JPH09281526A - Liquid crystal electro-optic device - Google Patents

Liquid crystal electro-optic device

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JPH09281526A
JPH09281526A JP4477397A JP4477397A JPH09281526A JP H09281526 A JPH09281526 A JP H09281526A JP 4477397 A JP4477397 A JP 4477397A JP 4477397 A JP4477397 A JP 4477397A JP H09281526 A JPH09281526 A JP H09281526A
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liquid crystal
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light
electric field
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毅 西
Rumo Satake
瑠茂 佐竹
Yoshiharu Hirakata
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an liquid crystal electro-optic device which has a high contrast and a wide visual field angle without utilizing polarizing plates. SOLUTION: Electric fields parallel with substrates are formed between a pair of electrodes 110 and 112 arranged on the TFT substrate 101 side. The liquid crystal molecules of a light controllable layer are electro-optically responded by these electric fields. The light controllable layer is composed by a liquid crystal material, an optically active material and dichromatic dyestuff. The device is so formed that the spiral pitch p of the liquid crystal material attains 1<=p<=15(μm), the cell thickness d attains 2<=d<=25(μm), the twist angle θ of the liquid crystal molecules attains θ<=300 deg. and the spacing L between the electrodes 110 and 112 attains L<25(μm).

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】本明細書で開示する発明は、
良好な電気特性と良好なコントラストを持ち、画面全体
に明るく均一な表示が得られる液晶電気光学装置に関す
る。
TECHNICAL FIELD [0001] The invention disclosed in the present specification is:
The present invention relates to a liquid crystal electro-optical device which has good electric characteristics and good contrast and can obtain a bright and uniform display on the entire screen.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶電気光学装置は、一般的に有機物材
料である液晶材料を、一対の基板間に挟持した構造を有
している。そして、前記一対の基板に形成された電極よ
り発せられる電界の強度を変化させることで、液晶材料
を進行する光を変調する。この光学変調の結果が表示と
なる。
2. Description of the Related Art A liquid crystal electro-optical device has a structure in which a liquid crystal material, which is generally an organic material, is sandwiched between a pair of substrates. Then, the intensity of the electric field emitted from the electrodes formed on the pair of substrates is changed to modulate the light traveling through the liquid crystal material. The result of this optical modulation is displayed.

【0003】従って、前記電極に特定の電気信号を印加
すれば、電気信号を視覚的に認識可能な状態として表示
させることが可能である。さらに前記電極を複数組み合
わせ、画像データを印加すれば所望の画像を形成するこ
とができる。
Therefore, if a specific electric signal is applied to the electrodes, the electric signal can be displayed in a visually recognizable state. Further, a desired image can be formed by combining a plurality of the electrodes and applying image data.

【0004】この従来の液晶電気光学装置においては、
光の変調は前記電界を基板に対して垂直に印加し、さら
にその電界強度を変化させることで、一般的に棒状の形
状を有する前記液晶分子の配向方向を、基板と平行、あ
るいは基板に垂直と変化させることで実現していた。
In this conventional liquid crystal electro-optical device,
Light modulation is performed by applying the electric field perpendicularly to the substrate and changing the electric field strength so that the alignment direction of the liquid crystal molecules, which are generally rod-shaped, is parallel to the substrate or perpendicular to the substrate. It was realized by changing.

【0005】一般的にこの場合、液晶材料の示す特徴の
一つである、光学的異方性を利用して光を変調させる。
このため、前記装置には偏光板を配置し、入射光を直線
偏光となるようにしていた。
Generally, in this case, light is modulated by utilizing optical anisotropy, which is one of the characteristics of the liquid crystal material.
Therefore, a polarizing plate is arranged in the device so that the incident light is linearly polarized.

【0006】しかし、このような動作方法をとる液晶電
気光学装置は、表示面に対して垂直な方向から見たとき
は正常な表示状態でも、斜めから見ると表示が暗く、不
鮮明になり、さらにカラー表示であれば変色してしまう
現象が見られた。
However, the liquid crystal electro-optical device adopting such an operation method has a normal display state when viewed from a direction perpendicular to the display surface, but when viewed obliquely, the display is dark and unclear. The phenomenon of discoloration was seen in the case of color display.

【0007】この現象は、液晶電気光学装置からの出力
光と液晶分子の配向方向の関係から、次のように説明さ
れる。
This phenomenon is explained as follows from the relationship between the output light from the liquid crystal electro-optical device and the alignment direction of the liquid crystal molecules.

【0008】液晶分子を基板に垂直な方向に配する構成
を採用した場合、所定の表示に際して、液晶分子の長軸
方向が揃った配向状態が実現される。この状態では、液
晶分子の垂直方向面より出力光を観測することになる。
When the structure in which the liquid crystal molecules are arranged in a direction perpendicular to the substrate is adopted, an alignment state in which the major axis directions of the liquid crystal molecules are aligned is realized at the time of predetermined display. In this state, the output light is observed from the vertical plane of the liquid crystal molecules.

【0009】この状態において、基板に垂直方向から少
しずれた方向から見た場合は、液晶分子の長軸に対して
少し傾いた視線からのものとなる。これは、出力光の観
測面積が表示を見る方向により大きく異なることを意味
している。
In this state, when viewed from a direction slightly deviated from the direction perpendicular to the substrate, the line of sight is slightly inclined with respect to the long axis of the liquid crystal molecules. This means that the observed area of the output light varies greatly depending on the viewing direction.

【0010】このため、観察者に対する視野角特性は、
前記垂直方向からずれるほど大きく劣化する。
Therefore, the viewing angle characteristic for the observer is
The more it deviates from the vertical direction, the greater the deterioration.

【0011】上記問題を解決する方法として、従来の液
晶電気光学装置の動作モードと異なる方法が提案されて
いる。これは、液晶分子が基板に平行な方向にのみ回転
することにより、光学特性を変化させる動作モードであ
る。その詳細は、特公昭63−21907号公報等に示
されている。以下、この動作モードをIPSモードと称
する。
As a method for solving the above problem, a method different from the operation mode of the conventional liquid crystal electro-optical device has been proposed. This is an operation mode in which liquid crystal molecules rotate only in a direction parallel to the substrate to change optical characteristics. The details are disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 63-21907. Hereinafter, this operation mode is referred to as an IPS mode.

【0012】前記IPSモードでは、一枚の基板上に形
成された一対の電極間において電界を形成する。この電
界は、基板および液晶層に平行な方向にその主な成分を
有している。この電界でもって、液晶分子を基板に平行
な面内において回転させる。
In the IPS mode, an electric field is formed between a pair of electrodes formed on one substrate. This electric field has its main component in the direction parallel to the substrate and the liquid crystal layer. The electric field causes liquid crystal molecules to rotate in a plane parallel to the substrate.

【0013】このため、動作の過程で液晶分子が垂直に
配向することに起因していた前述の視野角の問題を解決
することができる。
Therefore, it is possible to solve the above-mentioned problem of the viewing angle caused by the liquid crystal molecules being vertically aligned during the operation.

【0014】しかし、IPSモードは液晶材料の光学異
方性による複屈折性を利用して明暗を表示するため、偏
光板は必要不可欠である。しかしながら、偏光板による
光の吸収は大きく、光透過率を下げる原因となってい
た。
However, since the IPS mode uses the birefringence due to the optical anisotropy of the liquid crystal material to display bright and dark, a polarizing plate is indispensable. However, the absorption of light by the polarizing plate is large, which causes a decrease in light transmittance.

【0015】上述したような偏光板による光透過率の低
下を改善した液晶電気光学装置は、各種提案されてい
る。
Various liquid crystal electro-optical devices have been proposed in which the reduction of the light transmittance due to the polarizing plate as described above is improved.

【0016】その中で、偏光板不要型ゲスト−ホストモ
ードは、従来の液晶電気光学装置の作製技術をそのまま
利用できる方法として知られている。特にWhite とTayl
orにより考案されたものは、その代表的なものとして知
られている。以下この動作モードをWT型と言う。
Among them, the guest-host mode which does not require a polarizing plate is known as a method in which the conventional technique for manufacturing a liquid crystal electro-optical device can be used as it is. Especially White and Tayl
The one invented by or is known as a typical one. Hereinafter, this operation mode is referred to as WT type.

