JPH10123528A - Display element and production therefor - Google Patents

Display element and production therefor

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JPH10123528A
JPH10123528A JP29798696A JP29798696A JPH10123528A JP H10123528 A JPH10123528 A JP H10123528A JP 29798696 A JP29798696 A JP 29798696A JP 29798696 A JP29798696 A JP 29798696A JP H10123528 A JPH10123528 A JP H10123528A
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liquid crystal
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phase
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潤 小倉
Satoru Shimoda
悟 下田
Tomio Tanaka
富雄 田中
Tetsushi Yoshida
哲志 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display element which has homogeneous layer structures and which displays a high-quality picture. SOLUTION: Rubbings are respectively applied on surfaces of a lower substrate and an upper substrate by once in directions which are parallel with each other and are opposite. A liquid crystal cell is formed by joining the lower substrate and the upper substrate so that the crossing angle between the direction 18A of the orientation processing of the lower substrate and the direction 19A of the orientation processing of the upper substrate becomes 2Φ. The angle Φ is the angle formed by the direction of the orientation and the direction of the normal of the layer of a layer structure which is formed by nearby liquid crystal molecules. Next, liquid crystal 21 is poured into the liquid crystal cell. The normal of the layer of the layer structure of liquid crystal near to the first substrate is the direction 21C inclined with respect to the direction 18A of the orientation by the angle Φ and the normal of the layer of the layer structure of liquid crystal near to the second substrate is the direction 21C inclined with respect to the direction 19A of the orientation by the angle Φ and they coincide each other. As a result, smectic layers growing from the vicinities of both substrates join at almost the center of the thickness direction of the layer of liquid crystal 21.

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】この発明は、強誘電相を有す
る液晶を用いた表示素子と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 display device using a liquid crystal having a ferroelectric phase and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より広く使用されているネマチック
液晶を用いた液晶表示素子に代えて、高速応答特性及び
広い視野角特性が期待される強誘電性液晶、反強誘電性
液晶等を用いた液晶表示素子が開発されている。これら
の液晶表示素子は、図11に示すように、対向する内面
に電極を形成した一対の基板71、72の対向面に、互
いに平行で且つ反対方向71A,72Aにラビングを施
し、強誘電性液晶或いは反強誘電性液晶を介在させたも
のである。
2. Description of the Related Art Instead of a liquid crystal display device using a nematic liquid crystal, which has been widely used, a ferroelectric liquid crystal and an antiferroelectric liquid crystal, which are expected to have a high-speed response characteristic and a wide viewing angle characteristic, are used. Liquid crystal display devices have been developed. As shown in FIG. 11, these liquid crystal display elements are rubbed in parallel to and opposite directions 71A and 72A on opposing surfaces of a pair of substrates 71 and 72 having electrodes formed on opposing inner surfaces, respectively. Liquid crystal or antiferroelectric liquid crystal is interposed.

【0003】この種の液晶表示素子において、高い品質
の画像を表示するためには、スメクティック相の液晶
が、均一な層構造を維持して両基板間に配置されている
ことが望ましい。即ち、液晶分子の配向によるスメクテ
ィック層の構造に欠陥が少ないことが望ましい。
In order to display a high-quality image in this type of liquid crystal display device, it is desirable that smectic phase liquid crystal be disposed between both substrates while maintaining a uniform layer structure. That is, it is desirable that the structure of the smectic layer due to the alignment of the liquid crystal molecules has few defects.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の強誘電性液晶表示素子及び反強誘電性液晶表示素子で
は、一対の基板に互いに平行で反対方向にラビングを施
している。
As described above, in the conventional ferroelectric liquid crystal display device and antiferroelectric liquid crystal display device, rubbing is applied to a pair of substrates in parallel and in opposite directions.

【0005】しかし、基板近傍のスメクティック相の液
晶は、配向処理の方向に対し、スメクティック層の法線
を所定角度Φ傾いた方向に向けて配向する。このため、
上基板近傍の液晶分子と下基板近傍の液晶分子では、そ
の層構造の層の法線方向が2Φだけずれてしまう。両基
板の近傍から液晶のスメクティック層を成長させた場合
には、一方の基板側から成長したスメクティック層の方
向と、他方の基板側から成長したスメクティック層の方
向と、が液晶層の中央部で一致しなくなり、断絶が生
じ、配向不良が生じ、ひいては、表示画像のコントラス
トを低下させ、及び品質を低下させる場合があった。
However, the liquid crystal of the smectic phase near the substrate is oriented so that the normal of the smectic layer is inclined at a predetermined angle Φ with respect to the direction of the orientation treatment. For this reason,
In the liquid crystal molecules near the upper substrate and the liquid crystal molecules near the lower substrate, the normal direction of the layer having the layer structure is shifted by 2Φ. When a liquid crystal smectic layer is grown from the vicinity of both substrates, the direction of the smectic layer grown from one substrate side and the direction of the smectic layer grown from the other substrate side are at the center of the liquid crystal layer. In some cases, they do not coincide with each other, a break occurs, an alignment failure occurs, and the contrast of a displayed image is reduced, and the quality of the displayed image is reduced.

【0006】この発明は上記実状に鑑みてなされたもの
で、高品質の画像を表示することができるスメクティッ
ク相の液晶を用いた液晶表示素子とその製造方法を提供
することを目的とする。また、この発明は、液晶層全体
が均一な層構造を有するスメクティック相の液晶を用い
た液晶表示素子及びその製造方法を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a liquid crystal display device using a smectic phase liquid crystal capable of displaying a high quality image and a method of manufacturing the same. Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device using a smectic phase liquid crystal in which the entire liquid crystal layer has a uniform layer structure, and a method for manufacturing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第1の観点にかかる表示素子は、一面に
電極が形成され、さらに、第1の方向に配向処理が施さ
れた第1の基板と、前記第1の基板に対向して配置さ
れ、前記一面に対向する面に電極が形成され、第1の方
向との交角が2Φの第2の方向に配向処理が施された第
2の基板と、前記第1と第2の基板の間に配置され、前
記第1の基板近傍の液晶分子が、カイラルスメクティッ
ク相の液晶が有する層構造の層の法線方向を前記第1の
方向に対して交角Φで交差する第3の方向に向けて配向
し、前記第2の基板近傍の液晶分子が、カイラルスメク
ティック相の液晶が有する層構造の層の法線方向を前記
第2の方向に対して交角Φで交差する前記第3の方向に
向けて配向するカイラルスメクティック相の液晶と、よ
り構成される。
In order to achieve the above object, a display element according to a first aspect of the present invention has an electrode formed on one surface thereof and further having an alignment treatment in a first direction. A first substrate and an electrode are formed on a surface facing the first substrate, and an electrode is formed on a surface facing the one surface, and an orientation process is performed in a second direction having an intersection angle of 2Φ with the first direction. A second substrate is disposed between the first and second substrates, and liquid crystal molecules in the vicinity of the first substrate are oriented in the normal direction of the layer of the layer structure of the liquid crystal of the chiral smectic phase by the first direction. And the liquid crystal molecules in the vicinity of the second substrate are oriented in the normal direction of the layer of the layer structure of the liquid crystal in the chiral smectic phase by the second direction. Oriented in the third direction intersecting at an intersection angle Φ with the direction of And the liquid crystal of Mekutikku phase, more composed.

