JPH07294933A - Liquid crystal electro-optic element - Google Patents
Liquid crystal electro-optic elementInfo
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- JPH07294933A JPH07294933A JP8504294A JP8504294A JPH07294933A JP H07294933 A JPH07294933 A JP H07294933A JP 8504294 A JP8504294 A JP 8504294A JP 8504294 A JP8504294 A JP 8504294A JP H07294933 A JPH07294933 A JP H07294933A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、カイラルネマティック
液晶を用いたメモリー性を有する液晶電気光学素子に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal electro-optical element having a memory property using a chiral nematic liquid crystal.
【0002】[0002]
【従来の技術】メモリー性を有する液晶電気光学素子の
ひとつとして、特公平1-51818 に開示された方式があ
る。それは、初期状態において180°捩れ構造をとるカ
イラルネマティック液晶を備え、電圧を印加することに
よって一旦フレデリクス転移を生じさせた後の緩和状態
として、前記初期状態とは異なる任意に選択可能な2つ
の配向状態(360°捩れ状態と0°捩れ状態)を持つ、
というものである。この液晶電気光学素子において、表
示のために利用される配向状態は、360°捩れ状態と0
°捩れ状態の二つである。2. Description of the Related Art As one of liquid crystal electro-optical elements having a memory property, there is a system disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-51818. It is equipped with a chiral nematic liquid crystal having a 180 ° twisted structure in the initial state, and has two freely selectable orientations different from the initial state as relaxed states after the Fredericks transition is generated once by applying a voltage. Have states (360 ° twisted state and 0 ° twisted state),
That is. In this liquid crystal electro-optical element, the alignment state used for display is 360 ° twisted state and 0
There are two twisted states.
【0003】それら二つの状態間のスイッチングは、い
ったんフレデリクス転移を生じさせた後にいずれかの状
態へ緩和させる、というものなので、たとえばスーパー
ツイストネマチック液晶に存在するようないわゆる中間
状態は存在しない。そのため、印加電圧を調節すること
によって階調表示を行うことは不可能である。Since the switching between these two states is such that the Freedericksz transition is generated once and then relaxed to either state, there is no so-called intermediate state that exists in, for example, a super twist nematic liquid crystal. Therefore, it is impossible to perform gradation display by adjusting the applied voltage.
【0004】このようなメモリー性をもつ表示素子にお
いて階調表示を行う手段として一般的には、ディザ法
(特開昭62-70815)や時分割階調法(特開昭62-9320)
が用いられるであろう。In general, a dither method (Japanese Patent Laid-Open No. 62-70815) and a time-division gray-scale method (Japanese Patent Laid-Open No. 62-9320) are used as means for displaying gradation in such a display device having a memory property.
Would be used.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、ディザ法では
電圧波形が歪んだり、回路のコストが高くなる、という
欠点がある。なぜなら、ディザ法とは各画素(各ストラ
イプ状電極)を複数のドット(複数のストライプ状電
極)に分割してドット毎に異なる電圧を印加するという
ものであり、複数に分割されたストライプ状電極のうち
最も幅の狭いものの幅は1画素の幅の少なくとも1/2
以下になってしまうため、分割しなかった場合と比較し
て電極の抵抗が大きくなるからである。また、走査電極
をn分割すれば走査側のドライバーの数はn倍になる。However, the dither method has the drawbacks that the voltage waveform is distorted and the cost of the circuit becomes high. This is because the dither method is to divide each pixel (each stripe-shaped electrode) into a plurality of dots (a plurality of stripe-shaped electrodes) and apply a different voltage to each dot. The width of the narrowest one is at least 1/2 the width of one pixel
The reason for this is as follows, and the resistance of the electrode becomes higher than that in the case where no division is made. Further, if the scanning electrode is divided into n, the number of drivers on the scanning side becomes n times.
【0006】次に、時分割階調法というのは、単位時間
当たりに明状態を選択する時間を変えることによって時
間平均的に階調表示する、というものなので、十分早い
速度で走査しなければフリッカーが生じてしまう。ある
いは、フリッカーが生じないようにするためには、走査
線の本数を非常に少なくしなければならず、大容量の表
示には適用できない、という課題がある。Next, the time division gray scale method is to display gray scales on a time average by changing the time for selecting the bright state per unit time, so that scanning must be performed at a sufficiently high speed. Flicker will occur. Alternatively, in order to prevent flicker from occurring, the number of scanning lines must be extremely reduced, which is not applicable to large-capacity display.
【0007】本発明は上記課題を解決するためのもので
あり、その目的とするところは、比較的コストが低く、
大容量の表示にも適した、階調表示が可能なメモリー性
を有する液晶電気光学素子を実現するところにある。The present invention is intended to solve the above problems, and its object is to have a relatively low cost.
There is a realization of a liquid crystal electro-optical element having a memory property and capable of gradation display, which is also suitable for large-capacity display.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
初期状態においてねじれ構造をとるカイラルネマティッ
ク液晶を備え、電圧を印加することによって一旦フレデ
リクス転移を生じさせた後の緩和状態として、前記初期
状態とは異なる任意に選択可能な2つの配向状態を持つ
液晶電気光学素子において、各画素の内部にプレティル
ト角θp(液晶配向膜と接している液晶分子の長軸方向
とガラス基板面とのなす角)が互いに異なる複数の領域
が存在することを特徴とする。The invention according to claim 1 is
A liquid crystal having a chiral nematic liquid crystal having a twisted structure in an initial state and having two arbitrarily selectable alignment states different from the initial state as a relaxation state after the Fredericks transition is generated once by applying a voltage. In the electro-optical element, each pixel has a plurality of regions having different pretilt angles θp (the angle between the major axis direction of the liquid crystal molecules in contact with the liquid crystal alignment film and the glass substrate surface). .