【0017】一般に、ゲストーホストモードとは、液晶
材料中に二色性色素を添加したものを利用する動作モー
ドである。ゲスト−ホストモードと言われる所以は、液
晶分子をホスト、また二色性色素をゲストと見立てた所
による。
In general, the guest-host mode is an operation mode in which a liquid crystal material added with a dichroic dye is used. The reason why it is called the guest-host mode is that the liquid crystal molecule is regarded as the host and the dichroic dye is regarded as the guest.

【0018】その中でWT型は電圧無印加−電圧印加の
スイッチングでコレステリック液晶がネマチック相に相
転移する。これにより、光の吸収、透過が選択される。
Among them, in the WT type, the cholesteric liquid crystal undergoes a phase transition to a nematic phase by switching between no voltage application and voltage application. Thereby, absorption or transmission of light is selected.

【0019】上記偏光板不要のゲストホストモードにつ
いては、「『液晶ディスプレイ』、テレビジョン学会
編、大越孝敬監修、84〜94頁」に記載されている。
また、「『液晶とディスプレイ応用の基礎』、コロナ
社、吉野雅美、尾崎雅則共著、143〜147頁」に記
載されている。
The guest-host mode in which the polarizing plate is unnecessary is described in "Liquid Crystal Display", edited by The Television Society, supervised by Takanori Ogoshi, pp. 84-94.
In addition, it is described in "Basics of Liquid Crystal and Display Applications", Corona Publishing Co., Masami Yoshino, Masanori Ozaki, pp. 143-147.

【0020】しかし、従来のゲスト−ホスト型の液晶電
気光学装置においては、光透過時に、液晶分子光軸が基
板面に対して垂直な方向にそろう状態となる。この結
果、ゲスト−ホスト型液晶電気光学装置においても前述
した視野角の問題が生じてしまう。
However, in the conventional guest-host type liquid crystal electro-optical device, when the light is transmitted, the optical axes of the liquid crystal molecules are aligned in the direction perpendicular to the substrate surface. As a result, the above-mentioned problem of the viewing angle also occurs in the guest-host type liquid crystal electro-optical device.

【0021】例えば、電界を印加し、無着色状態とした
ときも、視野角によっては、色が付いて見える状態とな
ってしまう。
For example, even when an electric field is applied to bring the device into a non-colored state, it may appear colored depending on the viewing angle.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、I
PSモードで動作する液晶電気光学装置は、視野角が広
いという特徴を有している。しかし、偏光板の使用によ
り、画面が暗くなるという欠点を有する。
As described above, I
The liquid crystal electro-optical device that operates in the PS mode is characterized by a wide viewing angle. However, the use of the polarizing plate has a drawback that the screen becomes dark.

【0023】これに対して偏光板不要型ゲスト−ホスト
モードは、偏光板を必要とせず入射光をそのまま出力で
き、光の有効利用が可能であるという特徴がある。しか
し、従来の液晶電気光学装置に見られるように視野角依
存性が大きいという欠点を有している。
On the other hand, the guest-host mode which does not require a polarizing plate is characterized in that the incident light can be output as it is without the need for a polarizing plate and the light can be effectively used. However, it has a drawback that the viewing angle dependency is large as seen in the conventional liquid crystal electro-optical device.

【0024】本明細書で開示する発明は、上記の欠点が
無くし、かつ上記の有意性、即ちIPSモードの高視野
角特性、及び上記ゲスト−ホストモードの光の有効利用
という、2つの特徴を兼ね備えた液晶電気光学装置を提
供するものである。
The invention disclosed in the present specification eliminates the above-mentioned drawbacks, and has the above-mentioned significance, that is, the high viewing angle characteristic of the IPS mode, and the effective utilization of light in the guest-host mode. A liquid crystal electro-optical device having both functions is provided.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
は、横方向電界駆動の液晶電気光学装置において、液晶
が形成する調光層により光の透過と吸収を行うことを特
徴とする。特に偏光板を用いることなく表示が可能であ
ることを特徴とする。
The invention disclosed in the present specification is characterized in that in a liquid crystal electro-optical device driven by a lateral electric field, light is transmitted and absorbed by a light control layer formed by liquid crystal. The feature is that display is possible without using a polarizing plate.

【0026】即ち本明細書で開示する発明の一つは、少
なくとも一枚が透光性を有する一対の基板と、前記基板
間に狭持された調光層と、前記基板に平行な方向に電界
を印加する手段とを有し、前記調光層は少なくとも液
晶、光学活性物質、及び二色性色素より構成されること
を特徴とする。
That is, one of the inventions disclosed in this specification is to provide a pair of substrates, at least one of which has a light-transmitting property, a dimming layer sandwiched between the substrates, and a direction parallel to the substrates. Means for applying an electric field, and the light control layer is composed of at least a liquid crystal, an optically active substance, and a dichroic dye.

【0027】また、別の発明は、少なくとも一枚が透光
性を有する一対の基板と、前記基板間に狭持された二色
性色素を含有する液晶材料からなる調光層と、前記調光
層を配向させる手段と、前記基板に平行な方向に電界を
印加する手段とを有し、前記調光層は少なくとも液晶、
光学活性物質、及び二色性色素より構成されることを特
徴とする。
Another aspect of the present invention is to provide a pair of substrates, at least one of which has a light-transmitting property, a dimming layer made of a liquid crystal material containing a dichroic dye sandwiched between the substrates, and the dimming layer. And a means for applying an electric field in a direction parallel to the substrate, wherein the light control layer is at least a liquid crystal,
It is characterized in that it is composed of an optically active substance and a dichroic dye.

【0028】本明細書で開示する発明を利用した液晶電
気光学装置の具体的な例として、図2に示す構成を挙げ
ることができる。
As a specific example of the liquid crystal electro-optical device utilizing the invention disclosed in this specification, there is a configuration shown in FIG.

【0029】図2において、第一および第二の基板(1
01)および(201)は、透光性を有し、かつ外力に
対しある程度の強度を有する材料で構成されている。こ
れら第1および第2の基板(101、201)を構成す
る材料としては、例えばガラス、石英などの無機材料を
利用することができる。
In FIG. 2, the first and second substrates (1
01) and (201) are made of a material having a light-transmitting property and having a certain strength against an external force. As a material forming the first and second substrates (101, 201), for example, an inorganic material such as glass or quartz can be used.

【0030】前記基板間には、液晶材料が調光層(20
4)として挟持される。液晶材料とは、液晶中に二色性
色素及び光学活性物質を添加した。
A liquid crystal material is provided between the substrates to control the light control layer (20).
It is clamped as 4). As the liquid crystal material, a dichroic dye and an optically active substance were added to the liquid crystal.

【0031】電界を印加する手段としては、銅、アルミ
ニウム、タンタル、チタンまたはクロムなどの金属材料
やシリサイド材料が用いられる。また、ITO(酸化イ
ンジウム・スズ)、酸化スズまたは酸化インジウム等の
透光性導電材料を用いることができる。
As a means for applying an electric field, a metal material such as copper, aluminum, tantalum, titanium or chromium, or a silicide material is used. Alternatively, a light-transmitting conductive material such as ITO (indium tin oxide), tin oxide, or indium oxide can be used.

【0032】また、前記一対の基板(101、201)
を固定するために、接着剤としてシール剤(202)を
所望のパターンに形成する。
Further, the pair of substrates (101, 201)
A sealant (202) is formed in a desired pattern as an adhesive in order to fix the.

【0033】さらに、前記一対の基板(101、20
1)の間隔をセル全体に一定に保持するためスペーサー
(203)を配置する。
Further, the pair of substrates (101, 20)
A spacer (203) is arranged to keep the distance of 1) constant throughout the cell.

【0034】本明細書に開示する液晶電気光学装置で
は、良好な表示を得るために、セルパラメータを以下の
ようにする。
In the liquid crystal electro-optical device disclosed in this specification, the cell parameters are set as follows in order to obtain a good display.