【0008】このような構成によれば、第1の基板と第
2の基板の配向処理の方向の交角が2Φに設定されてい
るので、第1の基板近傍のスメクティック層(スメクテ
ィック相の液晶が有する層構造の層)の法線の方向と、
第2の基板近傍のスメクティック層の法線の方向が共に
第3の方向となって、一致する。従って、液晶層の層構
造に欠陥が生じ難く、均一な結晶構造を得ることがで
き、配向欠陥の少ない高品質の画像を表示することがで
きる。
According to such a configuration, the intersection angle between the direction of the alignment treatment of the first substrate and the second substrate is set to 2Φ, so that the smectic layer (the liquid crystal of the smectic phase is close to the first substrate). Direction of the normal line of the layer having a layer structure)
The directions of the normals of the smectic layer near the second substrate are both the third direction and coincide with each other. Therefore, defects are less likely to occur in the layer structure of the liquid crystal layer, a uniform crystal structure can be obtained, and a high-quality image with few alignment defects can be displayed.

【0009】前記第1の基板と第2の基板の配向処理
は、例えば、基板に形成された配向膜の表面を反対方向
に複数回ずつラビングすることにより行われる。
The alignment treatment of the first substrate and the second substrate is performed, for example, by rubbing the surface of an alignment film formed on the substrate a plurality of times in opposite directions.

【0010】前記液晶は、SmCA*相の液晶又はSm*
相の液晶から構成されている。
The liquid crystal is a liquid crystal of S m CA * phase or S m C *.
It is composed of phase liquid crystals.

【0011】上記目的を達成するため、この発明の第2
の観点にかかる表示素子の製造方法は、対向面に電極が
形成された第1と第2の基板にそれぞれ配向処理を施す
工程と、前記第1の基板と第2の基板を、配向処理の方
向の交角が2Φになるように所定ギャップで配置する工
程と、前記第1と第2の基板の間に、配向処理の方向に
対して交差角Φで交差する方向に、スメクティック層の
法線方向を近傍の基板の配向処理方向に対して交角Φで
交差する方向に向けて配向するカイラルスメクティック
相の液晶を配置する工程と、前記液晶を加熱して一旦ア
イソトロピック相にし、続いて、前記第1と第2の基板
近傍から再配向させる工程と、より構成されることを特
徴とする。
In order to achieve the above object, a second aspect of the present invention is provided.
The method for manufacturing a display element according to the aspect of the present invention comprises the steps of: performing an alignment process on each of the first and second substrates each having an electrode formed on the opposing surface; and performing the alignment process on the first substrate and the second substrate. Disposing at a predetermined gap such that the intersection angle of the directions is 2Φ; and interposing a normal line of the smectic layer between the first and second substrates in a direction intersecting at an intersection angle Φ with respect to the orientation direction. A step of arranging a liquid crystal of a chiral smectic phase oriented in a direction intersecting at an angle of intersection Φ with respect to the orientation processing direction of a nearby substrate, and heating the liquid crystal once to an isotropic phase, and then A step of reorienting from the vicinity of the first and second substrates.

【0012】このような構成によれば、第1の基板と第
2の基板の配向処理の方向の交角が2Φに設定されてい
るので、液晶を再配向させる際に、第1の基板近傍のス
メクティック層(スメクティック相の液晶が有する層構
造の層)の法線の方向と、第2の基板近傍のスメクティ
ック層の法線の方向が共に第3の方向となって、一致す
る。従って、液晶層の中央部の層構造に欠陥が生じ難
く、均一な結晶構造を得ることができ、配向欠陥の少な
い高品質の画像を表示することができる。
According to such a configuration, the intersection angle between the direction of the alignment processing of the first substrate and the second substrate is set to 2Φ, so that when the liquid crystal is realigned, the vicinity of the first substrate can be reduced. The direction of the normal of the smectic layer (the layer having the layer structure of the liquid crystal in the smectic phase) and the direction of the normal of the smectic layer near the second substrate are both the third direction and coincide with each other. Accordingly, defects are less likely to occur in the layer structure at the center of the liquid crystal layer, a uniform crystal structure can be obtained, and a high-quality image with few alignment defects can be displayed.

【0013】前記第1と第2の基板にそれぞれ配向処理
を施す工程は、例えば、前記第1と第2の基板の対向面
にそれぞれ配向膜を形成する工程と、該配向膜の表面を
それぞれ反対方向に複数回ずつラビングする工程と、よ
り構成されている。
The steps of subjecting the first and second substrates to an alignment treatment include, for example, a step of forming an alignment film on each of the opposing surfaces of the first and second substrates, and a step of: Rubbing a plurality of times in opposite directions.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図1はこの実施の形態の表示素
子の断面図、図2は画素電極とアクティブ素子を形成し
た透明基板の平面図である。この表示素子は、アクティ
ブマトリクス方式のものであり、図1に示すように、一
対の透明基板(例えば、ガラス基板)11、12と、透
明基板11、12の間に配置された液晶21と、透明基
板11、12を挟んで配置された一対の偏光板23、2
4と、から構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a display element of this embodiment, and FIG. 2 is a plan view of a transparent substrate on which pixel electrodes and active elements are formed. This display element is of an active matrix type, and as shown in FIG. 1, a pair of transparent substrates (for example, glass substrates) 11 and 12, a liquid crystal 21 disposed between the transparent substrates 11 and 12, and A pair of polarizing plates 23, 2 disposed with the transparent substrates 11, 12 interposed therebetween
4.