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明に加えて、各画素の内部に液晶層厚が互いに異なる複
数の領域が存在することを特徴とする。In addition to the invention described in claim 1, the invention described in claim 2 is characterized in that a plurality of regions having different liquid crystal layer thicknesses are present inside each pixel.
【0010】[0010]
【作用】請求項1記載の発明では、各画素の内部にプレ
ティルト角θpが互いに異なる複数の領域が存在するた
め、各領域での閾値電圧はそれぞれ異なった値となる。
したがって、印加電圧を段階的に変化させれば、画素を
複数のドットに分割することなく、ディザ法と同じよう
に階調表示を行うことができる。According to the first aspect of the present invention, since a plurality of regions having different pretilt angles θp exist inside each pixel, the threshold voltage in each region has a different value.
Therefore, if the applied voltage is changed stepwise, gradation display can be performed similarly to the dither method without dividing the pixel into a plurality of dots.
【0011】請求項2記載の発明では、請求項1記載の
発明に加えて各画素の内部に液晶層厚が互いに異なる複
数の領域が存在するため、各領域での閾値電圧はθp の
効果だけでなく液晶層厚の効果も受けて、それぞれ異な
る値となる。そのため、θpの効果だけを使った場合と
比較して、各領域間の閾値電圧の差が必要以上に大きく
なることを防ぐことができる。また、θp と液晶層厚の
効果を同時に使えば、θp の効果だけを使った場合と比
較して閾値電圧が異なる領域の数すなわち階調レベル数
を増やすこともできる。According to the second aspect of the present invention, in addition to the first aspect of the present invention, a plurality of regions having different liquid crystal layer thicknesses are present inside each pixel, so that the threshold voltage in each region is only the effect of θp. Not only that, but also due to the effect of the liquid crystal layer thickness, the values become different. Therefore, as compared with the case where only the effect of θp is used, it is possible to prevent the difference in threshold voltage between the regions from becoming larger than necessary. If the effect of θp and the liquid crystal layer thickness are used at the same time, the number of regions having different threshold voltages, that is, the number of gradation levels can be increased as compared with the case of using only the effect of θp.
【0012】[0012]
【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
【0013】(実施例1)本願に係わる液晶電気光学素
子の動作原理を簡単に説明する。ただし、初期状態のね
じれ構造が180゜ツイスト状態である場合について説明
する。まず始めに、リセット期間に比較的大きな電圧パ
ルス(リセットパルス)を印加してフレデリクス転移を
生じさせ、その後適当な遅れ時間(0秒も含む)の後に
続く選択期間に書き込みパルスを印加する。書き込みパ
ルスの絶対値がしきい値よりも小さければ360°ツイス
ト状態(仮に暗状態とする)が選択され、しきい値より
も大きければねじれ角がほぼ0゜のユニフォーム状態
(仮に明状態とする)が選択される。(Embodiment 1) The operation principle of the liquid crystal electro-optical element according to the present application will be briefly described. However, the case where the twist structure in the initial state is a 180 ° twist state will be described. First, a relatively large voltage pulse (reset pulse) is applied in the reset period to cause the Freedericksz transition, and then a write pulse is applied in the selection period following an appropriate delay time (including 0 second). If the absolute value of the write pulse is smaller than the threshold value, the 360 ° twist state (assuming a dark state) is selected, and if the absolute value of the writing pulse is greater than the threshold value, the twist angle is almost 0 ° in a uniform state (a temporary state is assumed to be a bright state). ) Is selected.
【0014】本発明において重要な点は、図3に示した
ように、プレティルト角(θp)によってこの閾値電圧
が大きく影響されるという点にある。図3はユニフォー
ム状態を選択するためのしきい値電圧とθpとの関係を
示す図であるが、この図からわかるように、θpが数度
変化すればしきい値電圧は数Vも変化する。この特徴を
利用すれば電圧変調による階調表示が可能となる。An important point in the present invention is that the threshold voltage is greatly influenced by the pretilt angle (θp) as shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the threshold voltage for selecting the uniform state and θp. As can be seen from this figure, if θp changes by several degrees, the threshold voltage changes by several volts. . By utilizing this feature, gradation display by voltage modulation becomes possible.
【0015】図1は請求項1記載の発明に係わる液晶電
気光学素子の略断面図である。1はガラス基板、2はス
トライプ状の透明電極(ITO)、3は偏光板、4はシ
ール材、5は液晶層、6は絶縁層(SiO2)、7は液
晶配向膜A,8は液晶配向膜Bである。2枚のガラス基
板上にそれぞれ設けられたストライプ状の透明電極が互
いに交差する部分が画素となる。本図は2行×2列に画
素を配置した液晶電気光学素子の略図であるが、実際に
は 480行×640 列に画素を配置した液晶電気光学素子を
作成した。ガラス基板上には、各画素に対して2種類の
液晶配向膜が設けられているが、これはフォトリソグラ
フィーや印刷技術によって作成することができる。ただ
し、各画素内の領域Aと領域Bの面積比は1:1として
描かれているが、その比率は任意である。また、2枚の
ガラス基板ともに絶縁層を設けているが、これも任意で
ある。FIG. 1 is a schematic sectional view of a liquid crystal electro-optical element according to the first aspect of the invention. 1 is a glass substrate, 2 is a striped transparent electrode (ITO), 3 is a polarizing plate, 4 is a sealing material, 5 is a liquid crystal layer, 6 is an insulating layer (SiO 2 ), 7 is a liquid crystal alignment film A, and 8 is a liquid crystal. This is the alignment film B. A pixel is a portion where stripe-shaped transparent electrodes provided on two glass substrates intersect each other. This figure is a schematic view of a liquid crystal electro-optical element in which pixels are arranged in 2 rows × 2 columns, but actually, a liquid crystal electro-optical element in which pixels are arranged in 480 rows × 640 columns was prepared. Two types of liquid crystal alignment films are provided for each pixel on the glass substrate, which can be formed by photolithography or a printing technique. However, the area ratio between the area A and the area B in each pixel is drawn as 1: 1, but the ratio is arbitrary. Although an insulating layer is provided on both of the two glass substrates, this is also optional.
