JPH09152631A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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Publication number
JPH09152631A
JPH09152631A JP31276295A JP31276295A JPH09152631A JP H09152631 A JPH09152631 A JP H09152631A JP 31276295 A JP31276295 A JP 31276295A JP 31276295 A JP31276295 A JP 31276295A JP H09152631 A JPH09152631 A JP H09152631A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
state
voltage
metastable
display device
Prior art date
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Pending
Application number
JP31276295A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomonori Korishima
友紀 郡島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP31276295A priority Critical patent/JPH09152631A/en
Publication of JPH09152631A publication Critical patent/JPH09152631A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make driving by a simple matrix driving system possible by incorporating monomers into liquid crystals, selecting an unstable metastable state of the two metastable states in the relaxation state after voltage impression and potopolymerizing or thermally polymerizing the monomers. SOLUTION: A liquid crystal layer contg. the monomers and chiral nematic liquid crystals is formed between a pair of transparent electrode substrates 5 provided with liquid crystal oriented films 2. The chiral nematic liquid crystals have a twisted structure of a twist angle ϕ in an initial state. The monomers are incorporated at 1 to 5wt.% to the total weight of the liquid crystal layer. The voltage at which Frederick's transition occurs in the initial state is applied on the liquid crystal layer and the unstabler metastable state of the two different metastable states in the relaxation state after this voltage impression is selected. The monomers are polymerized in this state to form a high polymer. The liquid crystal layer contg. the high polymer and the chiral nematic liquid crystals is held between the transparent electrode substrates 5, by which this liquid crystal display device is constituted.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、カイラルネマティ
ック液晶を用いた液晶表示装置に関し、特に大きな準安
定性を利用して単純マトリクス駆動される高分子を含む
液晶表示装置およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device using a chiral nematic liquid crystal, and more particularly to a liquid crystal display device containing a polymer that is driven in a simple matrix by utilizing large metastability, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置として、いわゆるスーパー
ツイステッドネマチック(STN)モードや薄膜トラン
ジスター(TFT)駆動のツイステッドネマチック(T
N)モードの液晶表示素子が開発され、例えば、ワープ
ロやパソコンの表示部品として用いられている。
2. Description of the Related Art As a liquid crystal display device, a so-called super twisted nematic (STN) mode or a twisted nematic (T) driven by a thin film transistor (TFT) is used.
N) mode liquid crystal display devices have been developed and are used as display parts for word processors and personal computers, for example.

【0003】これらの液晶表示素子はメモリー効果を持
たないため、電圧平均化法による単純マトリクス駆動法
または各画素にアクティブ素子を設けたアクティブマト
リクス駆動法によって駆動される。
Since these liquid crystal display elements do not have a memory effect, they are driven by a simple matrix driving method by a voltage averaging method or an active matrix driving method in which an active element is provided in each pixel.

【0004】この他に、表面安定化強誘電液晶反強誘電
液晶など双安定性スイッチングを用いた液晶表示方式が
提案されている。さらに、特開平6−230751号公
報(従来例1)には双安定コレステリックの準安定状態
間の駆動の原理とその単純マトリクス駆動方式への応用
技術が示されている。
In addition to this, liquid crystal display systems using bistable switching, such as surface-stabilized ferroelectric liquid crystals and anti-ferroelectric liquid crystals, have been proposed. Further, Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-230751 (Prior Art 1) discloses a driving principle between metastable states of a bistable cholesteric and its application technology to a simple matrix driving system.

【0005】特に、従来例1にはセル厚2μm以下の装
置で双安定コレステリックの準安定状態間の駆動の単純
マトリクスが示されている。この従来例1は、高速応答
性と広い視野角を得ることを図るものである。また、E
P−0613115A2(従来例2)には、遅延時間を
含む駆動波形の改良技術が開示されている。
Particularly, in Conventional Example 1, a simple matrix for driving between bistable cholesteric metastable states in a device having a cell thickness of 2 μm or less is shown. The conventional example 1 is intended to obtain a high-speed response and a wide viewing angle. Also, E
P-0613115A2 (conventional example 2) discloses a technique for improving a drive waveform including a delay time.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には次のような問題がある。TN型液晶を電圧平
均化法によって駆動する場合、従来例1にも記載されて
いるように、走査線の本数をN本とすれば、オン状態を
選択するための電圧Vオンとオフ状態を選択するための
電圧Vオフの比は次の式(1)で与えられる。
However, the above prior art has the following problems. When the TN type liquid crystal is driven by the voltage averaging method, as described in Conventional Example 1, if the number of scanning lines is N, the voltage V ON and OFF for selecting the ON state can be set. The ratio of the voltage Voff for selection is given by the following equation (1).