【0035】(1)入射光の波長λ(一般に380nm
〜780nm)、屈折率異方性Δn、及び螺旋ピッチp
の関係が、λ≧Δn・pである。 (2)螺旋ピッチpを、1≦p≦15(単位:μm)の
範囲とする。 (3)セル厚dを、1≦d≦10(単位:μm)の範囲
とする。 (4)液晶分子の上下基板での配向ねじれ角θを、θ≦
300゜の範囲とする。 (5)電極間距離Lを、L<25μmの範囲とする。
(下限は1μm程度)
(1) Wavelength λ of incident light (generally 380 nm
˜780 nm), refractive index anisotropy Δn, and spiral pitch p
The relationship is λ ≧ Δn · p. (2) The spiral pitch p is set within the range of 1 ≦ p ≦ 15 (unit: μm). (3) The cell thickness d is set within the range of 1 ≦ d ≦ 10 (unit: μm). (4) The orientation twist angle θ of the liquid crystal molecules on the upper and lower substrates is θ ≦
The range is 300 °. (5) The distance L between the electrodes is in the range of L <25 μm.
(The lower limit is about 1 μm)

【0036】駆動方法としては、アクティブマトリクス
方式、マルチプレックス方式等を利用することができ
る。
As a driving method, an active matrix method, a multiplex method or the like can be used.

【0037】マルチプレックス方式では第一の基板(1
01)上に形成するのは表示用電極、基準電極の2種だ
けでよいが、アクティブマトリクス方式の場合、このほ
かにスイッチング素子として非線形素子、例えば薄膜ト
ランジスタ(TFT)やダイオードを各画素毎に形成す
る。
In the multiplex system, the first substrate (1
01) Only two kinds of electrodes, a display electrode and a reference electrode, need to be formed on top, but in the case of the active matrix system, a non-linear element such as a thin film transistor (TFT) or a diode is formed as a switching element in addition to this in each pixel. To do.

【0038】TFTとしては活性層にa−Si(アモル
ファスシリコン)又はP−Si(多結晶)シリコンを用
いたものを用いることが出来る。アクティブマトリクス
方式の場合、上記駆動素子の構成は、スタガー型、逆ス
タガー型といった公知の構成を利用することが出来る。
As the TFT, one using a-Si (amorphous silicon) or P-Si (polycrystalline) silicon for the active layer can be used. In the case of the active matrix system, the structure of the drive element may be a known structure such as a stagger type or an inverted stagger type.

【0039】また、電極断面は矩形、台形だけでなく、
なだらかな曲面状になるようにしても良い。電極断面が
なだらかであれば、強度変化がなだらかに連続的な横電
界を形成することができる。
The electrode cross section is not limited to a rectangle or trapezoid,
You may make it a gently curved surface. If the electrode cross section is gentle, a continuous transverse electric field can be formed with a gentle change in strength.

【0040】一方、対向基板(201)についてはTF
Tを形成した基板と同種の材料を用いることが可能であ
る。また、対向基板には特に電極を形成する必要はない
が、場合によっては基板の一部もしくは全面に電極を形
成しても構わない。この時の電極材料としては上記の金
属の他、透光性を有する材料、例えばITO等を使用す
ることが出来る。
On the other hand, for the counter substrate (201), TF
It is possible to use the same material as the substrate on which T is formed. Further, although it is not necessary to form an electrode on the counter substrate, an electrode may be formed on a part or the whole surface of the substrate in some cases. As the electrode material at this time, in addition to the above metals, a material having a light-transmitting property, such as ITO, can be used.

【0041】また、対向基板(201)上もしくはTF
T基板(101)、あるいは両方の基板上にコントラス
ト向上のため表示に関係しない部分を遮光する手段(ブ
ラックマトリクス)を配置することは有効である。この
遮光手段は、Cr等の金属もしくは黒色の顔料が分散さ
れた高分子材料などにより構成することができる。
On the counter substrate (201) or TF
It is effective to dispose means (black matrix) for shielding the portion not related to display for improving the contrast on the T substrate (101) or both substrates. The light shielding means can be made of a metal such as Cr or a polymer material in which a black pigment is dispersed.

【0042】液晶としては、ネマチック液晶等を用いる
ことができる。また、前記液晶材料には光学活性物質を
加え、コレステリック相を示すようにする。さらに、二
色性色素の液晶に対する濃度は、1重量パーセント前後
が望ましい。なお、液晶はネマチック型に限定されるも
のではなく、使用状態において、コレステリック相を示
すものであればよい。
As the liquid crystal, nematic liquid crystal or the like can be used. Further, an optically active substance is added to the liquid crystal material so as to exhibit a cholesteric phase. Further, the concentration of the dichroic dye with respect to the liquid crystal is preferably around 1% by weight. Note that the liquid crystal is not limited to the nematic type, and may be any liquid crystal that exhibits a cholesteric phase in a used state.

【0043】ここでは、光学活性物質を加えたネマチッ
ク液晶と、二色性色素(ポジ型)との組み合わせにおい
て使用する。
Here, a nematic liquid crystal containing an optically active substance and a dichroic dye (positive type) are used in combination.

【0044】また、表示の形態として、反射型と透過型
が挙げられる。反射型では、前記一対の基板のうちいず
れか一方に金属等からなる反射板を形成する。また上記
金属性の反射板は画素電極を兼ねることも可能である。
Further, as a display form, there are a reflection type and a transmission type. In the reflection type, a reflection plate made of metal or the like is formed on one of the pair of substrates. Further, the metallic reflector can also serve as the pixel electrode.

【0045】本明細書で開示する発明の液晶電気光学装
置のスイッチング原理について説明する。
The switching principle of the liquid crystal electro-optical device of the invention disclosed in this specification will be described.

【0046】電界無印加時の調光層において、液晶/二
色性色素分子の配向状態は、図3に示すように螺旋を描
いた状態となっている。
In the light control layer when no electric field is applied, the liquid crystal / dichroic dye molecules are oriented in a spiral shape as shown in FIG.

【0047】この状態においては、液晶中に含有された
二色性色素の分子長軸は、基板に平行であり、かつ基板
に垂直な方向を軸にして、いずれの方向にも配向してい
る。従って、入射する自然光はいずれの偏光成分も吸収
される。この結果、暗状態が実現される。
In this state, the molecular long axis of the dichroic dye contained in the liquid crystal is aligned in any direction with the direction parallel to the substrate and perpendicular to the substrate as the axis. . Therefore, incident natural light absorbs any polarized component. As a result, a dark state is realized.

【0048】一方、電界印加時には、液晶/二色性色素
の分子長軸は電界の方向の配向する。ここで、電界は基
板に平行な方向に印加されるから、液晶分子及び液晶材
料中に含有された二色性色素の分子長軸は、基板に平行
であり、かつ所定の方向にそろって配向する。
On the other hand, when an electric field is applied, the molecular long axis of the liquid crystal / dichroic dye is oriented in the direction of the electric field. Here, since the electric field is applied in the direction parallel to the substrate, the molecular long axis of the dichroic dye contained in the liquid crystal molecules and the liquid crystal material is parallel to the substrate and aligned in a predetermined direction. To do.

【0049】この時、ポジ型色素を使用していれば、二
色性色素の長軸方向の光は吸収される。しかし、長軸方
向より、ずれた方向の光の吸収はそれ程大きくはない。
このため、入射光は調光層を透過する。
At this time, if a positive dye is used, the light in the long axis direction of the dichroic dye is absorbed. However, the absorption of light in a direction deviated from the major axis direction is not so great.
Therefore, the incident light passes through the light control layer.

【0050】前記光の透過量は、多少二色性色素に吸収
されるとはいえ、従来の偏光板を用いるIPSモード駆
動による液晶電気光学装置よりはるかに大きい。これに
より、明るいディスプレイが実現される。
Although the light transmission amount is slightly absorbed by the dichroic dye, it is much larger than that of the liquid crystal electro-optical device driven by the IPS mode using the conventional polarizing plate. This provides a bright display.

【0051】また、液晶の駆動について、基板に平行な
電界により液晶分子のスイッチングを行うことにより、
従来の液晶ディスプレイにみられる、視野角依存性を低
減できる。
In driving the liquid crystal, switching of liquid crystal molecules is performed by an electric field parallel to the substrate,
It is possible to reduce the viewing angle dependence that is seen in conventional liquid crystal displays.

【0052】また、偏光板形成工程がなくなるため、従
来のIPSモードに比べ、少ない工程で液晶電気光学装
置を作製することができる。
Further, since the step of forming the polarizing plate is eliminated, the liquid crystal electro-optical device can be manufactured in a smaller number of steps as compared with the conventional IPS mode.

