、上記第7実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。 Needless to say, the eleventh embodiment has the same effect as the seventh embodiment.

[第12実施形態]
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第12実施形態について説明する。なお、以下に説明する第12実施形態においては、上記各実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第12実施形態では、上記第8実施形態の、液晶パネル11が上下方向に反転した構造を備えている。
図23は、第12実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。本第12実施形態においては、基板(第一の基板)13Bがバックライト12側に、基板(第二の基板)13Aがバックライトユニット12から離間した側に位置している。
[12th Embodiment]
Next, a twelfth embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention will be described. In the twelfth embodiment described below, the same reference numerals are given in the drawings to the configurations common to the above-described embodiments, and the description thereof will be omitted. The twelfth embodiment has a structure in which the liquid crystal panel 11 of the eighth embodiment is inverted in the vertical direction.
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal display shown as the twelfth embodiment, (a) in a state where an electric field is not applied, and (b) in a state where an electric field is applied. In the twelfth embodiment, the substrate (first substrate) 13B is located on the backlight 12 side, and the substrate (second substrate) 13A is located on the side separated from the backlight unit 12.

偏光板(第一の偏光板)14B、偏光板(第二の偏光板)14A、駆動電極層15、強アンカリング配向膜(第二の配向膜)16、弱アンカリング配向膜(第一の配向膜)17は、上記第11実施形態と同様に設けられている。
偏光板14A,14Bは、その透過軸方向が、互いに直交するよう、配置されている。ここでは、上記第11実施形態とは異なり、一方の偏光板14Bの透過軸方向は方向Xに、他方の偏光板14Aの透過軸方向は方向Yに、それぞれ設定されている。
強アンカリング配向膜16及び弱アンカリング配向膜17は、上記第11実施形態とは異なり、液晶層18のネガティブ型の液晶分子Lnを、その長軸方向がそれぞれ方向Y、方向Xにほぼ一致させるよう、初期配向方向が設定されている。
Polarizing plate (first polarizing plate) 14B, polarizing plate (second polarizing plate) 14A, driving electrode layer 15, strong anchoring alignment film (second alignment film) 16, weak anchoring alignment film (first alignment film) The alignment film) 17 is provided in the same manner as in the eleventh embodiment.
The polarizing plates 14A and 14B are arranged so that their transmission axis directions are orthogonal to each other. Here, unlike the eleventh embodiment, the transmission axis direction of one polarizing plate 14B is set to the direction X, and the transmission axis direction of the other polarizing plate 14A is set to the direction Y, respectively.
Unlike the eleventh embodiment, the strong anchoring alignment film 16 and the weak anchoring alignment film 17 substantially coincide with the negative type liquid crystal molecules Ln of the liquid crystal layer 18 in the major axis directions Y and X, respectively. The initial orientation direction is set so as to allow.

図23(a)に示すように、液晶層18においては、電場Eを非印加の状態で、ネガティブ型の液晶分子Lnは、カイラル剤の添加により、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて、螺旋状に捩れた初期配向状態となる。この状態で、強アンカリング配向膜16側では、液晶分子Lnは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(方向Y)に沿って配向されている。これに対し、図23(a)に示すように、弱アンカリング配向膜17側では、駆動電極層15において互いに隣接する電極線20,20間で、電場Eを非印加の状態で、ネガティブ型の液晶分子Lnは、弱アンカリング配向膜17側における配向処理方向(方向X)に沿って配向されている。 As shown in FIG. 23A, in the liquid crystal layer 18, in a state where the electric field E is not applied, the negative type liquid crystal molecules Ln are weakly anchored from the strong anchoring alignment film 16 side by adding a chiral agent. The initial orientation state is twisted spirally toward the alignment film 17 side. In this state, on the strong anchoring alignment film 16 side, the liquid crystal molecules Ln are oriented along the orientation treatment direction (direction Y) of the strong anchoring alignment film 16. On the other hand, as shown in FIG. 23A, on the weak anchoring alignment film 17 side, the negative type is formed in the driving electrode layer 15 between the electrode wires 20 and 20 adjacent to each other in a state where the electric field E is not applied. The liquid crystal molecule Ln of No. 1 is oriented along the orientation treatment direction (direction X) on the weak anchoring alignment film 17 side.

このような構成において、電場Eを非印加の状態では、図23(a)に示すように、バックライトユニット12側から偏光板14Bを通過した光は液晶層18内に導かれ、更に、液晶層18において液晶分子Lnの配向方向の螺旋状分布に沿って偏光面が変化するため、透過軸方向が偏光板14Bと直交している反対側の偏光板14Aを透過する。
また、図23(b)に示すように、閾値以上の所定の電場Eが液晶パネル11に印加されると、印加電場Eの大きさが大きくなるに従い、弱アンカリング配向膜17近傍の液晶分子Lnの初期配向方向に対する配向方向の変位量が漸次大きくなる。印加される電場Eの強度がある一定値に達したときに、液晶層18の液晶分子Lnは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(図23では方向Y)に沿った一様配向状態に転移する。これにより、バックライトユニット12側から偏光板14Bを通過した光は、偏光面が変化しない状態で偏光板14Aに到達する。ここで、偏光板14Aの透過軸方向は偏光板14Bと直交しているため、光は偏光板14Aに吸収される。
In such a configuration, when the electric field E is not applied, as shown in FIG. 23A, the light passing through the polarizing plate 14B from the backlight unit 12 side is guided into the liquid crystal layer 18, and further, the liquid crystal display. Since the plane of polarization changes along the spiral distribution in the orientation direction of the liquid crystal molecules Ln in the layer 18, the polarizing plate 14A on the opposite side whose transmission axis direction is orthogonal to the polarizing plate 14B is transmitted.
Further, as shown in FIG. 23B, when a predetermined electric field E equal to or larger than the threshold value is applied to the liquid crystal panel 11, the liquid crystal molecules in the vicinity of the weak anchoring alignment film 17 increase as the magnitude of the applied electric field E increases. The amount of displacement of Ln in the orientation direction with respect to the initial orientation direction gradually increases. When the intensity of the applied electric field E reaches a certain value, the liquid crystal molecules Ln of the liquid crystal layer 18 are in a uniformly oriented state along the orientation processing direction (direction Y in FIG. 23) in the strong anchoring alignment film 16. Transfer to. As a result, the light that has passed through the polarizing plate 14B from the backlight unit 12 side reaches the polarizing plate 14A with the polarization plane unchanged. Here, since the transmission axis direction of the polarizing plate 14A is orthogonal to the polarizing plate 14B, the light is absorbed by the polarizing plate 14A.

電場Eを印加した状態から、電場Eの印加を停止すると、カイラル剤によって付与された復元力(弾性力)により、液晶分子Lnの配向方向が、図23(a)に示したような螺旋状の初期配向状態に戻るため、偏光板14Bを通過した光は反対側の偏光板14Aを透過する。 When the application of the electric field E is stopped from the state where the electric field E is applied, the orientation direction of the liquid crystal molecule Ln is spiral as shown in FIG. 23 (a) due to the restoring force (elastic force) applied by the chiral agent. The light that has passed through the polarizing plate 14B passes through the polarizing plate 14A on the opposite side in order to return to the initial orientation state of the above.

本第12実施形態が、上記第8実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。 Needless to say, the twelfth embodiment has the same effect as the eighth embodiment.

[第13実施形態]
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第13実施形態について説明する。なお、以下に説明する第13実施形態においては、上記各実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第13実施形態では、上記第9実施形態の、液晶パネル11が上下方向に反転した構造を備えている。
図24は、第13実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。本第13実施形態においては、基板(第一の基板)13Bがバックライト12から離間した側に、基板(第二の基板)13Aがバックライトユニット12側に位置している。
[13th Embodiment]
Next, a thirteenth embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention will be described. In the thirteenth embodiment described below, the same reference numerals are given in the drawings to the configurations common to each of the above embodiments, and the description thereof will be omitted. The thirteenth embodiment has a structure in which the liquid crystal panel 11 of the ninth embodiment is inverted in the vertical direction.
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal display shown as the thirteenth embodiment, (a) in a state where an electric field is not applied, and (b) in a state where an electric field is applied. In the thirteenth embodiment, the substrate (first substrate) 13B is located on the side separated from the backlight 12, and the substrate (second substrate) 13A is located on the backlight unit 12 side.

偏光板(第二の偏光板)14Aは、バックライトユニット12側に配置された基板13Aにおいて、バックライトユニット12に対向する側に設けられている。
偏光板(第一の偏光板)14Bは、バックライトユニット12から離間した側に配置された基板13Bにおいて、バックライトユニット12とは反対側に設けられている。
これら偏光板14A,14Bは、その透過軸方向が、互いに直交するよう、配置されている。例えば、一方の偏光板14Bの透過軸方向は方向Yに、他方の偏光板14Aの透過軸方向は方向Xに、それぞれ設定されている。
The polarizing plate (second polarizing plate) 14A is provided on the side of the substrate 13A arranged on the backlight unit 12 side facing the backlight unit 12.
The polarizing plate (first polarizing plate) 14B is provided on the side opposite to the backlight unit 12 in the substrate 13B arranged on the side separated from the backlight unit 12.
These polarizing plates 14A and 14B are arranged so that their transmission axis directions are orthogonal to each other. For example, the transmission axis direction of one polarizing plate 14B is set to the direction Y, and the transmission axis direction of the other polarizing plate 14A is set to the direction X, respectively.