【0007】[0007]

【数1】 (Equation 1)

【0008】この式から、Nが大きくなるにしたがって
Vオン/Vオフは1に近づくため、コントラスト比は低
下することが理解できる。現在の液晶の電気光学特性や
駆動パルスの遅延等を考慮するとNの上限は500程度
となる。したがって、より高密度な表示が必要となる表
示装置に用いることは困難となる。また、表示特性の視
覚依存性があって、さらにオンオフへのスイッチング時
間が長いという欠点がある。
From this equation, it can be understood that the contrast ratio decreases as VON / VOFF approaches 1 as N increases. Considering current electro-optical characteristics of liquid crystal, delay of driving pulse, etc., the upper limit of N is about 500. Therefore, it is difficult to use it in a display device that requires higher density display. In addition, there is a drawback that the display characteristics have visual dependency and the switching time to turn on and off is long.

【0009】双安定性もしくは複数の安定状態を有する
動作モードに関しては、それらの状態間を適当な電圧パ
ルスで選択的にスイッチングできれば走査線数の多い高
精細表示にも適用できる。しかしながら、この場合にも
それぞれに特有の問題点を残している。
Regarding an operation mode having bistability or a plurality of stable states, if it is possible to selectively switch between these states by an appropriate voltage pulse, it can be applied to a high-definition display having a large number of scanning lines. However, even in this case, there still remain problems peculiar to each.

【0010】例えば従来例1にはセル厚2μm以下の装
置で双安定コレステリックの準安定状態間の駆動の単純
マトリクスが示されている。しかしながら液晶物性が温
度変化によって大幅に変わるため広い温度範囲で準安定
状態間駆動を行うことは困難である。これに対処するた
め、従来例2の技術を用いることがあげられるが、依然
として温度変化に対する許容幅は充分広いものとはなっ
ていない。
For example, in Conventional Example 1, a simple matrix for driving between bistable cholesteric metastable states in a device having a cell thickness of 2 μm or less is shown. However, it is difficult to drive between metastable states in a wide temperature range because the physical properties of the liquid crystal change greatly depending on the temperature change. In order to deal with this, it is possible to use the technique of Conventional Example 2, but the allowable range for temperature change is not yet wide enough.

【0011】また、双安定性あるいは複数の安定性を有
する動作モードでは、表示に使用する安定状態がエネル
ギー的に充分安定でない場合が多いため、任意の準安定
状態間の駆動を安定的に行うことが不可能となる場合が
多い。
In an operation mode having bistability or a plurality of stability, the stable state used for display is often not sufficiently stable in terms of energy, so that driving between arbitrary metastable states is stably performed. Often impossible.

【0012】本発明は上記課題を解決するものであり、
その目的は、単純マトリクス駆動法によって駆動できる
高品位な高精細液晶表示装置を提供する。
The present invention solves the above-mentioned problems.
The object is to provide a high-quality, high-definition liquid crystal display device that can be driven by a simple matrix driving method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、液晶配向膜が設けられた一対の透明電
極基板が備えられ、該透明電極基板間にモノマーとカイ
ラルネマティック液晶を含む液晶層が形成され、カイラ
ルネマティック液晶は初期状態においてねじれ角φのね
じれ構造を備え、前記モノマーは液晶層の全重量に対し
て1〜5重量%とされ、初期状態でフレデリクス転移を
生じさせる電圧を印加し、この電圧印加後の緩和状態に
おける2つの異なる準安定状態のうちのより不安定な準
安定状態を選択し、この状態において前記モノマーを重
合させて高分子を形成し、該透明電極基板間に高分子と
カイラルネマティック液晶を含む液晶層が挟持されてな
る液晶表示装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a pair of transparent electrode substrates provided with a liquid crystal alignment film, and a liquid crystal containing a monomer and a chiral nematic liquid crystal between the transparent electrode substrates. A layer is formed, the chiral nematic liquid crystal has a twisted structure with a twist angle φ in the initial state, and the monomer is 1 to 5 wt% with respect to the total weight of the liquid crystal layer, and the voltage that causes the Frederickss transition in the initial state is A more unstable metastable state is selected from two different metastable states in the relaxed state after application of this voltage, and in this state, the monomer is polymerized to form a polymer, and the transparent electrode substrate Provided is a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer containing a polymer and a chiral nematic liquid crystal is sandwiched therebetween.

【0014】ここで、モノマーとは重合可能な官能基を
分子内に1個以上有する化合物ないしそれらの混合物で
ある。重合可能な官能基を分子内に1個有するモノマー
と重合可能な官能基を分子内に2個以上有するモノマー
の混合物であってもよい。ただし、高分子が液晶中に実
質的に溶解しないためには、重合可能な官能基を分子内
に2個以上有するモノマーの使用が好ましく、その含量
は全モノマーに対して重量で15重量%以上であること
が好ましい。
Here, the monomer is a compound having one or more polymerizable functional groups in the molecule or a mixture thereof. It may be a mixture of a monomer having one polymerizable functional group in the molecule and a monomer having two or more polymerizable functional groups in the molecule. However, in order that the polymer is not substantially dissolved in the liquid crystal, it is preferable to use a monomer having two or more polymerizable functional groups in the molecule, the content of which is 15% by weight or more based on the total weight of the monomers. Is preferred.