【0015】図1において下側の透明基板(以下、下基
板)11には、ITO等の透明導電材料から構成された
画素電極13と、この画素電極13にソースが接続され
た薄膜トランジスタ(以下、TFT)14とがマトリク
ス状に形成されている。
In FIG. 1, a lower transparent substrate (hereinafter, referred to as a lower substrate) 11 has a pixel electrode 13 made of a transparent conductive material such as ITO, and a thin film transistor (hereinafter, referred to as a source) connected to the pixel electrode 13. TFTs) 14 are formed in a matrix.

【0016】図2に示すように、画素電極13の行間に
ゲートライン(走査ライン)15が配線され、画素電極
13の列間にデータライン(階調信号ライン)16が配
線されている。各TFT14のゲート電極は対応するゲ
ートライン15に接続され、ドレイン電極は対応するデ
ータライン16に接続されている。
As shown in FIG. 2, a gate line (scanning line) 15 is arranged between rows of the pixel electrodes 13, and a data line (gradation signal line) 16 is arranged between columns of the pixel electrodes 13. The gate electrode of each TFT 14 is connected to a corresponding gate line 15, and the drain electrode is connected to a corresponding data line 16.

【0017】ゲートライン15は、行ドライバ31に接
続され、データライン16は列ドライバ32に接続され
ている。行ドライバ31は、ゲート電圧を印加して、ゲ
ートライン15をスキャンする。一方、列ドライバ32
は、画像データ(階調信号)を受け、データライン16
に画像データに対応するデータ信号を印加する。
The gate line 15 is connected to a row driver 31 and the data line 16 is connected to a column driver 32. The row driver 31 scans the gate line 15 by applying a gate voltage. On the other hand, the column driver 32
Receives the image data (gradation signal) and receives the data line 16
To a data signal corresponding to the image data.

【0018】図1において、上側の透明基板(以下、上
基板)12には、下基板11の各画素電極13と対向
し、基準電圧が印加されている対向(共通)電極17が
形成されている。対向電極17は、例えば、ITO等か
ら形成された透明電極である。
In FIG. 1, an upper (transparent) electrode 12 is formed with an opposing (common) electrode 17 which is opposed to each pixel electrode 13 of a lower substrate 11 and to which a reference voltage is applied. I have. The counter electrode 17 is a transparent electrode formed of, for example, ITO.

【0019】下基板11と上基板12の電極形成面に
は、それぞれ配向膜18、19が設けられている。配向
膜18、19はポリイミド等の有機高分子化合物からな
る水平配向膜である。配向膜18の表面には、互いに平
行で且つ逆方向に1回ずつラビングする配向処理が施さ
れている。配向膜19の表面にも、互いに平行で且つ逆
方向に1回ずつラビングする配向処理が施されている。
Alignment films 18 and 19 are provided on the electrode forming surfaces of the lower substrate 11 and the upper substrate 12, respectively. The alignment films 18 and 19 are horizontal alignment films made of an organic polymer compound such as polyimide. The surface of the alignment film 18 is subjected to an alignment process of rubbing once in a direction parallel to and opposite to each other. The surface of the alignment film 19 is also subjected to an alignment process of rubbing once in parallel and in the opposite direction.

【0020】下基板11と上基板12は、その外周縁部
において枠状のシール材20を介して接着され、液晶セ
ル25を構成している。配向膜18、19の間隔は、シ
ール材20及びスペーサ22により、例えば、1.4μ
m〜2.4μmの一定間隔に規制されており、液晶21
は、基板11、12とシール材20で囲まれた領域に封
入されている。
The lower substrate 11 and the upper substrate 12 are adhered to each other at the outer peripheral edge thereof through a frame-shaped sealing material 20 to form a liquid crystal cell 25. The distance between the alignment films 18 and 19 is set to, for example, 1.4 μm by the sealing material 20 and the spacer 22.
m to 2.4 μm, and the liquid crystal 21
Are sealed in a region surrounded by the substrates 11 and 12 and the sealing material 20.

【0021】液晶21は、バルクの状態では、分子の一
重螺旋構造(強誘電性液晶の場合)又は二重螺旋構造
(反強誘電性液晶の場合)を有し、液晶セルのギャップ
長が螺旋ピッチよりも短いため、螺旋が解けた状態で液
晶セル25に封入されている。また、液晶21は、各分
子が自発分極PSを有し、分子が描くコーンの軸とコー
ンの成す角(チルト角)θの2倍(コーンアングル)2
θが45゜より大きい(望ましくは、60゜以上)カイ
ラルスメクティックC相又はCA相(SmC*又はSmC
A*)の液晶組成物(強誘電性液晶又は反強誘電性液晶)
からなる。液晶21のダイレクタ(液晶分子の平均的な
配向方向)の水平方向成分(基板11、12の主面に平
行な面上に投影した方向)は印加電圧に応じて連続的に
変化する。
The liquid crystal 21 has a single helical structure (in the case of ferroelectric liquid crystal) or a double helical structure (in the case of antiferroelectric liquid crystal) in a bulk state, and the gap length of the liquid crystal cell is helical. Since it is shorter than the pitch, it is sealed in the liquid crystal cell 25 in a state where the helix is unwound. In the liquid crystal 21, each molecule has a spontaneous polarization PS, and an angle (tilt angle) θ between the cone axis drawn by the molecule and the cone (cone angle) 2 (cone angle) 2
θ is greater than 45 ° (preferably 60 ° or more) chiral smectic C phase or CA phase (SmC * or SmC
A * ) liquid crystal composition (ferroelectric liquid crystal or antiferroelectric liquid crystal)
Consists of The horizontal component of the director of the liquid crystal 21 (the average orientation direction of the liquid crystal molecules) (the direction projected on a plane parallel to the main surfaces of the substrates 11 and 12) changes continuously according to the applied voltage.

【0022】このような特性を有する液晶としては、例
えば、化学式1に示す骨格構造を有する液晶物質(I)
〜(III)をそれぞれ20重量%、40重量%、40重
量%の割合で混合することにより得られる反強誘電性液
晶がある。
As the liquid crystal having such characteristics, for example, a liquid crystal substance (I) having a skeleton structure represented by Chemical Formula 1
There is an antiferroelectric liquid crystal obtained by mixing (III) at 20% by weight, 40% by weight, and 40% by weight, respectively.