【0016】θp は液晶配向膜の材質によって異なる値
となるため、領域Aと領域Bとではそれぞれのθp が異
なる。そのため、各領域の閾値電圧は図3に従って異な
った値になる。具体的には、液晶配向膜Aと液晶配向膜
Bとして、それぞれ 6.9゜と4.2゜のθpを与える液晶配
向膜材料 SE7111 と SE3140 (いずれも日産化学社製)
を用いた。膜厚はいずれも 150Åである。Since θ p has a different value depending on the material of the liquid crystal alignment film, the regions A and B have different θ p. Therefore, the threshold voltage of each region has a different value according to FIG. Specifically, as liquid crystal alignment film A and liquid crystal alignment film B, liquid crystal alignment film materials SE7111 and SE3140 (both manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) that give θp of 6.9 ° and 4.2 °, respectively.
Was used. The film thickness is 150Å in all cases.
【0017】2枚の基板とも2種類の液晶配向膜を形成
した後にラビング処理を施したが、その方向は上下基板
間で互いに反平行となるようにした。液晶層の厚さは
1.84μm として、いずれの領域においても初期状態の捩
れ角がほぼ 180°になるように、光学活性剤(E.Merck
社製:S811)をネマチック液晶(E.Merck 社製:ZLI-33
29)に適量混合した組成物を液晶材料として用いた。Rubbing treatment was performed after forming two types of liquid crystal alignment films on both substrates, and the directions were made antiparallel to each other between the upper and lower substrates. The thickness of the liquid crystal layer
1.84 μm, the optical activator (E. Merck
Manufactured by: S811 as a nematic liquid crystal (manufactured by E. Merck: ZLI-33)
The composition in which an appropriate amount was mixed with 29) was used as a liquid crystal material.
【0018】図2にこの液晶電気光学素子の駆動電圧波
形の一例を示す。(a)は走査電極に印加される電圧波
形であり、(b)は信号電極に印加される電圧波形であ
る。波高値±Vrの電圧パルスはリセットパルス、波高
値±VSの電圧パルスは選択パルス、また、波高値±Vd
の電圧パルスはON/OFFを選択するためのデータパ
ルスである。信号電極には、選択する状態に応じてVd
が変調されたデータパルスが選択パルスに同期して印加
され、選択期間に液晶層へ印加される書き込みパルスの
波高値VWは±(VS−Vd)となる。本実施例では、tr
=1 msec,td=84μsec,ts=42μsec,Vr=25Vと
した。tS=42μsecであり、走査線数は480本なので、
フレーム周波数は約50Hzとなって、フリッカーは生じな
い。FIG. 2 shows an example of a drive voltage waveform of this liquid crystal electro-optical element. (A) is a voltage waveform applied to the scan electrodes, and (b) is a voltage waveform applied to the signal electrodes. A voltage pulse with a peak value ± Vr is a reset pulse, a voltage pulse with a peak value ± VS is a selection pulse, and a peak value ± Vd
The voltage pulse of is a data pulse for selecting ON / OFF. The signal electrode has Vd depending on the selected state.
Is applied in synchronization with the selection pulse, and the peak value VW of the write pulse applied to the liquid crystal layer during the selection period is ± (VS-Vd). In this embodiment, tr
= 1 msec, td = 84 μsec, ts = 42 μsec, and Vr = 25V. Since tS = 42 μsec and the number of scanning lines is 480,
The frame frequency is about 50Hz, and flicker does not occur.
【0019】領域 A(θp=6.9゜)と領域 B(θp=
4.2゜)でのしきい値電圧はそれぞれ、7.5Vと 9.1Vで
あったので、VS=9.3Vとして、完全な明状態を選択す
るときにはVd=0.0V、中間状態を選択するときにはV
d=1.0V、そして完全な暗状態を選択するときにはVd
=2.0Vとすることによって、3階調表示を実現した。
具体的にはVd=0.0Vのときには二つの領域とも明状態
となり、Vd=1.0Vのときには領域Aのみが明状態とな
り、そしてVd=2.0Vのときには二つの領域とも暗状態
となって中間調が表示された。Region A (θp = 6.9 °) and Region B (θp =
The threshold voltages at 4.2 ° were 7.5 V and 9.1 V, respectively, so that VS = 9.3 V, Vd = 0.0 V when selecting a perfect bright state, and Vd when selecting an intermediate state.
d = 1.0V, and Vd when selecting a completely dark state
= 2.0V realizes 3 gradation display.
Specifically, when Vd = 0.0V, both areas are in a bright state, when Vd = 1.0V, only area A is in a bright state, and when Vd = 2.0V, both areas are in a dark state and halftone is performed. Was displayed.