駆動電極層15は、バックライトユニット12から離間した側の基板13Bにおいて、バックライトユニット12に対向する側に設けられている。 The drive electrode layer 15 is provided on the side of the substrate 13B on the side separated from the backlight unit 12 on the side facing the backlight unit 12.

強アンカリング配向膜(第二の配向膜)16は、バックライトユニット12側の基板13Aにおいて、バックライトユニット12とは反対側に形成されている。強アンカリング配向膜16は、液晶層18のポジティブ型の液晶分子Lpを、その長軸方向が方向Xにほぼ一致させるよう、初期配向方向が設定されている。
弱アンカリング配向膜(第一の配向膜)17は、バックライトユニット12から離間した側の基板13Bにおいて、バックライトユニット12に対向する側に形成されている。弱アンカリング配向膜17は、液晶層18の液晶分子Lpを、その長軸方向が方向Yにほぼ一致させるよう、初期配向方向が設定されている。
The strong anchoring alignment film (second alignment film) 16 is formed on the substrate 13A on the backlight unit 12 side on the opposite side to the backlight unit 12. The initial orientation direction of the strong anchoring alignment film 16 is set so that the long axis direction of the positive liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 substantially coincides with the direction X.
The weak anchoring alignment film (first alignment film) 17 is formed on the side of the substrate 13B on the side separated from the backlight unit 12 on the side facing the backlight unit 12. The initial orientation direction of the weak anchoring alignment film 17 is set so that the long axis direction of the liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 substantially coincides with the direction Y.

図24(a)に示すように、液晶層18においては、電場Eを非印加の状態で、ポジティブ型の液晶分子Lpは、カイラル剤の添加により、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて、螺旋状に捩れた初期配向状態となる。この状態で、強アンカリング配向膜16側では、液晶分子Lpは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(方向X)に沿って配向されている。これに対し、図24(a)に示すように、弱アンカリング配向膜17側では、駆動電極層15において互いに隣接する電極線20,20間で、電場Eを非印加の状態で、ポジティブ型の液晶分子Lpは、弱アンカリング配向膜17側における配向処理方向(方向Y)に沿って配向されている。 As shown in FIG. 24A, in the liquid crystal layer 18, in a state where the electric field E is not applied, the positive type liquid crystal molecules Lp are weakly anchored from the strong anchoring alignment film 16 side by adding a chiral agent. The initial orientation state is twisted spirally toward the alignment film 17 side. In this state, on the strong anchoring alignment film 16 side, the liquid crystal molecules Lp are oriented along the orientation treatment direction (direction X) of the strong anchoring alignment film 16. On the other hand, as shown in FIG. 24A, on the weak anchoring alignment film 17 side, the positive type is formed in the driving electrode layer 15 between the electrode wires 20 and 20 adjacent to each other in a state where the electric field E is not applied. The liquid crystal molecule Lp of No. 1 is oriented along the orientation treatment direction (direction Y) on the weak anchoring alignment film 17 side.

このような構成において、電場Eを非印加の状態では、図24(a)に示すように、バックライトユニット12側から偏光板14Aを通過した光は、液晶層18において液晶分子Lpの配向方向の螺旋状分布に沿って偏光面が変化するため、透過軸方向が偏光板14Aと直交している反対側の偏光板14Bを透過する。
また、図24(b)に示すように、閾値以上の所定の電場Eが液晶パネル11に印加されると、印加電場Eの大きさが大きくなるに従い、弱アンカリング配向膜17近傍の液晶分子Lpの初期配向方向に対する配向方向の変位量が漸次大きくなる。印加される電場Eの強度がある一定値に達したときに、液晶層18の液晶分子Lpは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(図24では方向X)に沿った一様配向状態に転移する。これにより、バックライトユニット12側から偏光板14Aを通過した光は、偏光面が変化しない状態で偏光板14Bに到達する。ここで、偏光板14Bの透過軸方向は偏光板14Aと直交しているため、光は偏光板14Bに吸収される。
In such a configuration, when the electric field E is not applied, as shown in FIG. 24A, the light passing through the polarizing plate 14A from the backlight unit 12 side is the orientation direction of the liquid crystal molecules Lp in the liquid crystal layer 18. Since the plane of polarization changes along the spiral distribution of the above, the polarizing plate 14B on the opposite side whose transmission axis direction is orthogonal to the polarizing plate 14A is transmitted.
Further, as shown in FIG. 24B, when a predetermined electric field E equal to or larger than the threshold value is applied to the liquid crystal panel 11, the liquid crystal molecules in the vicinity of the weak anchoring alignment film 17 increase as the magnitude of the applied electric field E increases. The amount of displacement of the Lp in the orientation direction with respect to the initial orientation direction gradually increases. When the intensity of the applied electric field E reaches a certain value, the liquid crystal molecules Lp of the liquid crystal layer 18 are in a uniformly oriented state along the orientation processing direction (direction X in FIG. 24) in the strong anchoring alignment film 16. Transfer to. As a result, the light that has passed through the polarizing plate 14A from the backlight unit 12 side reaches the polarizing plate 14B with the polarization plane unchanged. Here, since the transmission axis direction of the polarizing plate 14B is orthogonal to the polarizing plate 14A, the light is absorbed by the polarizing plate 14B.

電場Eを印加した状態から、電場Eの印加を停止すると、カイラル剤によって付与された復元力(弾性力)により、液晶分子Lpの配向方向が、図24(a)に示したような螺旋状の初期配向状態に戻るため、偏光板14Aを通過した光は反対側の偏光板14Bを透過する。 When the application of the electric field E is stopped from the state where the electric field E is applied, the orientation direction of the liquid crystal molecule Lp is spiral as shown in FIG. 24 (a) due to the restoring force (elastic force) applied by the chiral agent. The light that has passed through the polarizing plate 14A passes through the polarizing plate 14B on the opposite side in order to return to the initial orientation state of the above.

本第13実施形態が、上記第9実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。 Needless to say, the thirteenth embodiment has the same effect as the ninth embodiment.

[第14実施形態]
次に、本発明にかかる液晶表示素子の第14実施形態について説明する。なお、以下に説明する第14実施形態においては、上記各実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。この第14実施形態では、上記第10実施形態の、液晶パネル11が上下方向に反転した構造を備えている。
図25は、第14実施形態として示した液晶ディスプレイの、(a)は電場を印加していない状態における、(b)は電場を印加した状態における、各々の概略構成を示す断面図である。本第14実施形態においては、基板(第二の基板)13Aがバックライト12側に、基板(第一の基板)13Bがバックライトユニット12から離間した側に位置している。
[14th Embodiment]
Next, a fourteenth embodiment of the liquid crystal display element according to the present invention will be described. In the fourteenth embodiment described below, the same reference numerals are given in the drawings to the configurations common to each of the above embodiments, and the description thereof will be omitted. The 14th embodiment has a structure in which the liquid crystal panel 11 of the 10th embodiment is inverted in the vertical direction.
FIG. 25 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal display shown as the 14th embodiment, (a) in a state where an electric field is not applied, and (b) in a state where an electric field is applied. In the 14th embodiment, the substrate (second substrate) 13A is located on the backlight 12 side, and the substrate (first substrate) 13B is located on the side separated from the backlight unit 12.

偏光板(第一の偏光板)14B、偏光板(第二の偏光板)14A、駆動電極層15、強アンカリング配向膜(第二の配向膜)16、弱アンカリング配向膜(第一の配向膜)17は、上記第13実施形態と同様に設けられている。
偏光板14A,14Bは、その透過軸方向が、互いに直交するよう、配置されている。ここでは、上記第13実施形態とは異なり、一方の偏光板14Bの透過軸方向は方向Xに、他方の偏光板14Aの透過軸方向は方向Yに、それぞれ設定されている。
強アンカリング配向膜16及び弱アンカリング配向膜17は、上記第13実施形態とは異なり、液晶層18のネガティブ型の液晶分子Lnを、その長軸方向がそれぞれ方向Y、方向Xにほぼ一致させるよう、初期配向方向が設定されている。
Polarizing plate (first polarizing plate) 14B, polarizing plate (second polarizing plate) 14A, driving electrode layer 15, strong anchoring alignment film (second alignment film) 16, weak anchoring alignment film (first alignment film) The alignment film) 17 is provided in the same manner as in the thirteenth embodiment.
The polarizing plates 14A and 14B are arranged so that their transmission axis directions are orthogonal to each other. Here, unlike the thirteenth embodiment, the transmission axis direction of one polarizing plate 14B is set to the direction X, and the transmission axis direction of the other polarizing plate 14A is set to the direction Y, respectively.
Unlike the thirteenth embodiment, the strong anchoring alignment film 16 and the weak anchoring alignment film 17 substantially coincide with the negative type liquid crystal molecules Ln of the liquid crystal layer 18 in the major axis directions Y and X, respectively. The initial orientation direction is set so as to allow.