【0023】[0023]

【化1】 Embedded image

【0024】また、スメクティック相の液晶が有する層
構造の層間で、液晶分子の傾きの相関がないカイラルス
メクティックCランダム相(SmR *)を有する液晶を
使用することも可能である。
It is also possible to use a liquid crystal having a chiral smectic C random phase (S m C R * ) having no correlation between the tilts of the liquid crystal molecules between the layers having the layer structure of the liquid crystal in the smectic phase.

【0025】カイラルスメクティック相の液晶のキラル
末端鎖へのエーテル結合導入、フェニル環のフッ素置換
及びブレンドにより反強誘電性液晶の電場誘起転移のし
きい値を低下させ、強誘電相と反強誘電相との相転移に
おける前駆現象を顕著にすることができ、その光学特性
において明確なしきい値を有していない液晶を生成でき
る。このような液晶は、電界無印加時に、層間の相関が
無くなった相、即ち、C−ダイレクタ及び層内の自発分
極の向きが層間及び層内においてランダムである。一
方、十分に高い電圧を印加した場合には、電界に応じて
自発分極が揃い、その向きが印加電圧の極性に応じて反
転する。
The threshold value of the electric field induced transition of the antiferroelectric liquid crystal is lowered by introducing an ether bond into the chiral terminal chain of the liquid crystal of the chiral smectic phase, substituting fluorine for the phenyl ring, and blending. A precursor phenomenon in a phase transition with a phase can be remarkable, and a liquid crystal having no clear threshold in its optical characteristics can be generated. In such a liquid crystal, when no electric field is applied, the phase in which the correlation between the layers is lost, that is, the direction of spontaneous polarization in the C-director and the layers is random between the layers and within the layers. On the other hand, when a sufficiently high voltage is applied, the spontaneous polarization is aligned according to the electric field, and the direction is reversed according to the polarity of the applied voltage.

【0026】このような構造及び特性を有する液晶は、
例えば、SmCA*とSmC*との液晶をミックスすること
により得られる。例えば、化学式2に示す骨格構造を有
する液晶物質I〜IIIをそれぞれ40重量%、40重量
%、20重量%の割合で混合することにより得られる。
A liquid crystal having such a structure and characteristics is as follows.
For example, it can be obtained by mixing liquid crystals of SmCA * and SmC * . For example, it can be obtained by mixing the liquid crystal substances I to III having the skeleton structure shown in Chemical Formula 2 at a ratio of 40% by weight, 40% by weight, and 20% by weight, respectively.

【0027】[0027]

【化2】 Embedded image

【0028】次に、配向膜18、19に施された配向処
理の方向、偏光板23、24の光学軸と液晶21の液晶
分子の配向方向との関係を図3及び図4を参照して説明
する。
Next, the relationship between the direction of the alignment treatment applied to the alignment films 18 and 19, the optical axis of the polarizing plates 23 and 24, and the alignment direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal 21 will be described with reference to FIGS. explain.

【0029】図3は図1に示す液晶表示素子を上側から
みた時の配向処理の方向、偏光板23、24の光学軸と
液晶21の液晶分子の配向方向をそれぞれ示す。図4は
図1に示す上基板と下基板をそれぞれ配向膜が形成され
た面から見た時の配向処理の方向と液晶21の液晶分子
の層構造の層の法線方向との関係を示す図である。
FIG. 3 shows the alignment direction, the optical axes of the polarizing plates 23 and 24, and the alignment direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal 21 when the liquid crystal display device shown in FIG. FIG. 4 shows the relationship between the direction of the alignment treatment and the normal direction of the layer structure of the liquid crystal molecules of the liquid crystal 21 when the upper substrate and the lower substrate shown in FIG. 1 are viewed from the surface on which the alignment film is formed. FIG.

【0030】図3及び図4において、符号18Aと19
Aは配向膜18、19に施された配向処理の方向を示
し、両配向方向18Aと19Aは2Φの交差角で交差す
る方向に設定されている。配向膜18、19近傍の液晶
21は、図4(A)と(B)に示すように、カイラルス
メクティックC相(Sm*相又はSmCA*相)が有する
層構造の層の法線を、配向処理の方向18A,19Aに
対してΦ°傾けて配向する。
3 and 4, reference numerals 18A and 19
A indicates the direction of the alignment treatment performed on the alignment films 18 and 19, and both alignment directions 18A and 19A are set to intersect at an intersection angle of 2Φ. As shown in FIGS. 4A and 4B, the liquid crystal 21 near the alignment films 18 and 19 has a layer structure having a layer structure of a chiral smectic C phase (S m C * phase or S m CA * phase). The line is oriented at an angle of Φ ° with respect to the orientation directions 18A, 19A of the orientation process.

【0031】配向膜18、19近傍の液晶21が有する
層構造の層の法線は、配向処理の方向18A,19Aに
対してそれぞれ反対方向にΦ°傾いた方向18Aと19
Aの中線の方向21Cとなる。
The normals of the layers of the layer structure of the liquid crystal 21 near the alignment films 18 and 19 are the directions 18A and 19 that are inclined by Φ ° in opposite directions to the directions 18A and 19A of the alignment treatment.
A becomes the direction 21C of the center line of A.

【0032】傾き角Φは、一般的には、1°〜15°程
度であり、液晶21の組成、配向膜18、19の材質、
配向処理の強度等により異なる。このため、実験等によ
り傾き角Φを予め求めておき、求めた傾き角Φに応じて
配向処理の方向18Aと19Aを設定する。
The tilt angle Φ is generally about 1 ° to 15 °, and the composition of the liquid crystal 21, the material of the alignment films 18 and 19,
It depends on the strength of the alignment treatment and the like. Therefore, the inclination angle Φ is obtained in advance by an experiment or the like, and the directions 18A and 19A of the alignment process are set according to the obtained inclination angle Φ.

【0033】このため、配向膜18、19近傍の液晶2
1が有する層構造の層の法線は、配向処理の方向18
A,19Aに対してそれぞれ反対方向にΦ°傾いた、ラ
ビング方向18Aと19Aの中線の方向21Cとなり、
図5に模式的に示すように一致する。
For this reason, the liquid crystal 2 near the alignment films 18 and 19
The normal of the layer having the layer structure 1 has a direction 18 of the orientation treatment.
The rubbing directions 18A and 19A are inclined by Φ ° in the opposite directions with respect to A and 19A, respectively.
They match as shown schematically in FIG.