【0020】上述のような構成によれば画素を複数のド
ットに分割する必要がないため、透明電極の抵抗増加に
よる電圧波形の歪みや、ドライバー数の増加による回路
のコスト増という問題が回避でき、印加電圧を段階的に
変化させることによつて、ディザ法と同じように階調表
示を行うことができる。また、本発明は時分割階調法で
はないため、フリッカーの問題もない。According to the above-mentioned structure, since it is not necessary to divide the pixel into a plurality of dots, it is possible to avoid the problem that the voltage waveform is distorted due to the increase in the resistance of the transparent electrode and the cost of the circuit is increased due to the increase in the number of drivers. By changing the applied voltage stepwise, gradation display can be performed similarly to the dither method. Further, since the present invention is not a time division gradation method, there is no problem of flicker.
【0021】(実施例2)図4は請求項2記載の発明に
係わる液晶電気光学素子に対する1番目の例の略断面図
である。実施例1と異なる点は、2種類の液晶配向膜が
積層されている点である。この場合、領域Aと領域Bと
では液晶層の厚さが異なるため、閾値電圧はθpだけで
なく液晶層厚の差の影響も受ける。図5はしきい値電圧
と液晶層厚との関係を示す図である。この図からわかる
ように、液晶層厚の増加に伴うしきい値電圧の増加量
は、液晶層厚の増加に伴う電場の減少を補償する以上の
ものとなっている。このことは、360°ツイスト状態と
ユニフォーム状態との間の双安定スイッチングが可能と
なる液晶層厚の範囲が限られており、液晶層が薄すぎる
とユニフォーム状態のみの単安定となり、液晶層が厚す
ぎると360°ツイスト状態のみの単安定となる、という
ことに起因している。そのため、液晶層の厚さが数100
Å変化しただけでもしきい値電圧は数ボルトも変化す
る。(Embodiment 2) FIG. 4 is a schematic sectional view of a first example of a liquid crystal electro-optical element according to the invention described in claim 2. The difference from Example 1 is that two types of liquid crystal alignment films are laminated. In this case, since the thickness of the liquid crystal layer is different between the regions A and B, the threshold voltage is affected not only by θp but also by the difference in the liquid crystal layer thickness. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the threshold voltage and the liquid crystal layer thickness. As can be seen from this figure, the increase amount of the threshold voltage with the increase of the liquid crystal layer thickness is more than the compensation of the decrease of the electric field with the increase of the liquid crystal layer thickness. This means that the range of the liquid crystal layer thickness that enables bistable switching between the 360 ° twist state and the uniform state is limited, and if the liquid crystal layer is too thin, it becomes monostable only in the uniform state, and the liquid crystal layer becomes This is due to the fact that if it is too thick, it will be monostable only in the 360 ° twist state. Therefore, the thickness of the liquid crystal layer is several hundreds.
Å Even if it changes, the threshold voltage changes by several volts.
【0022】図4においては領域Aの方が領域Bよりも
液晶層が厚いため、もし各領域でのθp が等しければ領
域Aの方が領域Bよりも閾値電圧は高くなる。また、液
晶配向膜Aとして液晶配向膜Bよりもθpが大きいもの
を使用した場合、液晶層厚が互いに等しければ領域Aの
閾値電圧はθpの効果によって領域Bよりも低くなる。
液晶配向膜の材質やその膜厚・ラビング強度によってθ
pをある程度制御できるとはいっても、θpを望む値に自
由に設定できるわけではないので、液晶層の厚さも領域
によって変化させれば、各領域の閾値電圧をほぼ望む値
に設定することができる。In FIG. 4, since the region A has a thicker liquid crystal layer than the region B, the threshold voltage of the region A is higher than that of the region B if θp in each region is equal. When a liquid crystal alignment film A having a larger θp than that of the liquid crystal alignment film B is used and the liquid crystal layer thicknesses are equal to each other, the threshold voltage of the region A becomes lower than that of the region B due to the effect of θp.
Θ depending on the material of the liquid crystal alignment film, its film thickness, and rubbing strength
Although it is possible to control p to some extent, it is not possible to freely set θp to a desired value.Therefore, if the thickness of the liquid crystal layer is also changed depending on the region, the threshold voltage of each region can be set to a desired value. it can.
【0023】具体的には、本実施例では液晶配向膜Aと
液晶配向膜Bとしてそれぞれ約6.9゜と4.2゜のθpを与
える液晶配向膜材料 SE7111 と SE3140 を用いた。ま
た、液晶配向膜の膜厚はいずれも 150Åとしたので、各
領域間の液晶層厚の差は 0.03μmとなる。ただし、領
域Aでの液晶層厚は 1.84 μmである。領域A(θp=6.
9゜)と領域B(θp=4.2゜)でのしきい値電圧はそれ
ぞれ 7.5Vと 6.9Vであったので、図2に示した駆動
波形においてVS=7.7Vとして、完全な明状態を選択す
るときにはVd=0.0V、中間状態を選択するときにはV
d=0.5V、そして完全な暗状態を選択するときにはVd
=1.0Vとすることによって、3階調表示を実現した。
具体的にはVd=0.0Vのときには二つの領域とも明状態
となり、Vd=0.5Vのときには領域Bのみが明状態とな
り、そしてVd=1.0Vのときには二つの領域とも暗状態
となって中間調が表示された。Specifically, in this embodiment, as the liquid crystal alignment film A and the liquid crystal alignment film B, liquid crystal alignment film materials SE7111 and SE3140 which give θp of about 6.9 ° and 4.2 °, respectively, were used. Further, since the liquid crystal alignment film has a thickness of 150 Å, the liquid crystal layer thickness difference between the regions is 0.03 μm. However, the thickness of the liquid crystal layer in the region A is 1.84 μm. Area A (θp = 6.