【0053】次に各種パラメータの限定理由について説
明する。本明細書に開示する液晶電気光学装置の特性
は、 (1)セル厚d (2)電極間距離L (3)液晶の屈折率異方性Δn (4)螺旋ピッチp 等のセルパラメータに依存する。
Next, the reasons for limiting various parameters will be described. The characteristics of the liquid crystal electro-optical device disclosed in this specification depend on (1) cell thickness d (2) interelectrode distance L (3) liquid crystal refractive index anisotropy Δn (4) spiral pitch p, and other cell parameters. To do.

【0054】調光層に自然光が吸収されるようにするた
めには、屈折率異方性Δn、螺旋ピッチpの関係をλ≧
Δn・pを満たすように設定する。
In order to allow natural light to be absorbed by the light control layer, the relationship between the refractive index anisotropy Δn and the spiral pitch p is λ ≧.
Set so as to satisfy Δn · p.

【0055】なおピッチpは、液晶分子の螺旋構造が3
60°旋回する距離として定義される。
The pitch p has a helical structure of liquid crystal molecules of 3
It is defined as the distance to make a 60 ° turn.

【0056】上記の関係式を満たすようにすることによ
って、入射光の各偏光成分を効果的に調光層において吸
収させることができる。
By satisfying the above relational expression, each polarization component of incident light can be effectively absorbed in the light control layer.

【0057】各パラメータが上記の関係式を満たさない
場合は、調光層への入射光の偏光成分の中で調光層に吸
収されない成分が残ることになる。この場合、暗状態で
も光が透過してしまう。このことは、表示コントラスト
を低下させる原因となる。
If each parameter does not satisfy the above relational expression, a component that is not absorbed in the dimming layer remains in the polarized component of the incident light to the dimming layer. In this case, light is transmitted even in the dark state. This causes a decrease in display contrast.

【0058】本明細書に開示する発明においては、螺旋
ピッチpを小さくすることによって、調光層による光の
吸収をより効果的に行わすことができる。従って、表示
コントラストをより高めることができる。
In the invention disclosed in this specification, by reducing the spiral pitch p, the light control layer can more effectively absorb light. Therefore, the display contrast can be further increased.

【0059】しかし、螺旋ピッチpを小さくしすぎると
閾値が高くなり、駆動電圧が大きくなってしまう。この
ため、消費電力が大きくなり、液晶ディスプレイの低消
費電力特性を活かしきれない。これは、マルチプレクス
方式、あるいはアクティブマトリクス方式液晶ディスプ
レイの両方に共通する問題である。
However, if the spiral pitch p is made too small, the threshold value becomes high and the drive voltage becomes high. Therefore, the power consumption becomes large, and the low power consumption characteristics of the liquid crystal display cannot be fully utilized. This is a problem common to both the multiplex type and the active matrix type liquid crystal displays.

【0060】また駆動電圧が大きいと薄膜トランジスタ
への負担が大きくなり、ディスプレイの耐久性が低くな
る。
Further, if the driving voltage is high, the load on the thin film transistor is heavy, and the durability of the display is low.

【0061】また別の問題として、螺旋ピッチpが小さ
くなるにつれ、液晶材料の閾値の急峻性が低くなるとい
う現象が生じる。従って、螺旋ピッチpが小さくなる
と、スイッチングが高速に行われなくなる。
As another problem, as the spiral pitch p becomes smaller, the phenomenon that the steepness of the threshold of the liquid crystal material becomes lower occurs. Therefore, when the spiral pitch p becomes small, switching cannot be performed at high speed.

【0062】こうなると、電圧無印加状態から電圧印加
状態へとスイッチングする場合に、光吸収状態がしばら
く続くことになり、光透過状態が速やかに実現されな
い。
In this case, when switching from the no-voltage-applied state to the voltage-applied state, the light absorption state continues for a while, and the light transmission state is not quickly realized.

【0063】また、逆に電圧印加状態から電圧無印加状
態へとスイッチングすると、速やかに光吸収状態が実現
されず、しばらくの間、光は調光層を透過する状態とな
ってしまう。このため、高速表示のディスプレイを実現
するのが困難となる。
On the contrary, if the voltage is switched from the voltage-applied state to the voltage-unapplied state, the light absorption state is not promptly realized, and the light passes through the light control layer for a while. Therefore, it is difficult to realize a high-speed display.

【0064】上記のようにコントラストと閾値特性の関
係はトレードオフの関係にある。そしてその関係は、螺
旋ピッチに左右される。
As described above, the relationship between the contrast and the threshold characteristic has a trade-off relationship. And the relationship depends on the spiral pitch.

【0065】本明細書に開示する発明においては、螺旋
ピッチpが、1≦p≦15(μm)の範囲に収めるよう
にする。このようにすれば、上記コントラストと閾値特
性の両方の特性を満たすることができる。そして、ディ
スプレイとしての表示状態を損なわないものとすること
ができる。
In the invention disclosed in this specification, the spiral pitch p is set within the range of 1 ≦ p ≦ 15 (μm). In this way, both the contrast and threshold characteristics can be satisfied. Then, the display state of the display can be maintained.

【0066】また、表示特性はセル厚dにも依存する。
また、セル厚だけではなく、添加する光学活性物質の粘
性、液晶の螺旋ピッチpによっても、表示状態が左右さ
れる。
The display characteristics also depend on the cell thickness d.
Further, the display state is influenced not only by the cell thickness but also by the viscosity of the optically active substance to be added and the helical pitch p of the liquid crystal.

【0067】このため、それらの影響を小さくするた
め、添加による液晶層に対する増粘効果の比較的少ない
といわれる二色性色素を用いる。
Therefore, in order to reduce these effects, a dichroic dye, which is said to have relatively little thickening effect on the liquid crystal layer by addition, is used.

【0068】以下に上記二色性色素として、アゾ染料を
用いた場合におけるセル厚dの影響を調べた結果を示
す。
The results of examining the influence of the cell thickness d when an azo dye is used as the dichroic dye are shown below.

【0069】ここでは、光学活性物質の添加量を調節
し、液晶の螺旋ピッチpを一定なものとする。
Here, the helical pitch p of the liquid crystal is kept constant by adjusting the amount of the optically active substance added.

【0070】閾値特性、コントラスト、立ち上がり時
間、セル厚方向の表示の均一性は、ある特定の螺旋ピッ
チpを持つ調光層全体のセル厚に依存する。
The threshold characteristics, contrast, rise time, and display uniformity in the cell thickness direction depend on the cell thickness of the entire dimming layer having a certain spiral pitch p.

【0071】セル厚dが低下すると、閾値が高くなり、
駆動電圧が大きくなってしまう。このため、低消費電力
の実現が難しくなる。また、従来の駆動回路の電圧設定
範囲を超える電圧が必要となる。このため、新規な回路
設計が必要となってしまう。
As the cell thickness d decreases, the threshold increases,
The drive voltage will increase. Therefore, it is difficult to realize low power consumption. Further, a voltage exceeding the voltage setting range of the conventional drive circuit is required. Therefore, a new circuit design is needed.

【0072】しかし、セル厚dが増加すると、電界の強
度が一様でなくなりなる。この結果、電界印加時の液晶
材料の立ち上がり時間(基板平行方向であり、かつ所定
の向きに、液晶材料の配向が変化する時間)において、
ばらつきが生じる。このため、二色性色素による色相変
化時に、色表示のふらつきが生じる。
However, when the cell thickness d increases, the electric field strength becomes uneven. As a result, in the rise time of the liquid crystal material when the electric field is applied (the time when the orientation of the liquid crystal material changes in the substrate parallel direction and in a predetermined direction),
Variations occur. For this reason, when the hue changes due to the dichroic dye, the display of the color fluctuates.

【0073】また、セル厚dの増加に伴い、コントラス
トの低下が生じる。このため、コントラストの向上のた
めには、セル厚を薄くすることが望ましい。
Further, the contrast decreases as the cell thickness d increases. Therefore, it is desirable to reduce the cell thickness in order to improve the contrast.

【0074】特に本明細書に開示する発明においては、
セル厚dを、1≦d≦10(μm)の範囲とする。この
ことにより、閾値、コントラスト、立ち上がり時間、セ
ル厚方向の表示の均一性において、比較的良好な表示を
得ることができる。
Particularly in the invention disclosed in this specification,
The cell thickness d is set in the range of 1 ≦ d ≦ 10 (μm). This makes it possible to obtain a relatively good display in terms of threshold, contrast, rise time, and display uniformity in the cell thickness direction.

【0075】また液晶分子の配向ねじれ角θを大きくす
ると、コントラストが上昇することが確かめられてい
る。
It has been confirmed that the contrast is increased by increasing the orientation twist angle θ of the liquid crystal molecules.