図25(a)に示すように、液晶層18においては、電場Eを非印加の状態で、ネガティブ型の液晶分子Lnは、カイラル剤の添加により、強アンカリング配向膜16側から弱アンカリング配向膜17側に向けて、螺旋状に捩れた初期配向状態となる。この状態で、強アンカリング配向膜16側では、液晶分子Lnは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(方向Y)に沿って配向されている。これに対し、図25(a)に示すように、弱アンカリング配向膜17側では、駆動電極層15において互いに隣接する電極線20,20間で、電場Eを非印加の状態で、ネガティブ型の液晶分子Lnは、弱アンカリング配向膜17側における配向処理方向(方向X)に沿って配向されている。 As shown in FIG. 25 (a), in the liquid crystal layer 18, in a state where the electric field E is not applied, the negative type liquid crystal molecules Ln are weakly anchored from the strong anchoring alignment film 16 side by adding a chiral agent. The initial orientation state is twisted spirally toward the alignment film 17 side. In this state, on the strong anchoring alignment film 16 side, the liquid crystal molecules Ln are oriented along the orientation treatment direction (direction Y) of the strong anchoring alignment film 16. On the other hand, as shown in FIG. 25 (a), on the weak anchoring alignment film 17 side, the negative type is applied between the electrode wires 20 and 20 adjacent to each other in the drive electrode layer 15 in a state where the electric field E is not applied. The liquid crystal molecule Ln of No. 1 is oriented along the orientation treatment direction (direction X) on the weak anchoring alignment film 17 side.

このような構成において、電場Eを非印加の状態では、図25(a)に示すように、バックライトユニット12側から偏光板14Aを通過した光は液晶層18内に導かれ、更に、液晶層18において液晶分子Lnの配向方向の螺旋状分布に沿って偏光面が変化するため、透過軸方向が偏光板14Aと直交している反対側の偏光板14Bを透過する。
また、図25(b)に示すように、閾値以上の所定の電場Eが液晶パネル11に印加されると、印加電場Eの大きさが大きくなるに従い、弱アンカリング配向膜17近傍の液晶分子Lnの初期配向方向に対する配向方向の変位量が漸次大きくなる。印加される電場Eの強度がある一定値に達したときに、液晶層18の液晶分子Lnは、強アンカリング配向膜16における配向処理方向(図25では方向Y)に沿った一様配向状態に転移する。これにより、バックライトユニット12側から偏光板14Aを通過した光は、偏光面が変化しない状態で偏光板14Bに到達する。ここで、偏光板14Bの透過軸方向は偏光板14Aと直交しているため、光は偏光板14Bに吸収される。
In such a configuration, when the electric field E is not applied, as shown in FIG. 25 (a), the light passing through the polarizing plate 14A from the backlight unit 12 side is guided into the liquid crystal layer 18, and further, the liquid crystal display. Since the plane of polarization changes along the spiral distribution in the orientation direction of the liquid crystal molecules Ln in the layer 18, the polarizing plate 14B on the opposite side whose transmission axis direction is orthogonal to the polarizing plate 14A is transmitted.
Further, as shown in FIG. 25 (b), when a predetermined electric field E equal to or larger than the threshold value is applied to the liquid crystal panel 11, the liquid crystal molecules in the vicinity of the weak anchoring alignment film 17 increase as the magnitude of the applied electric field E increases. The amount of displacement of Ln in the orientation direction with respect to the initial orientation direction gradually increases. When the intensity of the applied electric field E reaches a certain value, the liquid crystal molecules Ln of the liquid crystal layer 18 are in a uniformly oriented state along the orientation processing direction (direction Y in FIG. 25) in the strong anchoring alignment film 16. Transfer to. As a result, the light that has passed through the polarizing plate 14A from the backlight unit 12 side reaches the polarizing plate 14B with the polarization plane unchanged. Here, since the transmission axis direction of the polarizing plate 14B is orthogonal to the polarizing plate 14A, the light is absorbed by the polarizing plate 14B.

電場Eを印加した状態から、電場Eの印加を停止すると、液晶層18の液晶分子Lnは、カイラル剤によって付与された復元力(弾性力)により、液晶分子Lnの配向方向が、図25(a)に示したような螺旋状の初期配向状態に戻るため、偏光板14Aを通過した光は反対側の偏光板14Bを透過する。 When the application of the electric field E is stopped from the state in which the electric field E is applied, the liquid crystal molecules Ln of the liquid crystal layer 18 are oriented in the orientation direction of the liquid crystal molecules Ln due to the restoring force (elastic force) applied by the chiral agent (FIG. 25). In order to return to the spiral initial orientation state as shown in a), the light that has passed through the polarizing plate 14A passes through the polarizing plate 14B on the opposite side.

本第14実施形態が、上記第10実施形態と同様な効果を奏することは言うまでもない。 Needless to say, the 14th embodiment has the same effect as the 10th embodiment.

以下、本発明を実施例により更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be further described with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

[第1実施例]
第1実施例においては、図18を用いて説明した上記第7実施形態の構成に基づき、液晶パネルを製作した。より具体的には、酸化インジウムスズ(ITO)製のくし歯状をなす電極線20(厚み:約55nm、電極幅L/電極間距離S=4μm/10μm)が形成された基板13A(本実施例における電極基板)と、対向するように基板13B(本実施例における対向基板)を貼り合わせ、その空隙に液晶を充填した液晶パネル11を製作した。
[First Example]
In the first embodiment, a liquid crystal panel was manufactured based on the configuration of the seventh embodiment described with reference to FIG. More specifically, the substrate 13A on which a comb-shaped electrode wire 20 (thickness: about 55 nm, electrode width L / distance between electrodes S = 4 μm / 10 μm) made of indium tin oxide (ITO) is formed (this implementation). The electrode substrate in the example) and the substrate 13B (opposing substrate in the present embodiment) were laminated so as to face each other, and a liquid crystal panel 11 was manufactured in which the gaps were filled with liquid crystal.

液晶パネル11の対向基板上には、配向膜としてPHMAブラシを重合した。PHMAブラシ重合は、表面開始ATRPによって行った。
より具体的には、まず、基板をアセトンとクロロホルムで15分ずつ超音波洗浄した後、窒素ガスを吹きかけ乾燥させ、その後、UV−O処理を15分間行った。この段階において、ポリマーブラシを形成しない領域、すなわち、後に電極基板と対向基板を貼り合せる際にシール材を付着させる部分は、マスキングテープで保護した。
A PHMA brush was polymerized as an alignment film on the facing substrate of the liquid crystal panel 11. PHMA brush polymerization was carried out by surface-initiated ATRP.
More specifically, first, after ultrasonically cleaning the substrate by 15 minutes with acetone and chloroform, nitrogen gas is dried sprayed with, was followed UV-O 3 treatment for 15 minutes. At this stage, the region where the polymer brush is not formed, that is, the portion to which the sealing material is attached when the electrode substrate and the facing substrate are later bonded to each other, is protected by masking tape.

次に、2−ブロモ−2−メチル−N−(3−(トリエトキシシリル)プロピル)プロパンアミド(BPA)を0.05g、エタノール4.7g、及び、アンモニア水0.25gを混合した溶液を、開始材として用意し、この溶液に対向基板を遮光した状態で一晩浸漬し、対向基板の表面に開始材を固定した。その後、対向基板をアセトンで10分間超音波洗浄し、窒素ガスを吹きかけ乾燥させた。PHMAブラシは、BPAが固定化された対向基板を凍結脱気処理が為された重合液(モノマー:ヘキシルメタクリレート(HMA)/29.74g/174.7mmol、開始材:エチル−2−ブロモイソブチレート(EBIB)/68.7mg/0.35mmol、触媒:臭化銅(CuBr)/152.2mg/1.06mmol、リガンド:N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)/243.8mg/1.41mmol、溶媒:アニソール/29.97g/277mmol)に浸漬し、70℃で7時間加熱し、重合することにより形成した。 Next, a solution prepared by mixing 0.05 g of 2-bromo-2-methyl-N- (3- (triethoxysilyl) propyl) propanamide (BPA), 4.7 g of ethanol, and 0.25 g of aqueous ammonia was prepared. , The starting material was prepared and immersed in this solution overnight with the opposing substrate shielded from light, and the starting material was fixed to the surface of the opposing substrate. Then, the opposing substrate was ultrasonically cleaned with acetone for 10 minutes and dried by spraying nitrogen gas. The PHMA brush is a polymerization solution (monomer: hexyl methacrylate (HMA) / 29.74 g / 174.7 mmol) in which a facing substrate on which BPA is immobilized is freeze-deaerated, and a starting material: ethyl-2-bromoisobuty is used. Rate (EBIB) / 68.7 mg / 0.35 mmol, catalyst: copper bromide (CuBr) / 152.2 mg / 1.06 mmol, ligand: N, N, N', N'', N''-pentamethyldiethylenetriamine It was formed by immersing in (PMDETA) /243.8 mg / 1.41 mmol, solvent: anisole / 29.97 g / 277 mmol), heating at 70 ° C. for 7 hours, and polymerizing.