【0015】まず、液晶とモノマーの混合物に螺旋ピッ
チを調整するための光学活性物質と重合開始剤を加えて
作成したカイラルネマチック液晶を用意する。これを一
対の透明電極基板に施したラビング処理した液晶セルに
注入する。
First, a chiral nematic liquid crystal prepared by adding an optically active substance for adjusting the helical pitch and a polymerization initiator to a mixture of liquid crystal and a monomer is prepared. This is injected into a rubbing-treated liquid crystal cell which is formed on a pair of transparent electrode substrates.

【0016】高分子の量は、液晶層の全重量に対して重
量割合で1〜5重量%程度であることが好ましい。量が
1重量%未満であると高分子による準安定状態安定化効
果が充分ではなく、5重量%を超えると、高分子の存在
による光散乱が増えるため好ましくない。光散乱量は高
分子の屈折率にも依存するが、電圧非印加時のヘーズ値
で2%以下に抑えられていることが好ましい。
The amount of the polymer is preferably about 1 to 5% by weight with respect to the total weight of the liquid crystal layer. If the amount is less than 1% by weight, the effect of stabilizing the metastable state by the polymer is not sufficient, and if it exceeds 5% by weight, light scattering due to the presence of the polymer increases, which is not preferable. Although the amount of light scattering depends on the refractive index of the polymer, it is preferable that the haze value when no voltage is applied is suppressed to 2% or less.

【0017】高分子を形成するための重合反応は連鎖重
合、重付加などであることが好ましい。一方、重縮合な
ど水などの揮発物が重合中に発生する反応や、液晶特性
に悪影響を与える副生物を発生する反応は好ましくな
い。素子に空隙が発生するおそれや、液晶特性を劣化さ
せるおそれがあるためである。
The polymerization reaction for forming the polymer is preferably chain polymerization, polyaddition or the like. On the other hand, a reaction such as polycondensation in which a volatile substance such as water is generated during the polymerization or a reaction in which a by-product which adversely affects liquid crystal properties is generated is not preferable. This is because there is a possibility that voids may be generated in the element or the liquid crystal characteristics may be deteriorated.

【0018】特に、光硬化性モノマーを用いれば、熱に
よる影響を受けず、短時間で固化させることができるた
め好ましい。この場合は、通常0.1〜10mJ/cm
2 程度の紫外線を照射することにより重合反応を行うこ
とができる。
It is particularly preferable to use a photocurable monomer because it can be solidified in a short time without being affected by heat. In this case, usually 0.1 to 10 mJ / cm
The polymerization reaction can be carried out by irradiating about 2 ultraviolet rays.

【0019】重合可能な官能基を分子内に1個以上有す
るモノマーの代表例を以下に述べる。第1の群は、化1
で示されるアクリル酸類のジエステルである。ここで、
Xは水素原子、フッ素原子またはメチル基である。Aは
ジオールの残基を示している。第1の群は一般にアクリ
ルオリゴマーと称される分子量が500〜数万の化合物
も包含する。
Representative examples of monomers having one or more polymerizable functional groups in the molecule are described below. The first group is
Is a diester of acrylic acid. here,
X is a hydrogen atom, a fluorine atom or a methyl group. A represents a residue of diol. The first group also includes compounds generally referred to as acrylic oligomers having a molecular weight of 500 to tens of thousands.

【0020】[0020]

【化1】 Embedded image

【0021】第2の群は、化2で示されるアクリル酸類
のモノエステルである。ここで、Xは水素原子、フッ素
原子またはメチル基である。Bはモノオールの残基を示
している。
The second group is the monoesters of acrylic acids represented by Chemical Formula 2. Here, X is a hydrogen atom, a fluorine atom or a methyl group. B indicates the residue of monool.

【0022】[0022]

【化2】 Embedded image

【0023】重合性を示すモノマーとしては、液晶性を
有するモノマーを含むものであることが好ましい。こう
することにより、混合溶液ともとの液晶との間のクリヤ
リングポイントの変化が小さくなり、ひいては、螺旋ピ
ッチの変化も少なくなるからである。例えば、液晶性を
示すモノマーとして、4−シアノ−アクリロイルオキシ
ビフェニルがあげられる。
The polymerizable monomer preferably contains a liquid crystal monomer. By doing so, the change in the clearing point between the mixed solution and the original liquid crystal becomes small, and as a result, the change in the spiral pitch also becomes small. For example, 4-cyano-acryloyloxybiphenyl can be mentioned as a monomer exhibiting liquid crystallinity.