Since the threshold voltages in 9 °) and region B (θp = 4.2 °) were 7.5 V and 6.9 V, respectively, in the drive waveform shown in FIG. Vd = 0.0V when selecting, and V when selecting an intermediate state
d = 0.5V, and Vd when selecting a completely dark state
= 1.0V realizes 3 gradation display.
Specifically, when Vd = 0.0V, both areas are in a bright state, when Vd = 0.5V, only area B is in a bright state, and when Vd = 1.0V, both areas are in a dark state and halftone is performed. Was displayed.
【0024】実施例1と同じ種類の液晶配向膜を使用し
たが、実施例1の場合よりもVd の最大値が小さくなっ
ている。それは、液晶層厚の効果を併用したために、領
域Aと領域Bの閾値電圧の差が実施例1の場合よりも小
さくなっているからである。Vd が大きくなれば非選択
期間に印加される電圧の実効値も大きくなるため、選択
した状態の安定性が低下する傾向がある。このことは、
大型の表示体を作成したときなどに、液晶層の厚さや温
度の場所によるムラ、あるいはラビングによる液晶配向
膜表面の傷・ゴミ等による表示不良につながる。したが
って、本実施例のように液晶層厚の効果も併用すれば、
同種の液晶配向膜を用いても選択した状態の安定性をよ
り高くすることができる、という効果がある。The same type of liquid crystal alignment film as in Example 1 was used, but the maximum value of Vd was smaller than that in Example 1. This is because the difference in threshold voltage between the regions A and B is smaller than that in the first embodiment because the effect of the thickness of the liquid crystal layer is used together. As Vd increases, the effective value of the voltage applied during the non-selection period also increases, and the stability of the selected state tends to decrease. This is
When a large-sized display body is created, unevenness due to the thickness of the liquid crystal layer or the location of the temperature, or scratches or dust on the surface of the liquid crystal alignment film due to rubbing may lead to defective display. Therefore, if the effect of the liquid crystal layer thickness is also used as in this embodiment,
Even if the same type of liquid crystal alignment film is used, the stability of the selected state can be further improved.
【0025】ここでは2種類の液晶配向膜を積層するこ
とによって液晶層の厚さに変化を持たせたが、絶縁層や
ガラス基板に段差を形成することによって液晶層の厚さ
に変化を持たせてもよい。Here, the thickness of the liquid crystal layer is changed by laminating two kinds of liquid crystal alignment films, but the thickness of the liquid crystal layer is changed by forming a step in the insulating layer or the glass substrate. You may let me.
【0026】(実施例3)図6は請求項2記載の発明に
係わる液晶電気光学素子に対する2番目の例における1
画素の略図である。図6(a)は斜視図であり、図6
(b)は1個の画素の平面図である。本図においては、
簡略化するために絶縁層と偏光板は図示していない。前
述の実施例では、上基板と下基板にそれぞれ設けた2種
類の液晶配向膜AとBを互いに完全に重ね合わせて、液
晶層が同種の液晶配向膜によって上下に挟持されるよう
にしていたが、本実施例では液晶層が異種の液晶配向膜
によって挟持される領域も形成されるようにしてある。
1個の画素は4つの領域に分割されるが、液晶配向膜の
組み合わせで区別することにすれば、3つの領域に分割
されることになる。そこで、それらの領域を、AA,A
B,BBと呼ぶことにする。領域AAは液晶層が上下と
も液晶配向膜Aによって挟持されている領域であり、領
域ABは液晶配向膜Aと液晶配向膜Bとによって挟持さ
れている領域であり、領域BBは上下とも液晶配向膜B
によって挟持されている領域である。領域ABでの閾値
電圧はは領域AAと領域BBでの閾値の間の値となるた
め、4階調表示を行うことができる。(Embodiment 3) FIG. 6 shows a first example of the second example of the liquid crystal electro-optical element according to the invention described in claim 2.
3 is a schematic diagram of a pixel. FIG. 6A is a perspective view.
(B) is a plan view of one pixel. In this figure,
The insulating layer and the polarizing plate are not shown for simplification. In the above-described embodiment, the two types of liquid crystal alignment films A and B respectively provided on the upper substrate and the lower substrate are completely overlapped with each other so that the liquid crystal layer is vertically sandwiched by the liquid crystal alignment films of the same type. However, in this embodiment, a region in which the liquid crystal layer is sandwiched by different kinds of liquid crystal alignment films is also formed.
One pixel is divided into four regions, but if it is distinguished by a combination of liquid crystal alignment films, it is divided into three regions. Therefore, these areas are set to AA, A
Let us call them B and BB. The region AA is a region in which the liquid crystal layer is sandwiched between the liquid crystal alignment film A in the upper and lower sides, the region AB is a region in which it is sandwiched between the liquid crystal alignment film A and the liquid crystal alignment film B, and the region BB is in the liquid crystal alignment both in the upper and lower directions. Membrane B
It is the area sandwiched by. Since the threshold voltage in the region AB is a value between the thresholds in the regions AA and BB, 4-gradation display can be performed.
【0027】液晶配向膜Aと液晶配向膜Bとして、それ
ぞれ約6.9゜と4.2゜のθpを与える液晶配向膜材料 SE71
11 と SE3140 を用いて、液晶層の厚さを 1.84 μmとし
たところ、領域AA,AB,BBでの閾値電圧はそれぞ
れ、7.5V,8.2V,9.1Vであった。そこで、図2に示
した駆動波形においてVS=9.3Vとして、Vdを 0.0
V, 0.6V,1.4Vと2.0Vの4種類の中から選ぶことに
よって4階調表示を実現した。具体的には、Vd=0.0V
のときには総ての領域が明状態(レベル1)となり、V
d=0.6Vのときには領域BBのみが暗状態(レベル2)
となり、Vd=1.4Vのときには領域BBと領域ABが暗
状態(レベル3)となり、Vd=2.0Vのときには総ての
領域が暗状態(レベル4)となった。As the liquid crystal alignment film A and the liquid crystal alignment film B, a liquid crystal alignment film material SE71 which gives θp of about 6.9 ° and 4.2 °, respectively.