【0076】一方、前記ねじれ角θが大きすぎると、電
界ON時の立ち上がり特性と、電界OFF時の立ち下が
り特性が一致しなくなり、表示装置として好ましくな
い。
On the other hand, if the twist angle θ is too large, the rising characteristics when the electric field is turned on and the falling characteristics when the electric field is turned off do not match, which is not preferable for a display device.

【0077】上記コントラスト、閾値特性の二つの特性
が良好である範囲は、θ≦300゜とすることが好まし
い。
The range in which the two characteristics of the contrast and the threshold value are good is preferably θ ≦ 300 °.

【0078】以下に電極間距離Lを25μm以下とする
点について説明する。
The point where the distance L between the electrodes is 25 μm or less will be described below.

【0079】まず、二色性色素分子の電界による配向状
態を説明する。二色性色素は液晶分子の配向と同じ向き
に配向する。つまり、横方向電界印加時には、液晶分子
は長軸方向が基板に平行であり、かつ所定の向きに配向
される。二色性色素分子も、これにならい、長軸方向が
基板に平行であり、かつ所定の向きに並ぶ。
First, the alignment state of the dichroic dye molecules by the electric field will be described. The dichroic dye is aligned in the same direction as the liquid crystal molecules. That is, when a lateral electric field is applied, the liquid crystal molecules are oriented in a predetermined direction with the major axis direction parallel to the substrate. Following this, the dichroic dye molecules also have the major axis parallel to the substrate and are arranged in a predetermined direction.

【0080】本明細書に開示する発明においては、ポジ
型の二色性色素を横方向電界によりスイッチングしてい
る。このため電界印加時でも、二色性色素の長軸方向に
光の吸収があるため、ある程度の光の吸収は起こってし
まう。
In the invention disclosed in this specification, the positive type dichroic dye is switched by the lateral electric field. Therefore, even when an electric field is applied, light is absorbed in the long axis direction of the dichroic dye, so that some light absorption occurs.

【0081】従来の縦方向電界駆動時には、二色性色素
は垂直に配向する。従って、ポジ型の二色性色素による
光吸収は起こらない。つまり横方向電界駆動による方法
は、縦方向電界駆動方法に比べて、理論的にコントラス
トの低下は避けられない。
During conventional vertical electric field driving, the dichroic dye is vertically aligned. Therefore, light absorption by the positive type dichroic dye does not occur. That is, the method using the lateral electric field drive is theoretically inevitable to reduce the contrast, as compared with the method using the vertical electric field drive.

【0082】従って、形成される横電界が調光層の光透
過状態を左右する。二色性色素は上述の通り、長軸方向
が基板面に平行である。しかし、電極近傍の電界は基板
に対し垂直な方向である。即ち、電極近傍の二色性色素
分子の長軸は、基板に対し垂直に配向する。
Therefore, the lateral electric field formed affects the light transmission state of the light control layer. As described above, the dichroic dye has the major axis direction parallel to the substrate surface. However, the electric field near the electrodes is perpendicular to the substrate. That is, the long axis of the dichroic dye molecule near the electrode is oriented perpendicular to the substrate.

【0083】ポジ型二色性色素は、長軸方向に大きな吸
収係数を持つ。また、該色素の分子短軸方向は、光吸収
はほとんどない。つまり、電極近傍の垂直に配向した二
色性色素は光をほとんど吸収しない。
The positive type dichroic dye has a large absorption coefficient in the major axis direction. Further, there is almost no light absorption in the minor axis direction of the dye. That is, the vertically-oriented dichroic dye near the electrodes hardly absorbs light.

【0084】従って、電極間距離Lが比較的短い方が二
色性色素による全体の光吸収は小さくなる。これは電極
間距離が短い方が、電極近傍の形成電界の立ち上がりが
急峻であるためである。
Therefore, when the distance L between the electrodes is relatively short, the total light absorption by the dichroic dye is small. This is because the shorter the distance between the electrodes is, the steeper the rising of the electric field formed near the electrodes is.

【0085】本明細書で開示する発明においては、横方
向電界印加時に光透過状態を実現している。従って、電
界印加時に光透過量を多くした方が全体のコントラスト
を高めることができる。つまり、電極間距離Lが小さい
方が、コントラストの点で望ましい。
In the invention disclosed in this specification, a light transmission state is realized when a lateral electric field is applied. Therefore, the overall contrast can be increased by increasing the light transmission amount when an electric field is applied. That is, it is desirable that the distance L between the electrodes is small in terms of contrast.

【0086】また、閾値特性においても、電極間距離L
が影響する。電極間距離Lを大きくすると閾値が高くな
り、駆動電圧が大きくなってしまう。このため、低電圧
駆動が実現されにくい。
Also in the threshold characteristic, the inter-electrode distance L
Influences. When the inter-electrode distance L is increased, the threshold value is increased and the drive voltage is increased. Therefore, it is difficult to realize low voltage driving.

【0087】本発明人の実験によると、電極間距離Lを
変化させてコントラストの変化を測定したところ、L<
25μm(加減は1μm程度)にすると、比較的良好な
コントラストが得られることが判明した。
According to the experiment by the present inventor, when the change in contrast was measured by changing the distance L between the electrodes, L <
It was found that when the thickness is 25 μm (adjustment is about 1 μm), a relatively good contrast can be obtained.

【0088】[0088]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図3を用い
て説明する。図3に示すのは、調光層を入射光が透過し
ない状態とした場合、即ち暗状態となっている場合の模
式図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram when the dimming layer is in a state in which incident light is not transmitted, that is, in a dark state.

【0089】この場合、調光層の配向状態は図3に示す
ように、液晶分子(301)の短軸方向を軸に、前記液
晶分子(301)の配向ベクトルが、液晶分子(30
1)の形成する層が変わる毎に徐々に角度を変えた螺旋
状態となっている。
In this case, as shown in FIG. 3, the alignment state of the light control layer is such that the alignment vector of the liquid crystal molecule (301) is aligned with the minor axis direction of the liquid crystal molecule (301) as an axis.
Each time the layer formed in 1) changes, the spiral state is gradually changed.

【0090】図3に示す状態は、液晶分子(301)及
び二色性色素(302)の分子長軸が、基板(101)
から基板(201)へと、基板に垂直な方向を軸として
180゜回転した配向状態を有している場合の例であ
る。
In the state shown in FIG. 3, the major axes of the liquid crystal molecules (301) and the dichroic dye (302) are the substrate (101).
This is an example of a case in which there is an orientation state in which the substrate is rotated from the substrate to the substrate (201) by 180 ° about the direction perpendicular to the substrate.

【0091】基板に平行な方向の電界を印加しない状態
においては、図3に示すように液晶に添加された二色性
色素は、基板に垂直な方向を軸として全方向に配向して
いる。
When no electric field is applied in the direction parallel to the substrate, the dichroic dye added to the liquid crystal is oriented in all directions with the direction perpendicular to the substrate as an axis, as shown in FIG.

【0092】従って、自然光のどの成分の光が入射して
も前記二色性色素分子の長軸方向成分を有することにな
る。この場合、入射した光のほとんどは二色性色素分子
に吸収されるため、調光層を入射光が透過しない状態が
実現される。即ち、暗状態が得られる。
Therefore, no matter which component of natural light is incident, it has a component in the long axis direction of the dichroic dye molecule. In this case, most of the incident light is absorbed by the dichroic dye molecules, so that the incident light does not pass through the light control layer. That is, a dark state can be obtained.

【0093】他方、電界印加時は図4に示すように、調
光層(204)を構成する分子が基板に平行な電界方向
にその長軸を配向した状態となる。
On the other hand, when an electric field is applied, as shown in FIG. 4, the molecules constituting the light control layer (204) have their major axes oriented in the electric field direction parallel to the substrate.

【0094】従って、入射する自然光のうち、分子長軸
方向に平行な偏光成分は吸収を受けるものの、他の成分
は吸収を受けず調光層を透過する。従って、見た目には
透過状態が得られる。即ち明状態が得られる。
Therefore, of the incident natural light, the polarized component parallel to the molecular long axis direction is absorbed, but the other components are not absorbed and are transmitted through the light control layer. Therefore, a transparent state is visually obtained. That is, a bright state is obtained.