【0024】特に、上記液晶性モノマーは、もとの液晶
に対してこの液晶性モノマーを3重量%加えた場合の、
もとの液晶のクリヤリングポイントに対する混合溶液の
クリヤリングポイントの変化が3度以下であるものが好
ましい。これにより、螺旋ピッチの変化を極めて少なく
できるからである。
In particular, the above-mentioned liquid crystalline monomer is used when 3% by weight of this liquid crystalline monomer is added to the original liquid crystal,
The change in the clearing point of the mixed solution with respect to the clearing point of the original liquid crystal is preferably 3 degrees or less. This is because the change in the spiral pitch can be extremely reduced.

【0025】従来例1で述べられている、双安定型LC
Dの基本構成について以下に説明する。液晶の配向方向
を規定するラビング処理の方向が互いにφR の角度で交
差するならば、カイラルネマティック液晶のらせんピッ
チは、電圧を印加する前の初期状態におけるねじれ角が
略φR となるように、カイラル物質の添加によって調整
される。
Bistable LC described in Conventional Example 1
The basic configuration of D will be described below. If the rubbing directions that define the alignment direction of the liquid crystal intersect each other at an angle of φ R , the helical pitch of the chiral nematic liquid crystal is such that the twist angle in the initial state before applying a voltage is approximately φ R. , Adjusted by the addition of chiral substances.

【0026】前記初期状態において、液晶配向膜と接す
る液晶分子のディレクターベクトルと基板面とのなす角
度の一方をθ1 、他方をθ2 とすれば、θ1 とθ2 とは
互いに逆符号となる。このとき、カイラルネマティック
液晶の初期状態のねじれ角が180゜であれば、上記の
2つのディレクターベクトルは互いにほぼ平行となる。
In the initial state, if one of the angles formed by the director vector of the liquid crystal molecules in contact with the liquid crystal alignment film and the substrate surface is θ 1 and the other is θ 2 , then θ 1 and θ 2 have opposite signs. Become. At this time, if the twist angle of the initial state of the chiral nematic liquid crystal is 180 °, the above two director vectors are substantially parallel to each other.

【0027】カイラルネマティック液晶が緩和状態とし
て初期状態とは異なる2つの準安定状態を持つとは、例
えば初期状態がねじれ角180゜のねじれ構造を備えて
いるならば、準安定状態として一方はねじれ角0゜、他
方はねじれ角360゜になることである。フレデリクス
転移後にいずれかの準安定状態へ緩和するかは、印加す
る駆動パルスの波形に依存し、準安定状態はいずれも自
発的に初期状態へ緩和する特性を示す。
The fact that the chiral nematic liquid crystal has two metastable states different from the initial state as relaxation states means that, for example, if the initial state has a twist structure with a twist angle of 180 °, one of them is twisted as a metastable state. The angle is 0 °, and the other is a twist angle of 360 °. Which one of the metastable states is relaxed after the Freedericksz transition depends on the waveform of the driving pulse applied, and each of the metastable states has a characteristic of spontaneously relaxing to the initial state.

【0028】次に、これら2つの準安定状態のうち、よ
り不安定な準安定状態を選択し、この状態において光重
合または熱重合可能なモノマーを重合させることによっ
て得られる高分子を液晶層中に含む液晶表示装置を形成
する。選択された準安定状態のねじれ角はφ+180゜
でもφ−180゜でもよい。
Next, a more unstable metastable state is selected from these two metastable states, and a polymer obtained by polymerizing a photopolymerizable or thermopolymerizable monomer in this state is added to the liquid crystal layer. To form a liquid crystal display device. The selected metastable twist angle may be φ + 180 ° or φ-180 °.

【0029】一対の透明電極基板には、それぞれ走査電
極群、信号電極群が配置され、それらの群によって構成
される画素が時分割駆動される。
Scanning electrode groups and signal electrode groups are respectively arranged on the pair of transparent electrode substrates, and the pixels formed by these groups are driven in a time division manner.

【0030】得られた液晶表示装置は、印加電圧と透過
率との関係が図2に示すように、エネルギー的にほぼ等
しい2つの準安定状態をとるため、時分割駆動可能であ
る。図2は暗状態から出発してV2 以上の電圧を印加し
た後、電圧を0Vにすると明状態を保つことを示す。ま
た、明状態から出発してV2 以上の電圧を印加した後電
圧を0Vにすると暗状態を保つことを示す。即ち、暗か
ら明に変えたい場合にはV2 の電圧を印加してそのまま
この電圧に保ってもよく、V2 から0Vに急に変化させ
た後、0Vに保ってもよい。
The obtained liquid crystal display device can be driven in a time-division manner because the relationship between the applied voltage and the transmittance takes two metastable states in which the energies are almost equal to each other. FIG. 2 shows that the bright state is maintained when the voltage is set to 0 V after the voltage of V 2 or more is applied starting from the dark state. It also shows that the dark state is maintained when the voltage is set to 0 V after applying a voltage of V 2 or more starting from the bright state. That is, when it is desired to change from dark to bright, a voltage of V 2 may be applied and maintained at this voltage as it is, or a sudden change from V 2 to 0 V may be performed and then maintained at 0 V.