When 11 and SE3140 were used and the thickness of the liquid crystal layer was set to 1.84 μm, the threshold voltages in the regions AA, AB, and BB were 7.5 V, 8.2 V, and 9.1 V, respectively. Therefore, in the drive waveform shown in FIG. 2, VS = 9.3V and Vd is 0.0
4 gradation display was realized by selecting from 4 types of V, 0.6V, 1.4V and 2.0V. Specifically, Vd = 0.0V
, All areas are in the bright state (level 1), and V
When d = 0.6V, only area BB is in dark state (level 2)
When Vd = 1.4V, the regions BB and AB are in the dark state (level 3), and when Vd = 2.0V, all the regions are in the dark state (level 4).
【0028】このようにθp と液晶層厚の効果を同時に
使えば、θp の効果だけを使った場合(実施例1)と比
較して階調レベル数を増やすことができる。By simultaneously using the effect of θp and the liquid crystal layer thickness as described above, the number of gradation levels can be increased as compared with the case of using only the effect of θp (Example 1).
【0029】(実施例4)図7は請求項2記載の発明に
係わる液晶電気光学素子に対する3番目の例における1
画素の略断面図と略平面図である。本図においても簡略
化するために絶縁層と偏光板は図示していない。実施例
3との違いは、1個の画素が3つの領域(AA,AB,
BB)に3等分されているという点である。そのため、
明るさの点でも等分割された4階調表示が可能である。(Embodiment 4) FIG. 7 shows a first example of the third example of the liquid crystal electro-optical element according to the invention described in claim 2.
It is a schematic sectional view and a schematic plan view of a pixel. Also in this figure, the insulating layer and the polarizing plate are not shown for simplification. The difference from the third embodiment is that one pixel has three areas (AA, AB,
It is divided into three equal parts in BB). for that reason,
Even in terms of brightness, it is possible to display four gradations equally divided.
【0030】液晶配向膜Aと液晶配向膜Bとして、実施
例3と同種のものを使用したので、実施例3と同一駆動
条件によって等分割の4階調表示が実現された。Since the same kind of liquid crystal alignment film A and liquid crystal alignment film B as in Example 3 were used, equal gradation four-gradation display was realized under the same driving conditions as in Example 3.
【0031】(実施例5)図8は請求項2記載の発明に
係わる液晶電気光学素子に対する4番目の例における1
画素の略図である。図8(a)は斜視図であり、図8
(b)は平面図である。本図においても、簡略化するた
めに絶縁層と偏光板は図示していない。ここでは、2種
類の液晶配向膜が積層されており、かつ、液晶層が異種
の液晶配向膜によって挟持される領域も形成されるよう
になっている。さらに、上下基板それぞれに設けられて
いる液晶配向膜Bの膜厚は互いに異なっている。平面的
にみれば、1個の画素は4つの領域AA,BA,AB,
BBに分割される。領域AA,BA,AB,BBはそれ
ぞれ、液晶層を上下に挟んでいる液晶配向膜がそれぞれ
AとA,BとA,AとB,BとBであるような領域であ
る。(Embodiment 5) FIG. 8 is a view showing a liquid crystal electro-optical device according to a second embodiment of the present invention in the fourth example.
3 is a schematic diagram of a pixel. 8A is a perspective view, and FIG.
(B) is a plan view. Also in this figure, the insulating layer and the polarizing plate are not shown for simplification. Here, two kinds of liquid crystal alignment films are laminated, and a region where the liquid crystal layer is sandwiched by different kinds of liquid crystal alignment films is also formed. Further, the film thicknesses of the liquid crystal alignment films B provided on the upper and lower substrates are different from each other. In a plan view, one pixel has four areas AA, BA, AB,
It is divided into BB. Regions AA, BA, AB, and BB are regions in which the liquid crystal alignment films sandwiching the liquid crystal layer vertically are A and A, B and A, A and B, and B and B, respectively.
【0032】領域AAでの液晶層厚をdAAとし、上下基
板に設けた液晶配向膜Bの膜厚をそれぞれdBUとdBLで
表せば、領域BA,AB,BBの液晶層厚dBA,dAB,
dBBはそれぞれ、dBA=dAA−dBU,dAB=dAA−dB
L,dBB=dAA−(dBU+dBL)となる。そこで、dBU
≠dBLとしておけば、4つの領域の液晶層厚は全て異な
った値となる。また、図8(b)中のx:yの表示は、
(上基板上でのθp):(下基板上でのθp)を表してい
る。一般に、液晶配向膜の膜厚が異なればθpも異なる
ため、液晶配向膜Bの膜厚が上下間で異なっている本実
施例では、上下のθpの組み合わせが全く同じ領域はな
い。したがって、本実施例では4つの領域全てが異なる
閾値電圧を持つため、5レベルの階調表示が実現され
る。If the liquid crystal layer thickness in the region AA is dAA and the film thicknesses of the liquid crystal alignment film B provided on the upper and lower substrates are respectively represented by dBU and dBL, the liquid crystal layer thicknesses dBA, dAB in the regions BA, AB, BB,
dBB is dBA = dAA-dBU and dAB = dAA-dB, respectively.