【0095】そして、上記の電界無印加状態、及び電界
印加状態をスイッチングさせることで黒、及び透明状態
を表示できる。
Then, the black state and the transparent state can be displayed by switching the state in which the electric field is not applied and the state in which the electric field is applied.

【0096】[0096]

【実施例】本実施例では、図2に示される液晶電気光学
装置の作製工程を示す。図2は本実施例の液晶電気光学
装置の断面概略図である。図2における液晶電気光学装
置は、図1に示すようなTFT及び配線等が形成された
基板を一方の基板として用いる。
EXAMPLE In this example, a manufacturing process of the liquid crystal electro-optical device shown in FIG. 2 will be described. FIG. 2 is a schematic sectional view of the liquid crystal electro-optical device of this embodiment. The liquid crystal electro-optical device in FIG. 2 uses the substrate on which the TFT, the wiring, and the like as shown in FIG. 1 are formed as one substrate.

【0097】図1において、図1(A)は画素部の概略
の上面図である。図1(B)は図1(A)における線A
−A’における断面の概略図である。
In FIG. 1, FIG. 1A is a schematic top view of the pixel portion. FIG. 1B is a line A in FIG.
It is a schematic diagram of a section in -A '.

【0098】まず、ガラス基板(101)上に、下地膜
(102)として酸化珪素膜をプラズマCVD法または
熱CVD法により2000Åの厚さに成膜する。
First, a silicon oxide film is formed as a base film (102) on a glass substrate (101) by a plasma CVD method or a thermal CVD method to a thickness of 2000 Å.

【0099】この時基板(以下TFT基板とする)10
1には、コーニング#1737等の無アルカリガラスや
石英ガラスを用いることが望ましい。
At this time, the substrate (hereinafter referred to as a TFT substrate) 10
For No. 1, it is desirable to use non-alkali glass such as Corning # 1737 or quartz glass.

【0100】また、液晶電気光学装置の軽量化を目的と
する場合、複屈折性の少ないフィルム、例えばPES
(ポリエチレンサルフェート)などを用いることもでき
る。
For the purpose of reducing the weight of the liquid crystal electro-optical device, a film having a small birefringence, such as PES, is used.
(Polyethylene sulfate) or the like can also be used.

【0101】次に、プラズマCVD法によりアモルファ
スシリコン膜を300〜2000Å、例えば500Å形
成する。
Next, an amorphous silicon film is formed to a thickness of 300 to 2000 Å, for example, 500 Å by plasma CVD.

【0102】次に、600℃以下、好ましくは550℃
以下の温度で熱アニールを行い、結晶化を行なった。熱
アニール後、レーザー光またはそれと同等な強光により
アニールを行ない、結晶性を高めてもよい。
Next, 600 ° C. or lower, preferably 550 ° C.
Crystallization was performed by performing thermal annealing at the following temperatures. After thermal annealing, crystallinity may be enhanced by annealing with laser light or strong light equivalent thereto.

【0103】特に熱結晶化の際に、アモルファスシリコ
ン膜にニッケル等の結晶化を助長する触媒元素を微量に
添加することで、結晶化が助長され、安価なガラス基板
上に高い結晶性を有するポリシリコン膜を形成すること
ができる。詳細は、特開平6−244103号公報等に
示されている。
Particularly, in the case of thermal crystallization, by adding a trace amount of a catalyst element such as nickel that promotes crystallization to the amorphous silicon film, crystallization is promoted and high crystallinity is achieved on an inexpensive glass substrate. A polysilicon film can be formed. Details are disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-244103.

【0104】こうして得られたシリコン膜をエッチング
して島状のシリコン膜(103)を得る。次に、ゲート
絶縁膜(104)としての酸化珪素膜を、TEOSを用
いたプラズマCVD法にて500〜1200Åの厚さ、
例えば1000Åの厚さに成膜する。
The silicon film thus obtained is etched to obtain an island-shaped silicon film (103). Next, a silicon oxide film as the gate insulating film (104) is formed by a plasma CVD method using TEOS to a thickness of 500 to 1200Å,
For example, a film is formed to a thickness of 1000Å.

【0105】その後、スパッタ法によりアルミニウムを
2000〜6000Åの厚さに形成し、これをパターニ
ングしてゲート線(105)を得る。ゲート線(10
5)の幅は8μmとする。
Thereafter, aluminum is formed to a thickness of 2000 to 6000Å by a sputtering method, and this is patterned to obtain a gate line (105). Gate line (10
The width of 5) is 8 μm.

【0106】ゲート線(105)は、その表面に弱酸溶
液を化成液として陽極酸化を施し、陽極酸化膜(10
6)を形成する。この陽極酸化膜(106)は緻密な膜
質を有している。この陽極酸化膜(106)の膜厚の厚
さは700Åとする。
The gate line (105) is anodized on its surface by anodizing using a weak acid solution as a chemical conversion solution.
6) is formed. This anodic oxide film (106) has a dense film quality. The thickness of the anodic oxide film (106) is 700 Å.

【0107】この陽極酸化膜(106)は、ゲイト電極
を機械的に及び電気的に保護する機能を有している。
The anodic oxide film (106) has a function of mechanically and electrically protecting the gate electrode.

【0108】次に、イオンドーピング法により、島状シ
リコン領域(103)に対して、ゲート線(105)を
マスクとして自己整合的に不純物イオンを打ち込み、n
型またはp型の導電型を付与し、導電域(107)を形
成する。この導電層(107)の一方がソース領域とな
り、他方がドレイン領域となる。
Next, by ion doping, impurity ions are implanted into the island-shaped silicon region (103) in a self-aligned manner using the gate line (105) as a mask, and n
Type or p-type conductivity is imparted to form a conductive region (107). One of the conductive layers (107) serves as a source region and the other serves as a drain region.

【0109】なお、アクティブマトリクス領域の外側周
辺に、ポリシリコンよりなる薄膜トランジスタで図示し
ない周辺駆動回路を構成して設ける、いわゆるモノリシ
ック型とすることは有効である。その際には、pチャネ
ル型とnチャネル型の薄膜トランジスタ相補型に作製す
る。
It is effective to use a so-called monolithic type in which a peripheral driving circuit (not shown) is provided by forming a thin film transistor made of polysilicon around the outer periphery of the active matrix region. At that time, p-channel type and n-channel type thin film transistor complementary types are manufactured.

【0110】その上に窒化珪素膜をプラズマCVD法に
よって厚さ3000〜6000Å例えば4000Å形成
し、第1の層間絶縁膜(108)とする。これは、酸化
珪素膜または酸化珪素膜と窒化珪素膜の多層膜としても
よい。
A silicon nitride film having a thickness of 3000 to 6000Å, for example 4000Å, is formed thereon by plasma CVD to form a first interlayer insulating film (108). This may be a silicon oxide film or a multilayer film of a silicon oxide film and a silicon nitride film.

【0111】次に薄膜トランジスタのソース領域及びド
レイン領域(107)上の第1の層間絶縁膜(108)
に、エッチングによりコンタクトホールを形成する。そ
の上にスパッタ法等により厚さ2000〜6000Å、
例えば3000Åのアルミニウム、またはチタンとアル
ミニウムの多層膜を成膜、パターニングして、ソース線
(109)及びドレイン電極(110)を形成する。ソ
ース線(109)の幅は6μm、またドレイン電極(1
10)の幅は8μmとする。
Next, a first interlayer insulating film (108) on the source region and drain region (107) of the thin film transistor.
Then, a contact hole is formed by etching. On top of that, the thickness is 2000-6000Å by the sputtering method,
For example, 3000 Å aluminum or a multilayer film of titanium and aluminum is formed and patterned to form a source line (109) and a drain electrode (110). The width of the source line (109) is 6 μm, and the drain electrode (1
The width of 10) is 8 μm.

【0112】この上に、ポリイミドやアクリル系の透光
性有機樹脂膜を4000〜10000Å例えば5000
Å形成し、第2の層間絶縁膜(111)を形成する。な
お、この層間絶縁膜には酸化珪素、窒化珪素、あるいは
酸化窒化珪素等の無機材料を利用できるのは言うまでも
ないが、前記ポリイミドもしくはアクリル系の有機材料
を用いると、電極、素子等による凹凸を平坦化すること
ができる。
On top of this, a polyimide or acrylic translucent organic resin film is placed in the range of 4000 to 10000Å, for example 5000.
Å Then, the second interlayer insulating film (111) is formed. It is needless to say that an inorganic material such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride can be used for this interlayer insulating film, but if the above-mentioned polyimide or acrylic organic material is used, unevenness due to electrodes, elements, etc. can be formed. It can be flattened.