同一バッチ内のフリーポリマーをゲル浸透クロマトグラフィーで測定した結果、重合されたPHMAブラシの分子量と分子量分布はそれぞれ、Mn=88,900、Mw/Mn=1.74と見積もられた。PHMAブラシの膜厚hは、X線反射率測定(リガク株式会社製・UltimaIV)を基に18.0nmと決定された。また、PHMAブラシのグラフト密度σは、ポリマーブラシの密度がバルクのポリマー密度と等しい(PHMAの密度として1.00g/cmを使用)という仮定の下、σ=ρhNA/M(ρ:バルクのポリマー密度、h:ポリマーブラシの膜厚、NA:アボガドロ数、M:ポリマーブラシの分子量)の関係式から0.12chains/nmと見積もられた。 As a result of measuring the free polymer in the same batch by gel permeation chromatography, the molecular weight and the molecular weight distribution of the polymerized PHMA brush were estimated to be Mn = 88,900 and Mw / Mn = 1.74, respectively. The film thickness h of the PHMA brush was determined to be 18.0 nm based on the X-ray reflectance measurement (Ultima IV manufactured by Rigaku Corporation). Also, the graft density σ of the PHMA brush is σ = ρhNA / M (ρ: bulk) under the assumption that the density of the polymer brush is equal to the polymer density of the bulk ( using 1.00 g / cm 3 as the density of PHMA). It was estimated to be 0.12 chains / nm 2 from the relational expression of polymer density, h: film thickness of polymer brush, NA: number of avocadro, M: molecular weight of polymer brush).

液晶パネル11の電極基板側には、高さ6μmのフォトスペーサーを形成した後、配向膜としてポリイミド(JSR株式会社製・JALS−16470)を製膜した。ポリイミド配向膜表面にはラビング処理を施した。
ラビング処理は電極基板と対向基板を貼り合せた際に、電極基板のラビング方向とくし歯電極との為す角度が90°となる様に行った。
A photospacer having a height of 6 μm was formed on the electrode substrate side of the liquid crystal panel 11, and then a polyimide (JALS-16470 manufactured by JSR Corporation) was formed as an alignment film. The surface of the polyimide alignment film was subjected to a rubbing treatment.
The rubbing treatment was performed so that when the electrode substrate and the opposing substrate were bonded together, the angle between the rubbing direction of the electrode substrate and the comb tooth electrode was 90 °.

電極基板と対向基板はシール材を介して貼り合わせ、加圧しながら窒素雰囲気下で120℃、2時間のシール硬化処理を経て、空セルを作製した。その後、真空注入法によって、ネマティック液晶(JNC株式会社製・JC−5051LA、ポジティブ型、ネマティック/等方性転移温度:NI点112.7℃、屈折率異方性:Δn=0.081、カイラルピッチ24μm)を空セルに注入した後、UV硬化型の封止材で注入口を封孔した。なお、液晶パネル11は、図18に示されるように、基板13A(電極基板)を下側、すなわちバックライトユニット12側に、基板13B(対向基板)を上側に配置した。 The electrode substrate and the opposing substrate were bonded to each other via a sealing material, and a seal hardening treatment was performed at 120 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere while pressurizing to prepare an empty cell. Then, by the vacuum injection method, nematic liquid crystal (JNC Corporation, JC-5051LA, positive type, nematic / isotropic transition temperature: NI point 112.7 ° C., refractive index anisotropy: Δn = 0.081, chiral After injecting (pitch 24 μm) into an empty cell, the injection port was sealed with a UV curable sealing material. In the liquid crystal panel 11, as shown in FIG. 18, the substrate 13A (electrode substrate) is arranged on the lower side, that is, the backlight unit 12 side, and the substrate 13B (opposing substrate) is arranged on the upper side.

次に、フォトスペーサーの高さの決定方針について説明する。液晶パネル11に電場を印加しないときは、ポリイミド界面付近の液晶の配向はラビング方向に固定され、PHMAブラシ界面の液晶はカイラル剤の効果でラビング方向から90度捩れた方向に配向する。この場合の液晶の配向状態は、TN型液晶ディスプレイの電圧非印加時の配向状態と同じであり、液晶パネルの電圧印加時の透過率Tを最大とする為には、上式(1)が最大値をとる条件、即ち、u=2Δnd/λ(Δn:液晶の誘電率異方性、d:セルギャップ、λ:光の波長)が√3となる、すなわちファーストミニマム条件を満たすセル厚である6μmを得る必要がある。したがって、フォトスペーサーの高さとして6μmを選択した。
このとき、液晶の捩れのピッチPは4d(24μm)であり、モーガン条件を満たしている為、液晶パネルの光学軸に平行、または垂直に入射した直線偏光は、直線偏光状態を維持したまま、偏光面が回転して旋光性を示すことが期待される。
また、液晶パネルに電場を印加すると、PHMAブラシ界面の液晶は電場と平行な方向に回転する為、電極基板から対向基板にかけてホモジニアス配向することが想定される。この時、液晶パネルの光学軸に平行、または垂直に入射した直線偏光は、直線偏光状態を維持したまま透過する。したがって、偏光板14A、14Bをクロスニコルに配置した場合においては、これら2枚の偏光板を透過することができないため、液晶パネルをノーマリーホワイト型として構成することが可能である。
Next, the policy for determining the height of the photo spacer will be described. When no electric field is applied to the liquid crystal panel 11, the orientation of the liquid crystal near the polyimide interface is fixed in the rubbing direction, and the liquid crystal at the PHMA brush interface is oriented in a direction twisted 90 degrees from the rubbing direction due to the effect of the chiral agent. The orientation state of the liquid crystal in this case is the same as the orientation state when no voltage is applied to the TN type liquid crystal display, and in order to maximize the transmission T when the voltage is applied to the liquid crystal panel, the above equation (1) is used. The condition that takes the maximum value, that is, u = 2Δnd / λ (Δn: liquid crystal dielectric anisotropy, d: cell gap, λ: wavelength of light) is √3, that is, the cell thickness that satisfies the first minimum condition. It is necessary to obtain a certain 6 μm. Therefore, 6 μm was selected as the height of the photo spacer.
At this time, the twist pitch P of the liquid crystal is 4d (24 μm), which satisfies the Morgan condition. Therefore, the linearly polarized light incident parallel to or perpendicular to the optical axis of the liquid crystal panel keeps the linearly polarized state. It is expected that the plane of polarization will rotate and exhibit optical rotation.
Further, when an electric field is applied to the liquid crystal panel, the liquid crystal at the PHMA brush interface rotates in a direction parallel to the electric field, so that it is assumed that the liquid crystal is homogenically oriented from the electrode substrate to the opposing substrate. At this time, the linearly polarized light incident parallel to or perpendicular to the optical axis of the liquid crystal panel is transmitted while maintaining the linearly polarized state. Therefore, when the polarizing plates 14A and 14B are arranged on the cross Nicol, the two polarizing plates cannot pass through the polarizing plates, so that the liquid crystal panel can be configured as a normally white type.

[偏光顕微鏡観察]
上記のように製作した、第1実施例における液晶パネルを、偏光顕微鏡で観察した。偏光顕微鏡は、オリンパス株式会社製のBX50Pを使用した。偏光顕微鏡では、電場を印加していない状態において、液晶は電極基板から対向基板に向かって、一様に螺旋配向していることが確認された。
[Observation with a polarizing microscope]
The liquid crystal panel of the first embodiment manufactured as described above was observed with a polarizing microscope. As the polarizing microscope, BX50P manufactured by Olympus Corporation was used. In the polarizing microscope, it was confirmed that the liquid crystal was uniformly spirally oriented from the electrode substrate to the opposing substrate in the state where no electric field was applied.

次に、上記第1実施例を、120℃で10分間アニール処理を行って、実験体を製作した。この実験体の、下側に位置する基板13A(電極基板)に偏光板14Aを貼り付けた。上側に位置する基板13B(対向基板)側には、偏光板14Bを水平面内で回転可能に取り付けて、偏光板14Bを回転させ、2つの偏光板14A、14Bの透過軸方向の成す角度と透光状態の関係を観察した。実験体として、より詳細には、フォトスペーサーの高さが6.1μm、液晶分子の配向状態の捩れ角が91°、Δndが488μmとなるように製作したものを使用した。 Next, the first embodiment was annealed at 120 ° C. for 10 minutes to prepare an experimental body. The polarizing plate 14A was attached to the substrate 13A (electrode substrate) located on the lower side of this experimental body. A polarizing plate 14B is rotatably attached to the substrate 13B (opposing substrate) located on the upper side in a horizontal plane, and the polarizing plate 14B is rotated to form the angle and transparency of the two polarizing plates 14A and 14B in the transmission axis direction. The relationship between the light states was observed. More specifically, as an experimental body, one manufactured so that the height of the photo spacer was 6.1 μm, the twist angle of the orientation state of the liquid crystal molecules was 91 °, and Δnd was 488 μm was used.