【0034】従って、液晶21の配向膜18近傍から配
向を始めて成長する層構造と、配向膜19近傍から配向
を始めて成長する層構造とが液晶層のほぼ中央で一致
し、層構造に欠陥が少ない。
Therefore, the layer structure of the liquid crystal 21 which starts growing near the alignment film 18 and the layer structure which starts growing near the alignment film 19 coincide substantially at the center of the liquid crystal layer. Few.

【0035】上述のようにして、対向する基板間で連続
した層構造をなすように配向された液晶21は、負極性
の所定の電圧−VSより低い電圧を液晶21に印加した
時、液晶分子をほぼ第1の方向21Aに配向し、正極性
の所定の電圧+VSより高い電圧を液晶21に印加した
時、その液晶分子をほぼ第2の方向21Bに向けて配向
する。印加電圧が0のとき、液晶分子の平均的な配向方
向は液晶のスメクティック相の層のほぼ法線方向、即
ち、21Cの方向となる。
As described above, when the liquid crystal 21 oriented so as to form a continuous layer structure between the opposing substrates, when a voltage lower than the predetermined negative voltage −VS is applied to the liquid crystal 21, Are oriented substantially in the first direction 21A, and when a voltage higher than the predetermined voltage + VS of positive polarity is applied to the liquid crystal 21, the liquid crystal molecules are oriented substantially in the second direction 21B. When the applied voltage is 0, the average orientation direction of the liquid crystal molecules is substantially the normal direction of the smectic phase layer of the liquid crystal, that is, the direction of 21C.

【0036】第1の方向21Aと第2の方向21Bとの
ずれ角2θは、45゜以上であり、望ましくは60゜以
上である。
The deviation angle 2θ between the first direction 21A and the second direction 21B is 45 ° or more, preferably 60 ° or more.

【0037】偏光板23の光学軸(この実施の形態では
透過軸)23Aは、第1の方向21Aと配向処理方向2
1Cとの間で、スメクティック層の法線方向21Cに対
しほぼ22.5°の方向に設定されている。偏光板24
の透過軸24Aは、偏光板23の透過軸23Aとほぼ直
交する方向に設定されている。
The optical axis (transmission axis in this embodiment) 23A of the polarizing plate 23 is composed of a first direction 21A and an alignment direction 2A.
1C, the direction is set to approximately 22.5 ° with respect to the normal direction 21C of the smectic layer. Polarizing plate 24
Is set in a direction substantially orthogonal to the transmission axis 23A of the polarizing plate 23.

【0038】図3に示すように偏光板23、24の透過
軸23A,24Aを設定した表示素子は、液晶分子の平
均的な配向方向を偏光板23の透過軸23Aに平行に設
定した時に透過率が最も低く(表示が最も暗く)なり、
液晶分子の平均的な配向方向を偏光板23の透過軸23
Aに対し45°の方向21Dに設定した時に透過率が最
も高く(最も明るく)なる。
As shown in FIG. 3, a display device in which the transmission axes 23A and 24A of the polarizing plates 23 and 24 are set, transmits light when the average alignment direction of the liquid crystal molecules is set parallel to the transmission axis 23A of the polarizing plate 23. Lowest rate (darkest display)
The average alignment direction of the liquid crystal molecules is determined by the transmission axis 23 of the polarizing plate 23.
The transmittance becomes highest (brightest) when set in a direction 21D at 45 ° to A.

【0039】この液晶素子では、画素電極13と対向電
極17の間に比較的低周波(0.1Hz程度)の鋸波状
の電圧を印加した場合の透過率の変化は図6に示すよう
に、連続的に変化し、明確なしきい値を示さない。
In this liquid crystal element, the transmittance changes when a relatively low frequency (about 0.1 Hz) sawtooth voltage is applied between the pixel electrode 13 and the counter electrode 17, as shown in FIG. It changes continuously and does not show a clear threshold.

【0040】また、この表示素子は、アクティブマトリ
クス方式のものであるため、非選択期間中も液晶21を
任意の配向状態に維持する電圧を保持しておくことがで
きる。このため、上記構成の表示素子は、透過率を変化
させて階調のある表示を行わせることが可能である。
Further, since this display element is of the active matrix type, it is possible to maintain a voltage for maintaining the liquid crystal 21 in an arbitrary alignment state even during the non-selection period. Therefore, the display element having the above structure can perform gradation display by changing the transmittance.

【0041】このため、行ドライバ31は、ゲートライ
ン15に順次ゲートパルスを印加し、ゲートパルスが印
加されたTFT14の行を選択し、選択した行のTFT
14をオンする。一方、列ドライバ32は、ゲートパル
スに同期して、データ信号をデータライン15に印加す
る。オンしたTFT14を介して表示階調に対応するデ
ータ信号が画素電極13と対向電極17との間に印加さ
れる。ゲートパルスがオフするとTFT14がオフし、
それまで画素電極13と対向電極17との間に印加され
ていた電圧が、画素電極13と対向電極17とその間の
液晶21により形成される画素容量に保持される。この
ため、この保持電圧に対応する表示階調がこの行の次の
選択期間まで保持される。従って、この駆動方法によれ
ば、データパルスの電圧を制御することにより、図6に
示す電気−光学特性に従って、任意の階調画像を表示す
ることができる。
Therefore, the row driver 31 sequentially applies a gate pulse to the gate line 15, selects a row of the TFT 14 to which the gate pulse has been applied, and selects a TFT of the selected row.
Turn on 14. On the other hand, the column driver 32 applies a data signal to the data line 15 in synchronization with the gate pulse. A data signal corresponding to a display gradation is applied between the pixel electrode 13 and the counter electrode 17 via the turned-on TFT 14. When the gate pulse turns off, the TFT 14 turns off,
The voltage applied between the pixel electrode 13 and the counter electrode 17 until that time is retained in the pixel capacitance formed by the pixel electrode 13 and the counter electrode 17 and the liquid crystal 21 between them. Therefore, the display gradation corresponding to the holding voltage is held until the next selection period of this row. Therefore, according to this driving method, by controlling the voltage of the data pulse, an arbitrary gradation image can be displayed in accordance with the electro-optical characteristics shown in FIG.