【0031】明から暗に変えたい場合にはV2 の電圧を
印加してそのままこの電圧に保ってもよくV2 から0V
に急に変化させた後、0Vに保ってもよい。
[0031] If you want to change from light to dark by applying a voltage of V 2 as it is 0V from V 2 may be kept at this voltage
It may be kept at 0V after being suddenly changed to.

【0032】時分割駆動法は上記方法に限定されるもの
ではなく、従来例1や従来例2に開示されている方法を
応用してもよい。
The time division driving method is not limited to the above method, and the methods disclosed in Conventional Example 1 and Conventional Example 2 may be applied.

【0033】重合時に印加する電圧は、用いる液晶の誘
電率異方性、弾性定数や素子の厚みに依存する。
The voltage applied during the polymerization depends on the dielectric anisotropy and elastic constant of the liquid crystal used and the thickness of the device.

【0034】重合時に印加する電源は直流でも交流でも
よい。交流の場合、その周波数は、印加の簡便性から1
00kHz以下、通常は10Hz〜1kHzがよい。セ
ル厚は2μm以上、さらに好ましくは4μm以上であ
る。
The power source applied during polymerization may be direct current or alternating current. In the case of alternating current, the frequency is 1 because of the ease of application.
00 kHz or less, usually 10 Hz to 1 kHz is preferable. The cell thickness is 2 μm or more, more preferably 4 μm or more.

【0035】上記液晶層を挟持した液晶セルの基本構成
は以下のようになる。プラスチック、ガラス等の基板の
表面に、所望のパターンでパターニングされたITO
(In23 −SnO2 )、SnO2 等の透明電極が設
けられて電極付きの基板とされる。電極層は、表示に対
応して電極群が対向したマトリクス配置しており、これ
により各ドット毎にオンオフを制御可能とされる。電極
層の形成方法としては、特にこれに限るものではない
が、層厚を均一にする見地からは、蒸着法、スパッタ法
等が好ましく用いられる。
The basic structure of the liquid crystal cell sandwiching the liquid crystal layer is as follows. ITO patterned in a desired pattern on the surface of a substrate such as plastic or glass
A transparent electrode such as (In 2 O 3 —SnO 2 ) or SnO 2 is provided to form a substrate with an electrode. The electrode layers are arranged in a matrix in which the electrode groups face each other in correspondence with the display, and this makes it possible to control ON / OFF for each dot. The method for forming the electrode layer is not particularly limited to this, but from the viewpoint of making the layer thickness uniform, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like is preferably used.

【0036】本発明においては、必要に応じて電極の上
もしくは下にSiO2 、TiO2 等の絶縁膜、位相差
膜、偏光膜、反射膜、光導電膜等が形成されていてもよ
い。
[0036] In the present invention, an insulating film of SiO 2, TiO 2, etc. above or below the electrode as needed, a phase difference film, polarizing film, reflective film, the photoconductive layer or the like may be formed.

【0037】この電極付き基板の表面には表面をラビン
グされたポリイミド、ポリアミド等の膜や、斜め蒸着さ
れたSiO等の膜からなる配向制御膜が形成される。2
枚の上記基板が準備されて、前記した液晶層を挟持する
ようにされる。
On the surface of this substrate with electrodes, an alignment control film made of a film such as polyimide or polyamide whose surface is rubbed, or a film such as obliquely deposited SiO or the like is formed. 2
A sheet of the substrate is prepared so as to sandwich the liquid crystal layer.

【0038】なお、電極と配向制御膜との間に基板間短
絡防止のためにTiO2 、SiO2、Al23 等の絶
縁膜を設けたり、透明電極にAl、Cr、Ti等の低抵
抗のリード電極を併設したりしてもよい。
An insulating film made of TiO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 or the like is provided between the electrodes and the orientation control film to prevent a short circuit between the substrates, or a transparent electrode made of a material such as Al, Cr or Ti is used. A resistance lead electrode may be provided together.

【0039】この基板の両外側に一対の偏光板を配置す
る。この偏光板自体もセルを構成する基板の外側に配置
することが一般的であるが、性能が許せば、基板自体を
偏光板で構成したり、基板と電極との間に偏光層として
設けてもよい。
A pair of polarizing plates are arranged on both outer sides of this substrate. The polarizing plate itself is generally placed outside the substrate that constitutes the cell, but if performance permits, the substrate itself may be configured with a polarizing plate or provided as a polarizing layer between the substrate and the electrode. Good.