L, dBB = dAA- (dBU + dBL). Therefore, dBU
If ≠ dBL, the liquid crystal layer thicknesses of the four regions have different values. Further, the display of x: y in FIG.
(Θp on upper substrate): (θp on lower substrate) is shown. In general, since θp is different when the film thickness of the liquid crystal alignment film is different, in the present embodiment in which the film thickness of the liquid crystal alignment film B is different between the upper and lower sides, there is no region in which the upper and lower θp combinations are completely the same. Therefore, in this embodiment, all four regions have different threshold voltages, so that five-level gradation display is realized.
【0033】液晶配向膜Aと液晶配向膜Bとしてそれぞ
れSE3140 と SE7111 を用いた。液晶配向膜Aの膜厚は
150Åとして、dBU=80Å、dBL=160Åとしたので、各
領域でのθpの組み合わせは図8(b)に示したように
なった。また、dAA=1.84μmとしたので、dBA=1.832
μm,dAB=1.824μm,dBB=1.816μm である。SE3140 and SE7111 were used as the liquid crystal alignment film A and the liquid crystal alignment film B, respectively. The thickness of the liquid crystal alignment film A is
Since dBU = 80Å and dBL = 160Å as 150Å, the combination of θp in each region is as shown in FIG. 8 (b). Also, since dAA = 1.84 μm, dBA = 1.832
μm, dAB = 1.824 μm, and dBB = 1.816 μm.
【0034】領域AA,BA,AB,BBにおける閾値
電圧はそれぞれ、9.1V,7.9V,7.1V,5.9Vであった
ので、VS=7.5Vとして、Vd を -1.8V,-1.0V,0.0
V,1.0V と1.8Vの5種類の中から選ぶことによって
5階調表示を実現した。具体的には、Vd= -1.8Vのと
きには総ての領域が明状態(レベル1)となり、Vd=
-1.0Vのときには領域AAのみが暗状態(レベル2)と
なり、Vd=0.0Vのときには領域AAと領域BAが暗状
態(レベル3)となり、Vd=1.0Vのときには領域A
A,BAとABが暗状態(レベル4)となり、Vd=1.8
Vのときには総ての領域が暗状態(レベル5)となっ
た。The threshold voltages in the regions AA, BA, AB and BB were 9.1V, 7.9V, 7.1V and 5.9V, respectively, so that Vs is -1.8V, -1.0V, 0.0 with VS = 7.5V.
By selecting from 5 types of V, 1.0V and 1.8V, 5 gradation display was realized. Specifically, when Vd = -1.8V, all areas are in the bright state (level 1), and Vd =
When -1.0V, only area AA is in the dark state (level 2), when Vd = 0.0V, area AA and area BA are in the dark state (level 3), and when Vd = 1.0V, area A
A, BA and AB are in a dark state (level 4), Vd = 1.8
At V, all areas were in the dark state (level 5).
【0035】本実施例では、2種類の液晶配向膜を積層
することによって上下液晶配向膜の組み合わせ毎に液晶
層厚に変化を持たせたが、絶縁層・透明電極あるいはガ
ラス基板にも段差を設けて液晶層厚に変化を持たせるよ
うにすれば、各液晶配向膜の組み合わせ領域内でも液晶
層厚に変化を持たせることができる。たとえば、図9に
示したように、絶縁層にも段差を設けたガラス基板を図
8(a)に示した液晶電気光学素子の下側ガラス基板と
置き換えれば、領域AAと領域BAはいずれも、液晶層
厚が異なる2つの領域にさらに分割される。1個の画素
は計6個の領域に分割されることになるので、7レベル
の階調表示が可能となる。さらに、上側ガラス基板も図
9に示したガラス基板で置き換えれば、10レベルの階調
表示が可能となる。In this embodiment, the liquid crystal layer thickness is changed for each combination of the upper and lower liquid crystal alignment films by stacking two kinds of liquid crystal alignment films, but there is a step difference in the insulating layer / transparent electrode or the glass substrate. If the liquid crystal layer is provided so as to have a change in thickness, the liquid crystal layer can have a change in thickness even in the combined region of the liquid crystal alignment films. For example, as shown in FIG. 9, if the glass substrate provided with a step in the insulating layer is replaced with the lower glass substrate of the liquid crystal electro-optical element shown in FIG. 8A, both the area AA and the area BA are formed. , And is further divided into two regions having different liquid crystal layer thicknesses. Since one pixel is divided into a total of 6 areas, 7-level gradation display is possible. Furthermore, if the upper glass substrate is also replaced with the glass substrate shown in FIG. 9, gray scale display of 10 levels becomes possible.