【0042】この液晶素子の透過率は液晶のダイレクタ
が偏光板23の透過軸23Aと平行のとき最小、45°
で交差するとき最大となる。従って、液晶素子の透過率
がTminとTmaxを示す配向状態の間で使用することによ
り、液晶21を強誘電相となる第1及び第2の配向状態
に配向させることなく駆動することができる。即ち、第
1及び第2の配向状態は、液晶層内の全ての分子が完全
に同一方向に揃った強誘電相を示す状態であり、自発分
極による電荷が保持されやすく、分子の反転が起こりづ
らくなり、焼き付きやすくなる。しかし、液晶分子が完
全に揃っていない配向状態であれば、自発分極による電
荷がたまり難く、また、揃っていない分子を核にして反
転が起こりやすく、焼き付きが軽減される。即ち、駆動
電圧をVTmaxとVTminの範囲内で変化させることによ
り、強誘電相を使用することなく液晶21を駆動し、し
かも、連続階調を表示させることができる。
The transmittance of the liquid crystal element is minimum 45 ° when the director of the liquid crystal is parallel to the transmission axis 23A of the polarizing plate 23.
It becomes maximum when crossing at. Therefore, by using the liquid crystal element between the alignment states in which the transmittance is Tmin and Tmax, the liquid crystal 21 can be driven without being aligned in the first and second alignment states that become the ferroelectric phase. In other words, the first and second alignment states are states in which all molecules in the liquid crystal layer exhibit a ferroelectric phase in which the molecules are completely aligned in the same direction. It becomes harder and easier to burn. However, if the liquid crystal molecules are not completely aligned, the charge due to spontaneous polarization hardly accumulates, and the inversion is likely to occur with the non-aligned molecules as nuclei, so that burn-in is reduced. That is, by changing the drive voltage within the range between VTmax and VTmin, the liquid crystal 21 can be driven without using a ferroelectric phase, and further, continuous gradation can be displayed.

【0043】また、配向処理の方向18Aと19Aの交
差角が2Φに設定されているので、配向欠陥、特に、液
晶21の層の厚さ方向の中央部でのスメクティック液晶
の層構造に不連続性のない、均一な層構造を有する液晶
を得ることができる。
Further, since the intersection angle between the directions 18A and 19A of the alignment process is set to 2Φ, alignment defects, particularly discontinuous in the layer structure of the smectic liquid crystal at the center of the layer of the liquid crystal 21 in the thickness direction. A liquid crystal having no uniformity and a uniform layer structure can be obtained.

【0044】そして、液晶素子の製造工程中に、液晶2
1の層構造に欠陥が生じる場合には、最終工程におい
て、液晶21を再配向させる。この場合、例えば、図7
(A)に示すように、液晶セル25をパネルヒータ6
1、62の間に配置して加熱し、液晶21全体を一旦ア
イソトロピック相に設定し、その後自然冷却する。
During the manufacturing process of the liquid crystal element, the liquid crystal 2
If a defect occurs in the first layer structure, the liquid crystal 21 is realigned in the final step. In this case, for example, FIG.
As shown in (A), the liquid crystal cell 25 is connected to the panel heater 6.
1, the liquid crystal 21 is once set to an isotropic phase, and then cooled naturally.

【0045】液晶セル25の熱は、その表面から放熱
し、液晶21の温度も基板近傍から低下する。このた
め、液晶21は、図7(B)に示すように、配向膜1
8、19近傍から再配向化し、その層構造の層の法線
は、それぞれ配向処理の方向18A、19Aから反対方
向にΦ°傾いた21Cの方向になる。
The heat of the liquid crystal cell 25 radiates from its surface, and the temperature of the liquid crystal 21 also decreases from near the substrate. For this reason, as shown in FIG.
The layers are re-oriented from the vicinity of 8 and 19, and the normal line of the layer of the layer structure becomes a direction 21C inclined by Φ ° in the opposite direction from the directions 18A and 19A of the alignment treatment.

【0046】その後、冷却が進むと、液晶21は、配向
膜18、19の配向規制力により、その近傍に配向され
た液晶分子を基にして、基板間の中央部に向かって再配
向が進む。図7(C)に示すように、基板間のほぼ中央
部で配向膜18側から再配向してきたスメクティック層
と、配向膜19側から再配向してきたスメクティック層
とが接合するが、配向膜18側から成長してきた層も配
向膜19側から成長してきた層も共にその層構造の層の
法線が21Cの方向を向いているので、接合面での層構
造が一致し、スメクティック層の連続性が維持でき、配
向欠陥の少ない液晶21が得られる。
Thereafter, as the cooling proceeds, the liquid crystal 21 realigns toward the center between the substrates based on the liquid crystal molecules aligned in the vicinity thereof due to the alignment regulating force of the alignment films 18 and 19. . As shown in FIG. 7C, the smectic layer re-oriented from the alignment film 18 side and the smectic layer re-oriented from the alignment film 19 side are joined at substantially the center between the substrates. Both the layer grown from the side and the layer grown from the alignment film 19 side have the layer normal of the layer structure in the direction of 21C, so that the layer structure at the bonding surface matches, and the continuation of the smectic layer And the liquid crystal 21 with few alignment defects can be obtained.

【0047】次に、上記構成の表示素子の製造方法を説
明する。まず、下基板11上にTFT14と画素電極1
3を配列形成し、さらに、配向膜18を形成する。次
に、配向膜18の表面に互いに平行で反対方向に1回ず
つラビングを施す。また、上基板12上に共通電極17
を形成し、さらに、配向膜19を形成する。配向膜19
の表面に互いに平行で反対方向に1回ずつラビングを施
す。
Next, a method of manufacturing the display element having the above configuration will be described. First, the TFT 14 and the pixel electrode 1 are placed on the lower substrate 11.
3 are formed and an alignment film 18 is further formed. Next, rubbing is performed once on the surface of the alignment film 18 in parallel and in opposite directions. Further, the common electrode 17 is provided on the upper substrate 12.
Is formed, and an alignment film 19 is further formed. Alignment film 19
Is rubbed once in the opposite direction in parallel with each other.

【0048】下基板11の配向処理の方向18Aと上基
板12の配向処理の方向19Aとの交差角が、実験等に
より予め求めておいた角度Φの2倍(2Φ)になるよう
に、下基板11と上基板12をシール材20及びスペー
サ22を介して接合し、液晶セル25を形成する。次
に、液晶セル25にディスペンサ法、ディップ法等を用
いて液晶21を注入し、注入完了後、液晶注入口を封止
する。
The crossing angle between the direction 18A of the orientation process of the lower substrate 11 and the direction 19A of the orientation process of the upper substrate 12 is set to be twice (2Φ) of the angle Φ previously obtained by experiment or the like. The liquid crystal cell 25 is formed by joining the substrate 11 and the upper substrate 12 via the sealant 20 and the spacer 22. Next, the liquid crystal 21 is injected into the liquid crystal cell 25 using a dispenser method, a dip method, or the like, and after the injection is completed, the liquid crystal injection port is sealed.