【0040】また、カラーフィルタを併用することが可
能である。このカラーフィルタは、セル内面に形成する
ことにより、視角によるずれを生じなく、より精密なカ
ラー表示が可能となる。具体的には、電極の下側に形成
されてもよいし、電極の上側に形成されてもよい。ま
た、色を補正するためのカラーフィルタや、カラー偏光
板を併用したり、液晶層中に色素を添加したり、あるい
は特定の波長分布を有する照明を用いたりしてもよい。
It is also possible to use a color filter together. By forming this color filter on the inner surface of the cell, it is possible to perform more precise color display without causing a shift due to the viewing angle. Specifically, it may be formed below the electrode, or may be formed above the electrode. Further, a color filter for color correction or a color polarizing plate may be used together, a dye may be added to the liquid crystal layer, or illumination having a specific wavelength distribution may be used.

【0041】また、素子は、一般に干渉色を生じるもの
であるが、干渉色の補償層として、表示セルと逆ねじれ
でほぼねじれの大きさの等しい液晶セルを積層したり、
いわゆる位相差板を積層したりして、白黒表示を行うよ
うにしてもよい。
The element generally produces an interference color. As a compensation layer for the interference color, a liquid crystal cell having a reverse twist with the display cell and having substantially the same twist size is laminated,
It is also possible to stack so-called phase difference plates and perform black-and-white display.

【0042】このような構成の液晶セルの電極に電圧を
印加するための駆動手段を接続し、駆動を行う。すなわ
ち、基板端部に導出した接続端子部分に、異方性導電ゴ
ムを介したり、ヒートシール、異方性導電接着剤を用い
て、フレキシブル基板等からなる外部回路基板を接続し
たり、TAB基板を接続したりする。
Driving is performed by connecting driving means for applying a voltage to the electrodes of the liquid crystal cell having such a structure. That is, an anisotropic conductive rubber is used for the connection terminal portion led to the end of the board, an external circuit board made of a flexible board or the like is connected using a heat seal, an anisotropic conductive adhesive, or a TAB board. Or connect.

【0043】本発明では透過型でも反射型でも適用可能
であり、その応用範囲が広い。なお、透過型で使用する
場合には裏側に光源を配置する。もちろん、これにも導
光体、カラーフィルタを併用してもよい。さらに、透過
型で使用する場合、画素以外の背景部分を印刷等による
遮光膜で覆うこともできる。
The present invention can be applied to both transmission type and reflection type, and its application range is wide. When the transmission type is used, a light source is arranged on the back side. Of course, a light guide and a color filter may be used together with this. Furthermore, in the case of using the transmissive type, the background portion other than the pixels can be covered with a light shielding film by printing or the like.

【0044】本発明は、この外、本発明の効果を損なわ
ない範囲内で、通常の液晶表示素子で使用されている種
々の技術が適用可能である。
In addition to the above, the present invention can be applied to various techniques used in ordinary liquid crystal display devices within a range that does not impair the effects of the present invention.

【0045】初期状態におけるねじれ角φは180゜に
限定されず、任意の角度に設定できる。例えば、初期状
態においてねじれ角φを90゜とした場合には、準安定
状態はねじれ角−90゜、270゜のねじれ構造を有
し、それらの準安定状態間においてスイッチングが可能
であることが実験上確認されている。
The twist angle φ in the initial state is not limited to 180 ° and can be set to any angle. For example, when the twist angle φ is 90 ° in the initial state, the metastable state has a twist structure with twist angles of −90 ° and 270 °, and switching is possible between those metastable states. Confirmed experimentally.

【0046】高分子による液晶分子の構造安定化の機構
の詳細は不明であるが、重合時に形成されるポリマー構
造が液晶の配向に影響し、セル厚が4μm以上でもまた
広い温度範囲でも準安定状態を安定化するように機能す
るためと考えられる。特に、異なる2つの準安定状態の
うち、より不安定な準安定状態を選択し、この状態を高
分子によって安定化するために、2つの準安定状態のエ
ネルギーレベルがほぼ等しくなるため、図2のような電
圧−透過率曲線を示す。
The details of the mechanism for stabilizing the structure of the liquid crystal molecules by the polymer are unknown, but the polymer structure formed during the polymerization affects the orientation of the liquid crystal, and is metastable even when the cell thickness is 4 μm or more and in a wide temperature range. It is considered that it functions to stabilize the state. In particular, since the more unstable metastable state is selected from the two different metastable states and this state is stabilized by the polymer, the energy levels of the two metastable states become almost equal. Shows a voltage-transmittance curve such as

【0047】[0047]