図26は、上記観察の結果である。横軸は、2つの偏光板14A、14Bの透過軸方向の互いに成す角度であり、縦軸は透過光量である。
透過軸方向間の角度が、液晶分子の配向状態の捩れ角である90°近辺においては、透過光量が最も多くなっている。すなわち、液晶パネルの光学軸に平行、または垂直に入射した直線偏光は、偏光面が回転して旋光性を示し、その結果として、上側に位置して透過軸方向が偏光板14Aと直交する偏光板14Bを透過していることが観察された。
逆に、2つの偏光板14A、14Bの透過軸方向が互いに平行である場合、すなわち、透過軸方向間の角度が0°、180°近辺においては、透過光量が最も少なくなっている。すなわち、液晶パネルの光学軸に平行、または垂直に入射した直線偏光は、偏光面が回転して旋光性を示し、その結果として、上側に位置して透過軸方向が偏光板14Aと平行な偏光板14Bに吸収されていることが観察された。
FIG. 26 is the result of the above observation. The horizontal axis is the angle formed by the two polarizing plates 14A and 14B in the transmission axis direction, and the vertical axis is the amount of transmitted light.
When the angle between the transmission axis directions is around 90 °, which is the twist angle of the orientation state of the liquid crystal molecules, the amount of transmitted light is the largest. That is, linearly polarized light incident parallel to or perpendicular to the optical axis of the liquid crystal panel causes the plane of polarization to rotate to exhibit optical rotation, and as a result, polarized light located on the upper side and whose transmission axis direction is orthogonal to the polarizing plate 14A. It was observed to pass through the plate 14B.
On the contrary, when the transmission axis directions of the two polarizing plates 14A and 14B are parallel to each other, that is, when the angles between the transmission axis directions are around 0 ° and 180 °, the amount of transmitted light is the smallest. That is, linearly polarized light incident parallel to or perpendicular to the optical axis of the liquid crystal panel causes the plane of polarization to rotate to exhibit optical rotation, and as a result, polarized light located on the upper side and whose transmission axis direction is parallel to the polarizing plate 14A. It was observed that it was absorbed by the plate 14B.

図27(a)は、上下の偏光板14A、14Bを設けていない状態、(b)は、上下に偏光板14A、14Bを設け、これらの透過軸方向間の角度が0°である状態、(c)は、透過軸方向間の角度が90°である状態の、観察結果を写真撮影したものである。図27(c)は、図27(a)と同様に光が透過し、明るく表示されていることが確認できる。 27 (a) shows a state in which the upper and lower polarizing plates 14A and 14B are not provided, and FIG. 27 (b) shows a state in which the upper and lower polarizing plates 14A and 14B are provided and the angle between these transmission axis directions is 0 °. (C) is a photograph of the observation result in a state where the angle between the transmission axis directions is 90 °. It can be confirmed that FIG. 27 (c) transmits light and is displayed brightly in the same manner as in FIG. 27 (a).

[第1比較例]
次に、上記第1実施例に対して、印加電圧と透過率、及び応答速度の関係を観察した。本測定は、大塚電子株式会社製のLCD−5200を使用した。この観察における比較対象として、第1比較例を製作した。第1比較例は、図24として示される上記第13実施形態における構造において、液晶層18にカイラル剤が添加されておらず、かつ、各偏光板の透過軸方向と各配向膜の配向方向の各々が図24に示されている方向とは直交するように設けられているものを使用した。すなわち、第1比較例においては、電圧を印加していない場合、カイラル剤を含まないために液晶分子Lpが互いに平行に配向して位置しており、なおかつ、2枚の偏光板が透過軸方向が直交するように設けられているので、電圧非印加時に表示が暗くなり、ノーマリーブラック型として構成されている。電圧を印加した場合には、液晶分子Lpは図24(a)のように配向し、明るく表示される。
[First Comparative Example]
Next, the relationship between the applied voltage, the transmittance, and the response speed was observed with respect to the first embodiment. For this measurement, an LCD-5200 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. was used. A first comparative example was produced as a comparison target in this observation. In the first comparative example, in the structure of the thirteenth embodiment shown as FIG. 24, the chiral agent is not added to the liquid crystal layer 18, and the transmission axis direction of each polarizing plate and the orientation direction of each alignment film Those provided so as to be orthogonal to the direction shown in FIG. 24 were used. That is, in the first comparative example, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules Lp are oriented in parallel with each other because the chiral agent is not contained, and the two polarizing plates are oriented in the transmission axis direction. Since they are provided so as to be orthogonal to each other, the display becomes dark when no voltage is applied, and the display is configured as a normally black type. When a voltage is applied, the liquid crystal molecules Lp are oriented as shown in FIG. 24A and are displayed brightly.

[印加電圧と透過率の関係の観察]
まず、印加電圧と透過率の関係に関する実験結果について説明する。本実験に先立ち、上記第1実施例に対して、図18(a)で示した液晶パネルと同様の形態となるように、基板13A(電極基板)と基板13B(対向基板)の各々に、偏光板14A、14Bを貼り付けた。ここで、偏光板14A、14Bは、透過軸方向が互いに直交するように、なおかつ、電極基板に設けられたポリイミド配向膜表面のラビング方向と下側に位置する偏光板14Aの透過軸方向が一致するように調整した。第1引用例に関しても、図24(b)で示した液晶パネルと同様の形態となるように、2枚の偏光板を貼り付けた。
[Observation of the relationship between applied voltage and transmittance]
First, the experimental results regarding the relationship between the applied voltage and the transmittance will be described. Prior to this experiment, each of the substrate 13A (electrode substrate) and the substrate 13B (opposing substrate) had the same form as the liquid crystal panel shown in FIG. 18A with respect to the first embodiment. Polarizing plates 14A and 14B were attached. Here, in the polarizing plates 14A and 14B, the transmission axis directions are orthogonal to each other, and the rubbing direction of the surface of the polyimide alignment film provided on the electrode substrate coincides with the transmission axis direction of the polarizing plate 14A located on the lower side. Adjusted to do. Regarding the first cited example, two polarizing plates were attached so as to have the same shape as the liquid crystal panel shown in FIG. 24 (b).

図28、図29は、それぞれ、第1実施例と第1比較例における、電圧と透過率に関する実験結果を示している。図28(a)、図29(a)の横軸は電圧(V)を、縦軸は透過率(%)を、それぞれ示している。図28(a)、図29(a)には、−15〜85℃の、6種類の雰囲気温度下における、電圧と透過率の関係が示されている。
図28(b)は、横軸として示される各温度における、V0、V50、V90、T0、及びV90/V10の値を示す。図29(b)も同様であるが、一部の指標が図28(b)とは異なっている。上記各指標のうち、Vは電圧、Tは透過率を示す。また、V、Tの後に記される数字は、0から100までの値に正規化された、図28(a)、図29(a)における透過率の値を示す。すなわち、V0は、透過率が最小値となるときの、すなわち最も暗く表示されるときの電圧値を示す。V50は、透過率が(最大値―最小値)×0.5の値をとるときの電圧値を示す。V100は、透過率が最大値となるときの、すなわち最も明るく表示されるときの電圧値を示す。T0、及び図29(b)に示されるT100は、それぞれ、透過率の最小値、最大値を示す。他の指標も同様である。
V90/V10は、透過率の変位の急峻性を表すものである。図28(a)、図29(a)からわかるように、透過率が最小値、最大値を示す部分近傍においては、他の部分に比べると傾きが緩やかになっており、電圧の変化に対して透過率は比較的なだらかに変位している。すなわち、これらのなだらかに変位している部分に起因する雑音を除き、これらの間の、透過率の傾向が同じ部分のみ抽出するために、急峻性としてV90/V10の値を使用している。
28 and 29 show the experimental results regarding voltage and transmittance in the first embodiment and the first comparative example, respectively. The horizontal axis of FIGS. 28 (a) and 29 (a) shows the voltage (V), and the vertical axis shows the transmittance (%). 28 (a) and 29 (a) show the relationship between the voltage and the transmittance under six kinds of atmospheric temperatures of -15 to 85 ° C.
FIG. 28B shows the values of V0, V50, V90, T0, and V90 / V10 at each temperature shown on the horizontal axis. The same applies to FIG. 29 (b), but some indicators are different from those of FIG. 28 (b). Of the above indexes, V indicates a voltage and T indicates a transmittance. The numbers after V and T indicate the transmittance values in FIGS. 28 (a) and 29 (a), which are normalized to values from 0 to 100. That is, V0 indicates the voltage value when the transmittance becomes the minimum value, that is, when it is displayed in the darkest value. V50 indicates a voltage value when the transmittance takes a value of (maximum value-minimum value) × 0.5. V100 indicates the voltage value when the transmittance becomes the maximum value, that is, when it is displayed brightest. T0 and T100 shown in FIG. 29B indicate the minimum value and the maximum value of the transmittance, respectively. The same applies to other indicators.
V90 / V10 represents the steepness of the displacement of the transmittance. As can be seen from FIGS. 28 (a) and 29 (a), in the vicinity of the portion where the transmittance shows the minimum value and the maximum value, the slope is gentler than that of the other portions, and the inclination is gentle with respect to the change in voltage. The transmittance is relatively gently displaced. That is, the value of V90 / V10 is used as the steepness in order to remove the noise caused by these gently displaced portions and extract only the portions having the same transmittance tendency between them.

第1実施例はノーマリーホワイト型の液晶パネルである。第1実施例の実験結果を示す図28においても、電圧が印加されていない場合に透過率が高くなっており、また、電圧が大きくなるにつれて、透過率が下がっている。
第1比較例はノーマリーブラック型の液晶パネルである。第1比較例の実験結果を示す図29においても、電圧が印加されていない場合に透過率が低くなっており、電圧を印加すると、透過率が上がっている。
また、図29(b)のT100によると、第1比較例においては、特に温度が室内温度となり得る45℃以下においては、透過率の最大値が概ね14.00以下となっている。これに対し、図28(a)によると、全ての温度において、透過率の最大値が14.00よりも大きくなっている。すなわち、第1実施例においては、第1比較例であるカイラル剤を使用しない液晶パネルよりも、高い透過率を備えていることが確認できた。
The first embodiment is a normally white type liquid crystal panel. Also in FIG. 28 showing the experimental results of the first embodiment, the transmittance increases when no voltage is applied, and the transmittance decreases as the voltage increases.
The first comparative example is a normally black type liquid crystal panel. Also in FIG. 29 showing the experimental results of the first comparative example, the transmittance is low when no voltage is applied, and the transmittance is increased when a voltage is applied.
Further, according to T100 of FIG. 29 (b), in the first comparative example, the maximum value of the transmittance is approximately 14.00 or less, particularly at 45 ° C. or lower where the temperature can be the indoor temperature. On the other hand, according to FIG. 28A, the maximum value of the transmittance is larger than 14.00 at all temperatures. That is, it was confirmed that the first embodiment had a higher transmittance than the liquid crystal panel that did not use the chiral agent, which was the first comparative example.