【0049】注入された液晶21に配向欠陥等が存在す
る場合には、上述の手法を用いて液晶21を再配向させ
る。最後に、偏光板23、24を配置して液晶表示素子
が完成する。
If the injected liquid crystal 21 has an alignment defect or the like, the liquid crystal 21 is re-aligned using the above-described method. Finally, the liquid crystal display elements are completed by disposing the polarizing plates 23 and 24.

【0050】なお、この発明は上記実施の形態に限定さ
れず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、液晶
のずれ角2θ、即ち、液晶21の第1の配向方向と第2
の配向方向の交差角は任意であり、45°以下でも良
い。また、偏光板の配置なども任意である。例えば、液
晶のずれ角2θが60°以上の場合に、偏光板23の透
過軸23Aを第1の方向21Aから12.5°の位置に
設定し、偏光板24の透過軸24Aを透過軸23Aに直
交又は平行になるように設定し、液晶21のダイレクタ
を偏光板23の透過軸23Aの方向とこの方向に対して
45°傾いた方向との間で駆動するようにしてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and applications are possible. For example, the shift angle 2θ of the liquid crystal, that is, the first alignment direction of the liquid crystal 21 and the second
Is arbitrary, and may be 45 ° or less. Further, the arrangement of the polarizing plate and the like are also arbitrary. For example, when the shift angle 2θ of the liquid crystal is 60 ° or more, the transmission axis 23A of the polarizing plate 23 is set at a position 12.5 ° from the first direction 21A, and the transmission axis 24A of the polarizing plate 24 is set to the transmission axis 23A. May be set so as to be orthogonal or parallel to the direction, and the director of the liquid crystal 21 may be driven between the direction of the transmission axis 23A of the polarizing plate 23 and the direction inclined by 45 ° with respect to this direction.

【0051】また、例えば、ずれ角2θが90°以上の
液晶を使用してもよい。この場合、例えば、一方の偏光
板の透過軸をスメクティック層の法線方向に設定し、他
方の偏光板の透過軸を一方の偏光板の透過軸に直交又は
平行に設定してもよい。
Further, for example, a liquid crystal having a shift angle 2θ of 90 ° or more may be used. In this case, for example, the transmission axis of one polarizing plate may be set to the normal direction of the smectic layer, and the transmission axis of the other polarizing plate may be set to be orthogonal or parallel to the transmission axis of one polarizing plate.

【0052】上記説明では、配向膜18と19の表面に
それぞれ、平行で反対方向に1回ずつラビングを施した
が、一方の配向膜だけにこのような配向処理を施し、他
方の配向膜には、一方向のみに配向処理を施すようにし
てもよい。また、配向膜18と19の表面に施すラビン
グ処理は、互いに平行ならば、その回数は任意であり、
例えば、配向膜18の表面に所定方向にまず1回ラビン
グを行い、その反対方向に2回目のラビングを行い、続
いて、所定方向に3回目のラビングを行っても良い。
In the above description, the surfaces of the alignment films 18 and 19 were rubbed once in the opposite directions, respectively, but only one alignment film was subjected to such an alignment treatment, and the other alignment film was rubbed. May be subjected to an alignment process in only one direction. The number of rubbing treatments performed on the surfaces of the alignment films 18 and 19 is arbitrary as long as they are parallel to each other.
For example, first rubbing may be performed on the surface of the alignment film 18 in a predetermined direction, second rubbing may be performed in the opposite direction, and then third rubbing may be performed in a predetermined direction.

【0053】また、液晶21は螺旋構造を解いた状態で
液晶セル25に封入されても良く、螺旋構造を維持した
状態で液晶セル25に封入されても良い。
The liquid crystal 21 may be sealed in the liquid crystal cell 25 in a state where the spiral structure is released, or may be sealed in the liquid crystal cell 25 while maintaining the spiral structure.

【0054】また、偏光板24の透過軸24Aと偏光板
23の透過軸23Aとを平行に設定しても良い。さら
に、透過軸の代わりに吸収軸を使用しても良い。また、
本発明はTFTをアクティブ素子とする表示素子に限ら
ず、MIMをアクティブ素子とする表示素子にも適用可
能である。さらに、この発明は、図8に示すように、対
向する基板11と12の対向面に走査電極71と、走査
電極71に直交する信号電極72を配置した単純マトリ
クス型(パッシブマトリクス型)の表示素子にも適用可
能である。
The transmission axis 24A of the polarizing plate 24 and the transmission axis 23A of the polarizing plate 23 may be set in parallel. Further, an absorption axis may be used instead of the transmission axis. Also,
The present invention is not limited to a display element using a TFT as an active element, but is also applicable to a display element using an MIM as an active element. Further, according to the present invention, as shown in FIG. 8, a simple matrix type (passive matrix type) display in which a scanning electrode 71 and a signal electrode 72 orthogonal to the scanning electrode 71 are arranged on opposing surfaces of the opposing substrates 11 and 12 is provided. It is also applicable to devices.

【0055】[0055]

【実施例】化学式1に示す液晶組成物からなる反強誘電
性液晶を用いて液晶表示素子を形成し、その透過率特性
を測定した。まず、図9(A)は、上記実施の形態と同
様に、配向膜18と19の表面を、それぞれ、反対方向
にラビングした素子の特性を示し、図9(B)は、配向
膜18と19の一方表面を、反対方向にラビングした素
子の特性を示し、図9(C)は、配向膜18と19の表
面を、図5に示すように、反対方向に1回ラビングした
素子の特性を示す。
EXAMPLE A liquid crystal display device was formed using an antiferroelectric liquid crystal composed of the liquid crystal composition represented by the chemical formula 1, and its transmittance characteristics were measured. First, FIG. 9A shows the characteristics of an element in which the surfaces of the alignment films 18 and 19 are rubbed in the opposite directions, respectively, as in the above embodiment, and FIG. FIG. 9C shows the characteristics of an element obtained by rubbing the surface of the alignment films 18 and 19 once in the opposite direction, as shown in FIG. Is shown.