【実施例】以下、具体的な実施例により本発明の詳細を
説明する。図1は液晶表示装置の断面である。符号1は
液晶分子、2は配向膜、3は絶縁層、4は透明電極、5
はガラス基板、6は平坦化層、7は偏光板、8は画素間
遮光層、θ1 、θ2 、は界面における液晶分子のプレテ
ィルト角、9は界面における液晶分子1の長軸方向を示
すディレクターベクトルである。そしてガラス基板5上
にITO透明電極パターン4を形成し、ポリイミド配向
膜2を塗布、表面にラビング処理を施した基板を適当な
スペーサを介して所望のギャップを保って対向配置して
セルを構成した。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to specific examples. FIG. 1 is a cross section of a liquid crystal display device. Reference numeral 1 is a liquid crystal molecule, 2 is an alignment film, 3 is an insulating layer, 4 is a transparent electrode, 5
Is a glass substrate, 6 is a flattening layer, 7 is a polarizing plate, 8 is a light-shielding layer between pixels, θ 1 and θ 2 are pretilt angles of liquid crystal molecules at the interface, and 9 is a major axis direction of the liquid crystal molecule 1 at the interface. It is a director vector. Then, the ITO transparent electrode pattern 4 is formed on the glass substrate 5, the polyimide alignment film 2 is applied, and the substrate having the surface subjected to the rubbing treatment is arranged facing each other with a desired gap interposed therebetween through a suitable spacer to form a cell. did.

【0048】(実施例1)室温でネマティック相を呈す
る液晶組成物(△n=0.10)に対して化1において
Aが以下の化3で示す4,4’−ビフェニレンの化合物
である4,4’−ジアクリロキシビフェニルを2重量%
ベンゾインイソブチルエーテル0.03重量%添加し、
さらに、光学活性添加剤(メルク社製:S811)を加
えてヘリカルピッチp=7μmに調整した。
Example 1 For a liquid crystal composition exhibiting a nematic phase at room temperature (Δn = 0.10), A in Chemical formula 1 is a 4,4′-biphenylene compound represented by Chemical formula 4 below 4 2% by weight of 4'-diacryloxybiphenyl
Add 0.03% by weight of benzoin isobutyl ether,
Further, an optically active additive (S811 manufactured by Merck & Co., Inc.) was added to adjust the helical pitch to p = 7 μm.

【0049】[0049]

【化3】 Embedded image

【0050】セルにはポリイミド配向膜に上下基板で反
平行方向(180°)のラビング処理を施した。また、
ギャップd=4.0μmとした。上記液晶組成物を封入
すると界面プレティルト角は上下基板近傍で逆符号を有
して約4°となり、p/4<d<3p/4であるため、
液晶分子の配向は基板法線方向に螺旋軸を持つ180°
ツイスト状態を形成した。
In the cell, a polyimide alignment film was subjected to rubbing treatment in the antiparallel direction (180 °) on the upper and lower substrates. Also,
The gap d was set to 4.0 μm. When the liquid crystal composition is enclosed, the interface pretilt angle becomes about 4 ° with the opposite sign in the vicinity of the upper and lower substrates, and p / 4 <d <3p / 4.
The orientation of liquid crystal molecules is 180 °, which has a helical axis in the direction normal to the substrate.
A twisted state was formed.

【0051】この液晶素子に30Vの交流電圧を印加
後、電圧を2Vとして、1mJ/cm2 の紫外線を1分
間照射して、0°ツイスト状態を高分子によって安定化
した本発明の素子を作成した。
After applying an alternating voltage of 30 V to this liquid crystal element, the voltage of 2 V was applied and ultraviolet rays of 1 mJ / cm 2 were irradiated for 1 minute to prepare an element of the present invention in which a 0 ° twist state was stabilized by a polymer. did.

【0052】このようにして得られた素子の準安定状態
の安定性を調べたところ、−10℃から+50℃まで安
定であった。また、図2に示す駆動において、V2 =4
Vとして、1/240デューテイ駆動が可能であった。
When the stability of the device thus obtained in the metastable state was examined, it was stable from −10 ° C. to + 50 ° C. In the drive shown in FIG. 2, V 2 = 4
As V, 1/240 duty drive was possible.

【0053】(比較例)実施例1において、液晶組成物
に光学活性添加物のみを加えて、ヘリカルピッチp=7
μmに調整した。この液晶素子に30Vの交流電圧を印
加後、2Vの交流を印加して、準安定状態を選択した。
この準安定状態は20℃から40℃の温度範囲で安定で
あった。
Comparative Example In Example 1, the helical pitch p = 7 was obtained by adding only the optically active additive to the liquid crystal composition.
It was adjusted to μm. After applying an alternating voltage of 30 V to this liquid crystal element, an alternating voltage of 2 V was applied to select a metastable state.
This metastable state was stable in the temperature range of 20 ° C to 40 ° C.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、液晶
にモノマーを混入し、この液晶に対し、初期状態でフレ
デリクス転移を生じさせる電圧を印加し、電圧印加後の
緩和状態における2つの準安定状態のうちより不安定な
準安定状態を選択してモノマーを光重合または熱重合さ
せることにより、高分子によって不安定な準安定状態が
安定化し、単純マトリクス駆動法によって駆動できる高
品位で高精細な液晶表示装置が得られた。
As described above, in the present invention, a liquid crystal is mixed with a monomer, a voltage that causes a Freedericksz transition in the initial state is applied to the liquid crystal, and two quasi-states in a relaxed state after the voltage is applied are applied. By selecting the more unstable metastable state among the stable states and photopolymerizing or thermally polymerizing the monomer, the unstable metastable state is stabilized by the polymer and can be driven by the simple matrix driving method. A fine liquid crystal display device was obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る液晶表示装置の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to the present invention.