【0036】上述した全ての実施例では2種類の液晶配
向膜を使用したが、両方とも同じ強さでラビングしてお
り、液晶配向膜の材質の違いによってθp に変化を持た
せた。しかし、θp は液晶配向膜の焼成温度やラビング
強度によっても変化するので、1種類の液晶配向膜を用
いて、それらを調整することによってθp が異なる領域
を作ってもよい。たとえば液晶配向膜の焼成温度を領域
によって変える手段としては、最初に高温で焼成した液
晶配向膜を作成しておき、次に低温で焼成する液晶配向
膜を部分的に製膜する、という方法がある。また、領域
によってラビング強度を変化させる手段としては、マス
クをかぶせて領域によって異なるラビング強度でラビン
グする、という方法がある。いずれにしても、1個の画
素をθpの異なる複数の領域に分割できればよいわけで
あり、その手段は問わない。In all of the above-mentioned examples, two kinds of liquid crystal alignment films were used, but both were rubbed with the same strength, and θp was changed depending on the material of the liquid crystal alignment film. However, since θp varies depending on the baking temperature and the rubbing strength of the liquid crystal alignment film, one type of liquid crystal alignment film may be used to adjust these to form regions having different θp. For example, as a means of changing the baking temperature of the liquid crystal alignment film depending on the region, a method of first preparing a liquid crystal alignment film that is baked at high temperature and then partially forming a liquid crystal alignment film that is baked at low temperature is used. is there. As a means for changing the rubbing intensity depending on the region, there is a method of covering with a mask and rubbing with different rubbing intensity depending on the region. In any case, it suffices that one pixel can be divided into a plurality of regions having different θp, and any means therefor does not matter.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、比較
的コストが低く、フリッカーが生じないため大容量の表
示にも適した、階調表示が可能なメモリー性を有する液
晶電気光学素子を実現できる。本発明は、表示デバイス
だけでなく、プリンタ−ヘッドなどの光シャッター等に
も適用できる。As described above, according to the present invention, a liquid crystal electro-optical element having a memory property, which has a relatively low cost and does not cause flicker, is suitable for a large-capacity display and is capable of gradation display. Can be realized. The present invention can be applied not only to a display device but also to an optical shutter such as a printer-head.
【図1】本発明による液晶電気光学素子を表す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a liquid crystal electro-optical element according to the present invention.
【図2】本発明に関わる液晶電気光学素子の駆動波形を
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing drive waveforms of a liquid crystal electro-optical element according to the present invention.
【図3】本発明に関わる液晶電気光学素子のしきい値電
圧とプレティルト角との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a threshold voltage and a pretilt angle of a liquid crystal electro-optical element according to the present invention.
【図4】本発明実施例2で用いた液晶電気光学素子の断
面図である。FIG. 4 is a sectional view of a liquid crystal electro-optical element used in Example 2 of the present invention.
【図5】本発明に関わる液晶電気光学素子のしきい値電
圧と液晶層厚との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the threshold voltage and the liquid crystal layer thickness of the liquid crystal electro-optical element according to the present invention.
【図6】本発明実施例3で用いた液晶電気光学素子を表
す図である。FIG. 6 is a diagram showing a liquid crystal electro-optical element used in Example 3 of the present invention.
【図7】本発明実施例4で用いた液晶電気光学素子を表
す図である。FIG. 7 is a diagram showing a liquid crystal electro-optical element used in Example 4 of the present invention.
【図8】本発明実施例5で用いた液晶電気光学素子を表
す図である。FIG. 8 is a diagram showing a liquid crystal electro-optical element used in Example 5 of the present invention.
【図9】本発明に係わる液晶電気光学素子で用いられる
ガラス基板の一例を表す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of a glass substrate used in the liquid crystal electro-optical element according to the present invention.
1・・・・ガラス基板 2・・・・透明電極 3・・・・偏光板 4・・・・シール材 5・・・・液晶層 6・・・・絶縁層 7・・・・液晶配向膜A 8・・・・液晶配向膜B 1 ... Glass substrate 2 ... Transparent electrode 3 ... Polarizing plate 4 ... Seal material 5 ... Liquid crystal layer 6 ... Insulating layer 7 ... Liquid crystal alignment film A 8 ... Liquid crystal alignment film B
Claims (2)
ラルネマティック液晶を備え、電圧を印加することによ
って一旦フレデリクス転移を生じさせた後の緩和状態と
して、前記初期状態とは異なる任意に選択可能な2つの
配向状態を持つ液晶電気光学素子において、各画素の内
部にプレティルト角が互いに異なる複数の領域が存在す
ることを特徴とする液晶電気光学素子。1. A chiral nematic liquid crystal having a twisted structure in an initial state is provided, and two arbitrarily selectable different from the initial state are provided as a relaxation state after the Fredericks' transition is generated once by applying a voltage. A liquid crystal electro-optical element having an alignment state, wherein each pixel has a plurality of regions having different pretilt angles.
ラルネマティック液晶を備え、電圧を印加することによ
って一旦フレデリクス転移を生じさせた後の緩和状態と
して、前記初期状態とは異なる任意に選択可能な2つの
配向状態を持つ液晶電気光学素子において、各画素の内
部にプレティルト角が互いに異なる複数の領域が存在
し、かつ、各画素の内部に液晶層厚が互いに異なる複数
の領域が存在することを特徴とする液晶電気光学素子。2. A chiral nematic liquid crystal having a twisted structure in an initial state is provided, and two arbitrarily selectable different from the initial state are set as a relaxed state after the Fredericks transition is generated once by applying a voltage. In the liquid crystal electro-optical element having an alignment state, each pixel has a plurality of regions having different pretilt angles, and each pixel has a plurality of regions having different liquid crystal layer thicknesses. Liquid crystal electro-optical element that can
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8504294A JPH07294933A (en) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | Liquid crystal electro-optic element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8504294A JPH07294933A (en) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | Liquid crystal electro-optic element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07294933A true JPH07294933A (en) | 1995-11-10 |
Family
ID=13847635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8504294A Pending JPH07294933A (en) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | Liquid crystal electro-optic element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07294933A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6061042A (en) * | 1997-02-06 | 2000-05-09 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid crystal display device |
JP2005501295A (en) * | 2001-08-29 | 2005-01-13 | ネモプティック | Bistable nematic liquid crystal display device with improved optical mask |
-
1994
- 1994-04-22 JP JP8504294A patent/JPH07294933A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6061042A (en) * | 1997-02-06 | 2000-05-09 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid crystal display device |
JP2005501295A (en) * | 2001-08-29 | 2005-01-13 | ネモプティック | Bistable nematic liquid crystal display device with improved optical mask |
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