【0113】そして、アルミニウム、銅、クロム、チタ
ン、ITO等の導電性被膜をスパッタ法等の公知の方法
で形成、パターンニングし、コモン線(112)を形成
する。コモン線(112)の幅は8μmとする。また、
図1に示すように、コモン線(112)はドレイン電極
(110)と平行な部分を有し、この部分のコモン線
(112)とドレイン電極(110)との間隔は12μ
mとする。
Then, a conductive film of aluminum, copper, chromium, titanium, ITO or the like is formed and patterned by a known method such as a sputtering method to form the common line (112). The width of the common line (112) is 8 μm. Also,
As shown in FIG. 1, the common line (112) has a portion parallel to the drain electrode (110), and the distance between the common line (112) and the drain electrode (110) in this portion is 12 μm.
m.

【0114】ここで、図1(B)においては前記電極の
断面形状を矩形状に示したが、斜面を有する台形状、あ
るいは曲面としてもよい。この場合、フォトレジストを
形成したのち、等方性プラズマエッチングあるいはウェ
ットエッチングを施す。
Here, in FIG. 1B, the sectional shape of the electrode is shown as a rectangular shape, but it may be a trapezoidal shape having an inclined surface or a curved surface. In this case, after forming a photoresist, isotropic plasma etching or wet etching is performed.

【0115】さらにこの上に、図示しない保護膜として
酸化硅素を5000〜10000Å、例えば5000Å
形成した。
Furthermore, silicon oxide of 5000 to 10000 Å, for example 5000 Å, is further formed on this as a protective film (not shown).
Formed.

【0116】次に、図2に示すように、一方の基板(2
01)の周辺にエポキシ樹脂によりシール材(202)
を形成して基板(101)、(201)を貼り合わせ、
セルを形成する。
Next, as shown in FIG. 2, one substrate (2
01) around the sealing material with epoxy resin (202)
And the substrates (101) and (201) are bonded together,
Form a cell.

【0117】本実施例では、前記一対の基板は、基板間
に直径4μmの球状スペーサー(203)を挟み、パネ
ル面内全体で均一な基板間隔となるようにした。なお、
図2には図1に示すTFT素子、配線等は図示していな
い。
In the present embodiment, the pair of substrates are arranged such that spherical spacers (203) having a diameter of 4 μm are sandwiched between the substrates so that the substrates are uniformly spaced over the entire panel surface. In addition,
FIG. 2 does not show the TFT element, wiring, etc. shown in FIG.

【0118】また、前記シール材(202)はエポキシ
樹脂に限定されるものではなく、他の樹脂、例えばウレ
タンアクリレート系の樹脂を用いても問題はない。さら
に前記球状スペーサーの材料は無機材料、有機材料等の
性質を問わない。
Further, the sealing material (202) is not limited to the epoxy resin, and there is no problem even if another resin such as a urethane acrylate resin is used. Further, the material of the spherical spacer may be any of inorganic and organic materials.

【0119】本実施例においては、セル厚を4μmとす
る。
In this embodiment, the cell thickness is 4 μm.

【0120】その後真空注入法等により、前記一対の基
板(101)、(201)間に、液晶等を注入し、調光
層(204)を形成する。
Then, a liquid crystal or the like is injected between the pair of substrates (101) and (201) by a vacuum injection method or the like to form a light control layer (204).

【0121】調光層(204)を構成する材料として
は、液晶材料に二色性色素及び光学活性物質を混合した
材料を使用する。
As the material forming the light control layer (204), a material in which a dichroic dye and an optically active substance are mixed with a liquid crystal material is used.

【0122】本実施例では液晶材料は、ネマチック液晶
にアゾ系染料が添加された、ZLI−3200(メルク
製)を用いる。その誘電率異方性は−4.8、屈折率異
方性は+0.0437である。前記染料は3.46%添
加されている。
In this embodiment, as the liquid crystal material, ZLI-3200 (manufactured by Merck) in which an azo dye is added to nematic liquid crystal is used. Its dielectric anisotropy is -4.8 and its refractive index anisotropy is +0.0437. The dye is added at 3.46%.

【0123】なお、ネマチック液晶材料は前記材料に限
定するものではなく、室温でネマチック性を示す材料は
いずれも使用することができる。
The nematic liquid crystal material is not limited to the above materials, and any material exhibiting nematic property at room temperature can be used.

【0124】また、二色性色素としては、液晶に対する
溶解度が高く、光化学的にも安定なものが望ましい。具
体的には、アゾ系染料、アントラキノン系染料、ナフト
キノン系染料、ペリレン系染料、キノフタロン系染料、
テトラジン系染料、クマリン系染料等を用いることが可
能である。
As the dichroic dye, those having high solubility in liquid crystal and stable photochemically are desirable. Specifically, azo dyes, anthraquinone dyes, naphthoquinone dyes, perylene dyes, quinophthalone dyes,
It is possible to use a tetrazine dye, a coumarin dye, or the like.

【0125】また、二色性色素の添加により液晶(調光
層204)の粘性は変化する。粘性の変化は添加する二
色性色素により異なり、アゾ染料はアントラキノン系及
びその他の色素より増粘効果が小さい。
The viscosity of the liquid crystal (light control layer 204) is changed by the addition of the dichroic dye. The change in viscosity depends on the dichroic dye added, and the azo dye has a smaller thickening effect than the anthraquinone type and other dyes.

【0126】さらに、前記液晶材料に光学活性物質とし
てS−811(メルク製)を添加した。前記液晶材料に
前記光学活性物質を混合すると、室温でコレステリック
相を示すようになる。
Further, S-811 (manufactured by Merck) was added as an optically active substance to the liquid crystal material. When the optically active substance is mixed with the liquid crystal material, it exhibits a cholesteric phase at room temperature.

【0127】図3に示すのは、調光層を入射光が透過し
ない状態とした場合、即ち暗状態となっている場合の模
式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram when the light control layer is in a state in which incident light is not transmitted, that is, in a dark state.

【0128】この場合には、調光層(204)の配向状
態は図3に示すように、液晶分子(301)の短軸方向
を軸に、前記液晶分子(301)の配向ベクトルが、液
晶分子(301)の形成する層が変わる毎に徐々に角度
を変えた螺旋状態となっている。
In this case, as shown in FIG. 3, the alignment state of the light control layer (204) is such that the alignment vector of the liquid crystal molecule (301) is aligned with the minor axis direction of the liquid crystal molecule (301) as an axis. Each time the layer formed by the molecule (301) changes, the angle is gradually changed into a spiral state.

【0129】なお、図3は液晶分子(301)、及び二
色性色素分子(302)を模式的に示したもので、基板
(101、102)と縮尺は一致してない。また、図1
に示すようなTFT素子、配線等、及び図2にあるよう
なスペーサー、シール材は図3には図示していない。ま
た実際には、基板(101)、(201)間で前記分子
は無数に存在する。さらに、光学活性物質(図示せず)
は前記材料に限定されるものではなく、前記液晶材料に
溶解するものであれば、いずれの材料を用いても良い。
Note that FIG. 3 schematically shows the liquid crystal molecules (301) and the dichroic dye molecules (302), and their scales are not the same as those of the substrates (101, 102). Also, FIG.
The TFT element, the wiring, etc. as shown in FIG. 3, the spacer and the sealing material as shown in FIG. 2 are not shown in FIG. In reality, the molecules are innumerable between the substrates (101) and (201). Furthermore, an optically active substance (not shown)
Is not limited to the above materials, and any material may be used as long as it is soluble in the liquid crystal material.

【0130】本実施例では、前記光学活性物質につい
て、螺旋ピッチpがp=8μmとなるように添加量を調
整する。このような構成とすることで、液晶分子(30
1)及び二色性色素(302)の分子長軸は、基板(1
01)から基板(201)へと、基板に垂直な方向を軸
として180゜回転した配向状態となる。
In this example, the amount of the optically active substance added was adjusted so that the spiral pitch p was p = 8 μm. With such a structure, liquid crystal molecules (30
1) and the molecular long axis of the dichroic dye (302) are
From (01) to the substrate (201), the alignment state is obtained by rotating 180 ° about the direction perpendicular to the substrate as an axis.