[印加電圧と電圧オフ時応答速度の関係の観察]
次に、印加電圧と電圧オフ時応答速度の関係に関する実験結果について説明する。図30、図31は、それぞれ、第1実施例と第1比較例における、電圧と応答速度に関する実験結果を示している。図30、図31の横軸は電圧(V)を、縦軸は当該電圧付与時の応答速度(m秒)を、それぞれ示している。
図30におけるグラフ30a、及び、図31におけるグラフ31aは、共に、液晶パネルが暗い状態から明るい状態に推移するときの応答速度を示している。また、図30におけるグラフ30b、及び、図31におけるグラフ31bは、共に、液晶パネルが明るい状態から暗い状態に推移するときの応答速度を示している。
[Observation of the relationship between the applied voltage and the response speed when the voltage is off]
Next, the experimental results regarding the relationship between the applied voltage and the response speed when the voltage is off will be described. 30 and 31 show the experimental results regarding the voltage and the response speed in the first embodiment and the first comparative example, respectively. The horizontal axis of FIGS. 30 and 31 indicates the voltage (V), and the vertical axis indicates the response speed (msec) when the voltage is applied.
Both the graph 30a in FIG. 30 and the graph 31a in FIG. 31 show the response speed when the liquid crystal panel changes from a dark state to a bright state. Further, both the graph 30b in FIG. 30 and the graph 31b in FIG. 31 show the response speed when the liquid crystal panel changes from a bright state to a dark state.

これらのグラフを用いて、第1実施例と第1引用例の各々において、電圧オフ時応答速度、すなわち、一旦電圧が印加された状態から、電圧が非印加状態となって液晶分子が電場Eの影響を脱し、電圧非印加状態における液晶分子の配向に戻るまでの時間を比較する。
第1実施例においては、ノーマリーホワイト型の液晶パネルであるため、電圧が印加状態から非印加状態になるときの応答速度を表すグラフは、このときには液晶パネルは暗い状態から明るい状態に推移するため、グラフ30aである。
第1比較例においては、ノーマリーブラック型の液晶パネルであるため、電圧が印加状態から非印加状態になるときの応答速度を表すグラフは、このときには液晶パネルは明るい状態から暗い状態に推移するため、グラフ31bである。
すなわち、ここではグラフ30aとグラフ31bを比較する。
Using these graphs, in each of the first embodiment and the first cited example, the response speed when the voltage is off, that is, the voltage is once applied, the voltage is not applied, and the liquid crystal molecules are subjected to the electric field E. The time required to get rid of the influence of the above and return to the orientation of the liquid crystal molecules in the state where no voltage is applied is compared.
In the first embodiment, since the liquid crystal panel is a normally white type, the graph showing the response speed when the voltage changes from the applied state to the non-applied state shows that the liquid crystal panel changes from a dark state to a bright state at this time. Therefore, it is a graph 30a.
In the first comparative example, since it is a normally black type liquid crystal panel, the graph showing the response speed when the voltage changes from the applied state to the non-applied state shows that the liquid crystal panel changes from a bright state to a dark state at this time. Therefore, it is a graph 31b.
That is, here, the graph 30a and the graph 31b are compared.

グラフ30aにおいては、応答速度が大きくても150m秒程度であるのに対し、グラフ31bにおいては、600m秒を超える応答速度を示している。すなわち、グラフ30aに相当する第1実施例においては、カイラル剤の作用によって、一旦電圧が印加された状態から、電圧が非印加状態となって液晶分子が電場Eの影響を脱し、電圧非印加状態における液晶分子の配向に戻るまでの時間が低減されていることが確認できた。 In the graph 30a, the response speed is about 150 msec at the highest, whereas in the graph 31b, the response speed exceeds 600 msec. That is, in the first embodiment corresponding to the graph 30a, due to the action of the chiral agent, the voltage is once applied, the voltage is not applied, and the liquid crystal molecules are removed from the influence of the electric field E, and the voltage is not applied. It was confirmed that the time required to return to the orientation of the liquid crystal molecules in the state was reduced.

[他の実施例における応答速度比較]
次に、図32〜34に示される他の実施例及び引用例を用いて、応答速度を比較する。
図32(a)は、第2実施例の説明図である。第2実施例は、図20を用いて説明した上記第9実施形態の構成に基づく液晶パネルである。すなわち、バックライトユニット側の基板にゼロアンカリング配向膜と電極が、他の基板に強アンカリング配向膜が形成され、液晶層にポジティブ型のカイラル剤を含むものである。
また、図32(b)は、第2比較例の説明図である。第2比較例は、第2実施例に比べると、液晶層にカイラル剤が添加されておらず、かつ、各偏光板の透過軸方向と各配向膜の配向方向の各々が第2実施例とは直交するように設けられた液晶パネルである。
[Comparison of response speeds in other examples]
Next, the response speeds are compared using the other examples and cited examples shown in FIGS. 32 to 34.
FIG. 32A is an explanatory diagram of the second embodiment. The second embodiment is a liquid crystal panel based on the configuration of the ninth embodiment described with reference to FIG. 20. That is, a zero anchoring alignment film and electrodes are formed on the substrate on the backlight unit side, a strong anchoring alignment film is formed on the other substrate, and the liquid crystal layer contains a positive chiral agent.
Further, FIG. 32 (b) is an explanatory diagram of the second comparative example. In the second comparative example, as compared with the second embodiment, no chiral agent was added to the liquid crystal layer, and the transmission axis direction of each polarizing plate and the orientation direction of each alignment film were different from those of the second embodiment. Is a liquid crystal panel provided so as to be orthogonal to each other.

図33(a)は、第3実施例の説明図である。第3実施例は、図21を用いて説明した上記第10実施形態の構成に基づく液晶パネルである。すなわち、バックライトユニット側の基板にゼロアンカリング配向膜と電極が、他の基板に強アンカリング配向膜が形成され、液晶層にネガティブ型のカイラル剤を含むものである。
また、図33(b)は、第3比較例の説明図である。第3比較例は、第3実施例に比べると、液晶層にカイラル剤が添加されておらず、かつ、各偏光板の透過軸方向と各配向膜の配向方向の各々が第3実施例とは直交するように設けられた液晶パネルである。
FIG. 33A is an explanatory diagram of the third embodiment. The third embodiment is a liquid crystal panel based on the configuration of the tenth embodiment described with reference to FIG. 21. That is, a zero anchoring alignment film and electrodes are formed on the substrate on the backlight unit side, a strong anchoring alignment film is formed on the other substrate, and the liquid crystal layer contains a negative chiral agent.
Further, FIG. 33 (b) is an explanatory diagram of the third comparative example. In the third comparative example, as compared with the third embodiment, no chiral agent was added to the liquid crystal layer, and the transmission axis direction of each polarizing plate and the orientation direction of each alignment film were the same as those of the third embodiment. Is a liquid crystal panel provided so as to be orthogonal to each other.

図34(a)は、第4実施例の説明図である。第4実施例は、図19を用いて説明した上記第8実施形態の構成に基づく液晶パネルである。すなわち、バックライトユニット側の基板に強アンカリング配向膜と電極が、他の基板にゼロアンカリング配向膜が形成され、液晶層にネガティブ型のカイラル剤を含むものである。
また、図34(b)は、第4比較例の説明図である。第4比較例は、第4実施例に比べると、液晶層にカイラル剤が添加されておらず、かつ、各偏光板の透過軸方向と各配向膜の配向方向の各々が第4実施例とは直交するように設けられた液晶パネルである。
FIG. 34A is an explanatory diagram of the fourth embodiment. The fourth embodiment is a liquid crystal panel based on the configuration of the eighth embodiment described with reference to FIG. That is, a strong anchoring alignment film and electrodes are formed on the substrate on the backlight unit side, a zero anchoring alignment film is formed on the other substrate, and the liquid crystal layer contains a negative chiral agent.
Further, FIG. 34 (b) is an explanatory diagram of the fourth comparative example. In the fourth comparative example, as compared with the fourth embodiment, no chiral agent was added to the liquid crystal layer, and the transmission axis direction of each polarizing plate and the orientation direction of each alignment film were the same as those of the fourth embodiment. Is a liquid crystal panel provided so as to be orthogonal to each other.

各実施例に対しては、ノーマリーホワイト型となるように偏光板が貼り付けられている。また、各比較例に対しては、ノーマリーブラック型となるように偏光板が貼り付けられている。 A polarizing plate is attached to each embodiment so as to be a normally white type. Further, for each comparative example, a polarizing plate is attached so as to be a normally black type.