【図2】本発明に係る液晶表示装置における印加電圧と
透過率の関係を示す特性図。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between applied voltage and transmittance in the liquid crystal display device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:液晶分子 2:配向膜 3:絶縁膜 4:透明電極 5:ガラス基板 6:平坦化層 7:偏光板 8:画素間遮光層 1: Liquid crystal molecule 2: Alignment film 3: Insulating film 4: Transparent electrode 5: Glass substrate 6: Flattening layer 7: Polarizing plate 8: Inter-pixel light shielding layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】液晶配向膜が設けられた一対の透明電極基
板が備えられ、該透明電極基板間にモノマーとカイラル
ネマティック液晶を含む液晶層が形成され、カイラルネ
マティック液晶は初期状態においてねじれ角φのねじれ
構造を備え、前記モノマーは液晶層の全重量に対して1
〜5重量%とされ、初期状態でフレデリクス転移を生じ
させる電圧を印加し、この電圧印加後の緩和状態におけ
る2つの異なる準安定状態のうちのより不安定な準安定
状態を選択し、この状態において前記モノマーを重合さ
せて高分子を形成し、該透明電極基板間に高分子とカイ
ラルネマティック液晶を含む液晶層が挟持されてなる液
晶表示装置。
1. A pair of transparent electrode substrates provided with a liquid crystal alignment film, a liquid crystal layer containing a monomer and a chiral nematic liquid crystal is formed between the transparent electrode substrates, and the chiral nematic liquid crystal has a twist angle φ in an initial state. The twisted structure of the monomer is 1 and the monomer is 1 with respect to the total weight of the liquid crystal layer.
A voltage that causes a Freedericksz transition to be applied in the initial state is set to ˜5% by weight, and a more unstable metastable state is selected from two different metastable states in the relaxation state after the application of this voltage. 2. A liquid crystal display device, wherein the monomer is polymerized to form a polymer, and a liquid crystal layer containing the polymer and a chiral nematic liquid crystal is sandwiched between the transparent electrode substrates.
【請求項2】初期状態において前記液晶配向膜と接して
いる液晶分子のディレクターベクトルが一対の透明電極
基板の各々の面となす角度が相互に逆符号の関係にある
請求項1の液晶表示装置。
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein an angle formed by the director vectors of the liquid crystal molecules in contact with the liquid crystal alignment film in the initial state with each surface of the pair of transparent electrode substrates has mutually opposite signs. .
【請求項3】前記2つの準安定状態における液晶分子の
ねじれ角は、一方はφ−180゜、他方はφ+180゜
である請求項1の液晶表示装置。
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the twist angles of the liquid crystal molecules in the two metastable states are φ-180 ° for one and φ + 180 ° for the other.
【請求項4】前記一対の透明電極基板の各々には走査電
極群および信号電極群が配置され、それらの群によって
構成される画素が時分割駆動されてなる請求項1、2ま
たは3の液晶表示装置。
4. A liquid crystal according to claim 1, 2 or 3, wherein a scanning electrode group and a signal electrode group are arranged on each of the pair of transparent electrode substrates, and pixels constituted by these groups are driven in a time division manner. Display device.
【請求項5】フレデリクス転移を生じさせるために印加
する電圧を、前記初期状態および2つの準安定状態にお
ける閾値以上の電圧パルスとし、2つの準安定状態のう
ち、より不安定な準安定状態を選択するために、印加さ
れる電圧を2つのいずれかの準安定状態を生ずる臨界値
を基準として選択される電圧パルスとし、より不安定な
準安定状態を選択し、この状態においてモノマーを重合
させる際に印加する電圧を2つの準安定状態における閾
値以下の電圧パルスとする請求項1〜4のいずれか1項
の液晶表示装置。
5. The voltage applied to generate the Freedericksz transition is a voltage pulse equal to or higher than a threshold value in the initial state and two metastable states, and a more unstable metastable state of the two metastable states is set. To select, the applied voltage is a voltage pulse selected with reference to a critical value that produces one of two metastable states, a more unstable metastable state is selected, and the monomer is polymerized in this state. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the voltage applied at this time is a voltage pulse equal to or less than a threshold value in two metastable states.
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