【0131】本実施例に示す液晶電気光学装置は、その
間隔がLで示されるドレイン電極(110)−コモン電
極(112)間に電界が印加されない状態では、液晶材
料に添加された二色性色素(302)は、基板に垂直な
方向を軸として全方向に配向している。
In the liquid crystal electro-optical device shown in this embodiment, the dichroic property added to the liquid crystal material is set in the state where the electric field is not applied between the drain electrode (110) and the common electrode (112) whose interval is L. The dye (302) is oriented in all directions with the axis perpendicular to the substrate as an axis.

【0132】ここで自然光のどの成分の光が入射しても
前記二色性色素分子(302)の長軸方向成分を有する
ことになる。従って、入射した光は前記色素分子に吸収
され、黒表示を行う。即ち、調光層(204)を入射光
が透過しない状態が実現される。
Here, no matter which component of natural light is incident, it has a component in the major axis direction of the dichroic dye molecule (302). Therefore, the incident light is absorbed by the dye molecules to display black. That is, a state in which incident light does not pass through the light control layer (204) is realized.

【0133】一方、電界印加時は図4に示すように、調
光層(204)を構成する分子が基板(101)に平行
な電界方向にその長軸を配向した状態となっている。
On the other hand, when an electric field is applied, as shown in FIG. 4, the molecules constituting the light control layer (204) are in a state in which their major axes are oriented in the electric field direction parallel to the substrate (101).

【0134】従って、入射する自然光のうち、分子長軸
方向に平行な偏光成分は吸収を受けるものの、他の成分
は吸収を受けず調光層を透過する。従って、見た目には
透過状態が得られる。即ち明状態が得られる。
Therefore, of the incident natural light, the polarized component parallel to the molecular long axis direction is absorbed, but the other components are not absorbed and are transmitted through the light control layer. Therefore, a transparent state is visually obtained. That is, a bright state is obtained.

【0135】上記の電界無印加状態、及び電界印加状態
をスイッチングさせることで黒、及び透明状態を表示で
きる。
Black and transparent states can be displayed by switching the state in which the electric field is not applied and the state in which the electric field is applied.

【0136】本実施例において、基板(101)及び
(201)の少なくとも一方に配向膜を設け液晶等に配
向規制力を及ぼしても良い。配向膜を形成すると配向規
制力により、一様な液晶配向が実現され、色ムラの少な
いディスプレイが実現される。また、ディスクリネーシ
ョン等の配向欠陥の発生低下がはかられる。
In this embodiment, an alignment film may be provided on at least one of the substrates (101) and (201) to exert an alignment regulating force on the liquid crystal or the like. When the alignment film is formed, a uniform liquid crystal alignment is realized by the alignment regulating force, and a display with less color unevenness is realized. In addition, the occurrence of orientation defects such as disclination can be reduced.

【0137】[0137]

【発明の効果】本発明で開示する発明を利用することに
より、偏光板が不要になり、明るく、高コントラスト比
で、視野角依存性の少ない、優れた液晶電気光学装置を
提供できる。
By utilizing the invention disclosed in the present invention, it is possible to provide an excellent liquid crystal electro-optical device which does not require a polarizing plate, is bright, has a high contrast ratio, and has little viewing angle dependency.

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

【図1】 実施例の液晶電気光学装置のTFT基板概要
図。
FIG. 1 is a schematic view of a TFT substrate of a liquid crystal electro-optical device according to an embodiment.

【図2】 実施例の液晶電気光学装置断面概要図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal electro-optical device according to an example.

【図3】 本実施例の液晶電気光学装置の光吸収状態を
表す図。
FIG. 3 is a diagram showing a light absorption state of the liquid crystal electro-optical device of the present embodiment.

【図4】 実施例の液晶電気光学装置の光透過状態を表
す図。
FIG. 4 is a diagram showing a light transmission state of a liquid crystal electro-optical device of an example.

【図5】 従来の液晶電気光学装置の光透過状態を表す
図。
FIG. 5 is a diagram showing a light transmission state of a conventional liquid crystal electro-optical device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201、501、502 基板 102 下地膜 103 シリコン膜 104 ゲート絶縁膜 105 ゲート線 106 陽極酸化膜 107 導電域 108 第1層間絶縁膜 109 ソース線 110 ドレイン電極 111 第2層間絶縁膜 112 コモン線 202 シール材 203 スペーサー 204 調光層 301、503 液晶分子 302、504 二色性色素 101, 201, 501, 502 Substrate 102 Base film 103 Silicon film 104 Gate insulating film 105 Gate line 106 Anodized film 107 Conductive area 108 First interlayer insulating film 109 Source line 110 Drain electrode 111 Second interlayer insulating film 112 Common line 202 Sealing material 203 Spacer 204 Light control layer 301, 503 Liquid crystal molecule 302, 504 Dichroic dye

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも一枚が透光性を有する一対の基
板と、 前記基板間に狭持された調光層と、 前記基板に平行な方向に電界を印加する手段とを有し、 前記調光層は少なくとも液晶、光学活性物質、及び二色
性色素より構成されること、を特徴とする液晶電気光学
装置。
1. A pair of substrates, at least one of which has translucency, a light control layer sandwiched between the substrates, and a means for applying an electric field in a direction parallel to the substrates, A liquid crystal electro-optical device, wherein the light control layer is composed of at least a liquid crystal, an optically active substance, and a dichroic dye.
【請求項2】 請求項1において、前記二色性色素はポ
ジ型であることを特徴とする液晶電気光学装置。
2. The liquid crystal electro-optical device according to claim 1, wherein the dichroic dye is a positive type.
【請求項3】 請求項1において、前記調光層は誘電率
異方性が正の液晶分子を含有することを特徴とする液晶
電気光学装置。
3. The liquid crystal electro-optical device according to claim 1, wherein the light control layer contains liquid crystal molecules having positive dielectric anisotropy.
【請求項4】 請求項1において、前記液晶の螺旋ピッ
チpが、1≦p≦15(単位:μm)の範囲にあること
を特徴とする液晶電気光学装置。
4. The liquid crystal electro-optical device according to claim 1, wherein the helical pitch p of the liquid crystal is in the range of 1 ≦ p ≦ 15 (unit: μm).
【請求項5】 請求項1において、セル厚dが、1≦d
≦10(単位:μm)の範囲にあることを特徴とする液
晶電気光学装置。
5. The cell thickness d according to claim 1, wherein 1 ≦ d
A liquid crystal electro-optical device having a range of ≦ 10 (unit: μm).
【請求項6】 請求項1において、液晶分子の配向ねじ
れ角θが、θ≦300゜の範囲にあることを特徴とする
液晶電気光学装置。
6. The liquid crystal electro-optical device according to claim 1, wherein the orientation twist angle θ of the liquid crystal molecules is in the range of θ ≦ 300 °.
【請求項7】 請求項1において、前記基板に平行な方
向に電界を印加する手段は一対の電極を有し、 該一対の電極間距離LはL<25(単位:μm)の範囲
にあることを特徴とする液晶電気光学装置。
7. The device according to claim 1, wherein the means for applying an electric field in a direction parallel to the substrate has a pair of electrodes, and the distance L between the pair of electrodes is in the range of L <25 (unit: μm). A liquid crystal electro-optical device characterized by the above.
【請求項8】少なくとも一枚が透光性を有する一対の基
板と、 基板間に狭持され、二色性色素を含有する液晶材料から
なる調光層と、 前記基板に平行な方向に電界を印加する手段と、 前記調光層を配向させる手段と、 を有し、 前記配向手段は少なくとも一方の基板に設けられている
ことを特徴とする液晶電気光学装置。
8. A pair of substrates, at least one of which has translucency, a light control layer made of a liquid crystal material containing a dichroic dye and sandwiched between the substrates, and an electric field in a direction parallel to the substrates. And a means for orienting the light control layer, the orienting means being provided on at least one of the substrates.
【請求項9】 請求項8において、前記二色性色素はポ
ジ型であることを特徴とする液晶電気光学装置。
9. The liquid crystal electro-optical device according to claim 8, wherein the dichroic dye is a positive type.
【請求項10】 請求項8において、前記調光層の誘電
率異方性は正であることを特徴とする液晶電気光学装
置。
10. The liquid crystal electro-optical device according to claim 8, wherein the dielectric constant anisotropy of the light control layer is positive.
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