図35に、第2〜第4実施例と、第2〜第4比較例の、応答速度比較結果を示す。
「応答速度(オン)」の項目は、第2〜第4実施例においては、電圧を印加して、透過率が電圧非印加時の透過率の10%程度まで暗くなる時間である。また、第2〜第4比較例においては、透過率が最大となるように電圧を印加して、透過率が最大透過率の90%に達するまでの時間である。
「応答速度(オフ)」の項目は、第2〜第4実施例においては、上記電圧印加操作の後、電圧の印加を停止して透過率が初期の透過率に戻るまでの時間である。また、第2〜第4比較例においては、透過率が最大になるように電圧を印加した後、電圧の印加を停止して透過率が最大値の10%になるまでの時間である。
FIG. 35 shows the response speed comparison results of the second to fourth examples and the second to fourth comparative examples.
The item of "response speed (ON)" is the time in which the transmittance is darkened to about 10% of the transmittance when the voltage is not applied in the second to fourth embodiments. Further, in the second to fourth comparative examples, it is the time required for the transmittance to reach 90% of the maximum transmittance by applying a voltage so as to maximize the transmittance.
The item of "response speed (off)" is, in the second to fourth embodiments, the time from the voltage application operation until the voltage application is stopped and the transmittance returns to the initial transmittance. Further, in the second to fourth comparative examples, it is the time from applying the voltage so as to maximize the transmittance, and then stopping the application of the voltage until the transmittance reaches 10% of the maximum value.

略同一の構造を備える、第2実施例と第2比較例、第3実施例と第3比較例、及び、第4実施例と第4比較例の、特に応答速度(オフ)を各々比較した。
各々の比較において、実施例においては、比較例に比べると70%以上高速化されたことが確認できた。
The response speeds (off) of the second example and the second comparative example, the third example and the third comparative example, and the fourth example and the fourth comparative example having substantially the same structure were compared. ..
In each comparison, it was confirmed that in the examples, the speed was increased by 70% or more as compared with the comparative examples.

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であればこれから様々な変形及び均等な実施の形態が可能である。
よって、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲で定義される本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形や改良形態も本発明に含まれる。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, various modifications and equal embodiments are possible from now on by a person having ordinary knowledge in the art.
Therefore, the scope of rights of the present invention is not limited to this, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the claims are also included in the present invention.

例えば、上記実施形態では、強アンカリング配向膜16、弱アンカリング配向膜17について、それぞれ具体的な形成方法を例示したが、これに限らない。すなわち、強アンカリング配向膜16と弱アンカリング配向膜17とで、電場Eを付与したときの、液晶分子Lp、Lnの配向方向を矯正する配向強制力が互いに異なるのであれば、強アンカリング配向膜16、弱アンカリング配向膜17は、それぞれ、他のいかなる方法、材料で形成してもよい。 For example, in the above embodiment, specific forming methods for each of the strong anchoring alignment film 16 and the weak anchoring alignment film 17 have been illustrated, but the present invention is not limited to this. That is, if the strong anchoring alignment film 16 and the weak anchoring alignment film 17 have different orientation forcing forces for correcting the orientation directions of the liquid crystal molecules Lp and Ln when the electric field E is applied, the strong anchoring is performed. The alignment film 16 and the weak anchoring alignment film 17 may be formed by any other method or material, respectively.

また、カイラル剤には左巻き螺旋と右巻き螺旋を誘起するものが存在するが、そのいずれを用いても良い。 Further, there are some chiral agents that induce a left-handed spiral and a right-handed spiral, and either of them may be used.

また、上記第1〜第6実施形態では、強アンカリング配向膜16をバックライトユニット12側に配置し、弱アンカリング配向膜17をバックライトユニット12から離間した側に配置したが、これに限らない。上記第9〜第12実施形態のように、強アンカリング配向膜16をバックライトユニット12から離間した側に配置し、弱アンカリング配向膜17をバックライトユニット12側に配置してもよい。 Further, in the first to sixth embodiments, the strong anchoring alignment film 16 is arranged on the backlight unit 12 side, and the weak anchoring alignment film 17 is arranged on the side away from the backlight unit 12. Not exclusively. As in the ninth to twelfth embodiments, the strong anchoring alignment film 16 may be arranged on the side separated from the backlight unit 12, and the weak anchoring alignment film 17 may be arranged on the backlight unit 12 side.

駆動電極層15についても、バックライトユニット12側に限らず、上記第11〜第14実施形態のように、その反対側に配置してもよい。 The drive electrode layer 15 is not limited to the backlight unit 12 side, and may be arranged on the opposite side as in the above 11th to 14th embodiments.

また、第1〜第6実施形態においては、偏光板14Aと偏光板14Bをパラレルニコルに配置し、偏光板14Aの透過軸方向が、電場Eを非印加の状態での液晶分子Lの配向方向を規制するための強アンカリング配向膜16に対する配向処理方向と、一致する場合の例を示したが、偏光板14Aの透過軸方向を、電場Eを非印加の状態での液晶分子Lの配向方向を規制するための強アンカリング配向膜16に対する配向処理方向と、直交させても良い。 Further, in the first to sixth embodiments, the polarizing plate 14A and the polarizing plate 14B are arranged in parallel Nicols, and the transmission axis direction of the polarizing plate 14A is the orientation direction of the liquid crystal molecule L in a state where the electric field E is not applied. Although an example is shown in which the orientation treatment direction with respect to the strong anchoring alignment film 16 for regulating the above is the same as the orientation treatment direction of the polarizing plate 14A, the orientation of the liquid crystal molecule L in the state where the electric field E is not applied in the transmission axis direction of the polarizing plate 14A is shown. It may be orthogonal to the orientation processing direction with respect to the strong anchoring alignment film 16 for regulating the direction.

さらには、上記第1〜第6実施形態では、電圧非印加時に表示が暗く、電圧印加時に明るくなる、いわゆる、ノーマリーブラック型の液晶パネル11について説明を行ったが、これに限らない。上記第7〜第14実施形態のように、液晶パネル11を、電圧非印加時に表示が明るく、電圧印加時に暗くなる、いわゆる、ノーマリーホワイト型の構成としてもよい。 Further, in the first to sixth embodiments, the so-called normally black type liquid crystal panel 11 in which the display becomes dark when the voltage is not applied and becomes bright when the voltage is applied has been described, but the present invention is not limited to this. As in the 7th to 14th embodiments, the liquid crystal panel 11 may have a so-called normally white type structure in which the display is bright when the voltage is not applied and the display is dark when the voltage is applied.

2 ポリマーブラシ
3 ポリマーブラシ層
4 共存部
7 幾何学的凹凸構造
10 液晶ディスプレイ
11 液晶パネル(液晶表示素子)
11f 表面
11r 裏面
12 バックライトユニット
13A 基板(第二の基板)
13B 基板(第一の基板)
14A 偏光板(第二の偏光板)
14B 偏光板(第一の偏光板)
15 駆動電極層
16 強アンカリング配向膜(第二の配向膜)
17 弱アンカリング配向膜(第一の配向膜)
18 液晶層
20 電極線
20a 第一傾斜部
20b 第二傾斜部
21 電極線
E 電場
L 液晶分子
2 Polymer brush 3 Polymer brush layer 4 Coexistence part 7 Geometric uneven structure 10 Liquid crystal display 11 Liquid crystal panel (liquid crystal display element)
11f Front surface 11r Back surface 12 Backlight unit 13A Substrate (second substrate)
13B board (first board)
14A polarizing plate (second polarizing plate)
14B polarizing plate (first polarizing plate)
15 Drive electrode layer 16 Strong anchoring alignment film (second alignment film)
17 Weak anchoring alignment film (first alignment film)
18 Liquid crystal layer 20 Electrode line 20a First inclined portion 20b Second inclined portion 21 Electrode line E Electric field L Liquid crystal molecule

Claims (14)

光を発する光源と、
第一の配向膜が形成された第一の基板と、
前記第一の配向膜との間に間隔を空けて対向配置される第二の配向膜が形成された第二の基板と、
前記第一の配向膜と前記第二の配向膜との間に配置され、液晶分子が駆動されることによって前記光を透過又は遮断する液晶層と、
前記第一の基板および前記第二の基板のいずれか一方に設けられ、前記液晶分子に前記第一の基板および前記第二の基板に沿った方向の電場を印加する駆動電極層と、を備え、
前記液晶層は、
前記電場を印加した状態で、前記第二の配向膜側では、前記液晶分子が予め設定された初期配向方向に配向された状態を維持し、前記第一の配向膜側では、前記液晶分子の配向方向が、前記第二の基板の表面に平行な面内で、初期配向方向から前記電場に応じた方向に変化するとともに、
前記液晶層に、前記液晶分子を前記電場が非印加の状態における初期配向方向に復元させるカイラル剤が添加され、
前記第二の配向膜は、前記液晶層と前記駆動電極層との間に配置され、
前記第二の配向膜の初期配向方向は、前記第二の基板の表面に平行であり、
前記第一の配向膜の初期配向方向は、前記第一の基板の表面に平行であり、前記第二の配向膜の初期配向方向と直交
前記第一の配向膜は、前記電場を印加したときの前記液晶分子の配向方向を前記初期配向方向に拘束する拘束力が、前記第二の配向膜よりも小さく、
前記第一の配向膜は、式(1)で表されるポリマーブラシを含み、
XはH又はCH であり、mは正の整数であり、前記ポリマーブラシのガラス転移温度が−5℃以下であり、
前記第一の基板と前記第一の配向膜との間の固定化膜を更に含み、
前記固定化膜は、式(2)で表されるアルコキシシラン化合物を含み、
はC1〜C3のアルキル基から選ばれ、R はメチル基及びエチル基から選ばれ、Xはハロゲン原子であり、nは3〜10の整数である、液晶表示素子。
Figure 0006925787
Figure 0006925787
A light source that emits light and
The first substrate on which the first alignment film was formed and
A second substrate on which a second alignment film is formed, which is arranged so as to face the first alignment film at intervals.
A liquid crystal layer arranged between the first alignment film and the second alignment film and transmitting or blocking the light by driving liquid crystal molecules.
A drive electrode layer provided on either one of the first substrate and the second substrate and applying an electric field in a direction along the first substrate and the second substrate to the liquid crystal molecules is provided. ,
The liquid crystal layer is
In the state where the electric field is applied, the liquid crystal molecules are maintained in a state of being oriented in the preset initial orientation direction on the second alignment film side, and on the first alignment film side, the liquid crystal molecules of the liquid crystal molecules are maintained. The orientation direction changes from the initial orientation direction to the direction corresponding to the electric field in the plane parallel to the surface of the second substrate, and at the same time.
A chiral agent that restores the liquid crystal molecules to the initial orientation direction in a state where the electric field is not applied is added to the liquid crystal layer.
The second alignment film is arranged between the liquid crystal layer and the driving electrode layer.
The initial orientation direction of the second alignment film is parallel to the surface of the second substrate.
The initial orientation direction of the first alignment film is parallel to the surface of the first substrate and orthogonal to the initial orientation direction of the second alignment film.
The first alignment film has a smaller binding force that constrains the orientation direction of the liquid crystal molecules in the initial orientation direction when an electric field is applied than the second alignment film.
The first alignment film contains a polymer brush represented by the formula (1).
X is H or CH 3 , m is a positive integer, and the glass transition temperature of the polymer brush is −5 ° C. or lower.
Further comprising an immobilization film between the first substrate and the first alignment film,
The immobilized membrane contains an alkoxysilane compound represented by the formula (2) and contains.
A liquid crystal display element in which R 1 is selected from the alkyl groups C1 to C3, R 2 is selected from the methyl group and the ethyl group, X is a halogen atom, and n is an integer of 3 to 10.
Figure 0006925787
Figure 0006925787
前記液晶層は、前記電場が非印加の状態で、前記第二の配向膜側から前記第一の配向膜側に向かって前記液晶分子が螺旋状に配列されている、請求項1に記載の液晶表示素子。 The liquid crystal layer according to claim 1, wherein the liquid crystal molecules are spirally arranged from the second alignment film side toward the first alignment film side in a state where the electric field is not applied. Liquid crystal display element. 前記カイラル剤は、前記電場が非印加の状態で、前記第二の配向膜側における前記液晶分子の初期配向方向に対し、前記第一の配向膜側における前記液晶分子の初期配向方向が90°捻れるように添加されている、請求項1または2に記載の液晶表示素子。 In the chiral agent, the initial orientation direction of the liquid crystal molecules on the first alignment film side is 90 ° with respect to the initial orientation direction of the liquid crystal molecules on the second alignment film side in a state where the electric field is not applied. The liquid crystal display element according to claim 1 or 2, which is added so as to twist. 前記第一の配向膜において前記液晶分子の配向方向を前記初期配向方向に拘束するための配向処理方向と、前記第二の配向膜において前記液晶分子の配向方向を拘束するための配向処理方向とが、互いに直交している、請求項1から3のいずれか一項に記載の液晶表示素子。 An orientation treatment direction for constraining the orientation direction of the liquid crystal molecules in the first alignment film to the initial orientation direction, and an orientation treatment direction for constraining the orientation direction of the liquid crystal molecules in the second alignment film. However, the liquid crystal display element according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid crystal display elements are orthogonal to each other. 電場を非印加の状態における前記第一の配向膜近傍の前記液晶分子の配向方向が、前記カイラル剤の捩れ力によって、決定される請求項1から3のいずれか一項に記載の液晶表示素子。 The liquid crystal display element according to any one of claims 1 to 3, wherein the orientation direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the first alignment film in a state where an electric field is not applied is determined by the twisting force of the chiral agent. .. 前記第一の基板側に設けられた第一の偏光板と、
前記第二の基板側に設けられた第二の偏光板と、をさらに備え、
前記第一の偏光板の透過軸方向と前記第二の偏光板の透過軸方向とが互いに平行とされ、前記第一の偏光板の透過軸方向が、前記第二の配向膜における前記初期配向方向と平行又は直交している請求項1からのいずれか一項に記載の液晶表示素子。
The first polarizing plate provided on the first substrate side and
A second polarizing plate provided on the second substrate side is further provided.
The transmission axis direction of the first polarizing plate and the transmission axis direction of the second polarizing plate are parallel to each other, and the transmission axis direction of the first polarizing plate is the initial orientation in the second alignment film. The liquid crystal display element according to any one of claims 1 to 5 , which is parallel or orthogonal to the direction.
前記第一の基板側に設けられた第一の偏光板と、
前記第二の基板側に設けられた第二の偏光板と、をさらに備え、
前記第一の偏光板の透過軸方向と前記第二の偏光板の透過軸方向とが互いに直交し、前記第一の偏光板の透過軸方向が、前記第二の配向膜における前記初期配向方向と平行又は直交している請求項1からのいずれか一項に記載の液晶表示素子。
The first polarizing plate provided on the first substrate side and
A second polarizing plate provided on the second substrate side is further provided.
The transmission axis direction of the first polarizing plate and the transmission axis direction of the second polarizing plate are orthogonal to each other, and the transmission axis direction of the first polarizing plate is the initial orientation direction of the second alignment film. The liquid crystal display element according to any one of claims 1 to 5 , which is parallel or orthogonal to the liquid crystal display element.
前記電場を印加した状態で、前記第二の配向膜側から前記第一の配向膜側に向けて、前記液晶層の前記初期配向方向に配向された状態に対する前記液晶分子の配向方向の変位角度が漸次大きくなる、請求項1からのいずれか一項に記載の液晶表示素子。 With the electric field applied, the displacement angle of the liquid crystal molecule in the orientation direction with respect to the state in which the liquid crystal layer is oriented in the initial orientation direction from the second alignment film side toward the first alignment film side. The liquid crystal display element according to any one of claims 1 to 7 , wherein the amount of liquid crystal display element gradually increases. 前記第一の配向膜側に位置する前記液晶分子と、前記第二の配向膜側に位置する前記液晶分子とで、所定電圧を印加することによって生成される前記電場による前記液晶分子の前記初期配向方向に配向された状態に対する配向方向の変位角度の差が、0°以上90°以下である、請求項に記載の液晶表示素子。 The initial stage of the liquid crystal molecule due to the electric field generated by applying a predetermined voltage between the liquid crystal molecule located on the first alignment film side and the liquid crystal molecule located on the second alignment film side. The liquid crystal display element according to claim 8 , wherein the difference in the displacement angle in the orientation direction with respect to the state oriented in the orientation direction is 0 ° or more and 90 ° or less. 前記第一の配向膜として、前記第一の基板にポリマーブラシが形成されている、請求項1からのいずれか一項に記載の液晶表示素子。 The liquid crystal display element according to any one of claims 1 to 9 , wherein a polymer brush is formed on the first substrate as the first alignment film. 前記駆動電極層が、前記第一の基板または前記第二の基板面に配置された複数の電極線からなり、
前記電場の非印加時において、前記第二の基板側における前記液晶分子の配向方向が、前記電極線が連続する方向に平行または直交している、請求項1から10のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
The drive electrode layer comprises a plurality of electrode wires arranged on the first substrate or the second substrate surface.
The invention according to any one of claims 1 to 10 , wherein the orientation direction of the liquid crystal molecules on the second substrate side is parallel or orthogonal to the continuous direction of the electrode lines when the electric field is not applied. Liquid crystal display element.
前記駆動電極層が、前記第一の基板または前記第二の基板面に配置された複数の電極線からなり、
前記電場の非印加時において、前記第二の基板側における前記液晶分子の配向方向が、前記電極線が連続する方向に対して傾斜している、請求項1から10のいずれか一項に記載の液晶表示素子。
The drive electrode layer comprises a plurality of electrode wires arranged on the first substrate or the second substrate surface.
The method according to any one of claims 1 to 10 , wherein the orientation direction of the liquid crystal molecules on the second substrate side is inclined with respect to the direction in which the electrode lines are continuous when the electric field is not applied. Liquid crystal display element.
前記液晶分子の誘電率異方性が負である、請求項1から12のいずれか一項に記載の液晶表示素子。 The liquid crystal display element according to any one of claims 1 to 12 , wherein the dielectric anisotropy of the liquid crystal molecule is negative. 前記液晶分子の誘電率異方性が正である、請求項1から12のいずれか一項に記載の液晶表示素子。 The liquid crystal display element according to any one of claims 1 to 12 , wherein the dielectric anisotropy of the liquid crystal molecule is positive.
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