【0056】測定は、各画素に、図10に示すように、
絶対値が等しい正極性と負極性のパルス対を印加するこ
とにより行った。また、偏光板23、24の配置を、図
3と異なり、一方の偏光板の透過軸を第3の方向21C
に平行とし、他方の偏光板の透過軸を一方の偏光板の透
過軸に垂直とした。このような配置では、印加電圧が0
のとき、表示が最も暗くなり、液晶のダイレクタが第3
の方向21Cに対して45°の方向に位置する時に表示
が最も明るくなる。
The measurement was performed for each pixel as shown in FIG.
The measurement was performed by applying positive and negative pulse pairs having the same absolute value. The arrangement of the polarizing plates 23 and 24 is different from that in FIG. 3, and the transmission axis of one of the polarizing plates is set in the third direction 21C.
And the transmission axis of the other polarizing plate was perpendicular to the transmission axis of one polarizing plate. In such an arrangement, the applied voltage is zero.
When the display is darkest, the liquid crystal director is
The display becomes the brightest when it is located at a direction of 45 ° with respect to the direction 21C.

【0057】図9(A)〜(C)を比較すれば明らかな
ように、両配向膜に相反ラビングを施した場合には、暗
い黒レベルを安定して表示でき、ヒステリシスも小さ
い。一方、配向膜18のみに相反ラビングを施した場合
には、明レベルを安定して表示できるが、黒レベルを安
定して表示することができない。また、従来の両面ラビ
ングの場合には、ヒステリシスが大きく、安定した表示
が困難である。この実施例からも、本実施例のラビング
方法が優れていることが理解できる。
As is clear from comparison of FIGS. 9A to 9C, when reciprocal rubbing is applied to both alignment films, a dark black level can be stably displayed and the hysteresis is small. On the other hand, when reciprocal rubbing is performed only on the alignment film 18, the bright level can be displayed stably, but the black level cannot be displayed stably. In the case of the conventional double-sided rubbing, the hysteresis is large, and it is difficult to perform stable display. From this example, it can be understood that the rubbing method of this example is excellent.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の表示素子
によれば、対向する基板表面でのスメクティック相の液
晶が有する層構造の層の方向と層の法線方向が対向する
基板の近傍で互いに一致する。従って、液晶の両基板近
傍から成長したスメクティック液晶の層構造は液晶の厚
さ方向のほぼ中央で適切に接合する。従って、接合に伴
う配向欠陥が少ない液晶層が得られ、ひいては、高品質
の画像を表示することができる。
As described above, according to the display element of the present invention, the direction of the layer structure of the layer structure of the liquid crystal of the smectic phase on the opposing substrate surface is close to the substrate where the normal direction of the layer is opposite. With each other. Therefore, the layer structure of the smectic liquid crystal grown from the vicinity of both substrates of the liquid crystal is appropriately joined at substantially the center in the thickness direction of the liquid crystal. Therefore, a liquid crystal layer having few alignment defects due to bonding can be obtained, and a high-quality image can be displayed.

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

【図1】この発明の実施の形態にかかる表示素子の構造
を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a display element according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す表示素子の下基板の構成を示す平面
図である。
FIG. 2 is a plan view showing a configuration of a lower substrate of the display element shown in FIG.

【図3】図1に示す表示素子を上側から見た時の、偏光
板の透過軸と液晶分子の配向方向の関係を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a transmission axis of a polarizing plate and an orientation direction of liquid crystal molecules when the display element shown in FIG. 1 is viewed from above.

【図4】(A)と(B)は、図1に示す表示素子の上基
板と下基板を配向膜側から見た時の配向処理の方向と、
近傍の液晶分子の層構造の層の法線方向との関係を示す
図である。
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing directions of alignment processing when the upper substrate and lower substrate of the display element shown in FIG. 1 are viewed from the alignment film side;
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a layer structure of a liquid crystal molecule in the vicinity and a normal direction of a layer.

【図5】液晶分子の層構造が上基板側と下基板側で一致
する様子を模式的に示す図である。
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a state in which a layer structure of liquid crystal molecules coincides with an upper substrate side and a lower substrate side.

【図6】印加電圧と透過率との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between an applied voltage and transmittance.

【図7】液晶の再配向を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining realignment of liquid crystal.

【図8】この発明の実施の形態にかかる表示素子の構造
の他の例を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing another example of the structure of the display element according to the embodiment of the present invention.

【図9】この発明の実施例にかかる液晶表示素子の印加
電圧−透過率特性を示すためのグラフである。
FIG. 9 is a graph showing an applied voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display element according to the example of the present invention.

【図10】図7に示す印加電圧−透過率特性を得るため
に使用した駆動波形を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing driving waveforms used to obtain the applied voltage-transmittance characteristics shown in FIG.

【図11】従来の強誘電性液晶の配向処理を説明するた
めの図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining a conventional ferroelectric liquid crystal alignment process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11・・・透明基板(下基板)、12・・・透明基板(上基
板)、13・・・画素電極、14・・・アクティブ素子(TF
T)、15・・・ゲートライン(走査ライン)、16・・・デ
ータライン(階調信号ライン)、17・・・対向電極、1
8・・・配向膜、19・・・配向膜、20・・・シール材、21・
・・液晶、22・・・スペーサ、23・・・偏光板(下偏光
板)、24・・・偏光板(上偏光板)、31・・・行ドライ
バ、32・・・列ドライバ
11: transparent substrate (lower substrate), 12: transparent substrate (upper substrate), 13: pixel electrode, 14: active element (TF
T), 15: gate line (scan line), 16: data line (gradation signal line), 17: counter electrode, 1
8 ... alignment film, 19 ... alignment film, 20 ... sealing material, 21.
..Liquid crystal, 22 spacer, 23 polarizing plate (lower polarizing plate), 24 polarizing plate (upper polarizing plate), 31 row driver, 32 column driver

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────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成9年4月16日[Submission date] April 16, 1997

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【請求項】前記液晶は、SmCA*相の液晶又はSm
CA*相の液晶から構成されている、ことを特徴とする
請求項1に記載の表示素子。
2. The liquid crystal according to claim 1, wherein the liquid crystal is SmCA * phase liquid crystal or SmCA * phase liquid crystal.
2. The display element according to claim 1, wherein the display element is made of a CA * phase liquid crystal.

【請求項】対向面に電極が形成された第1と第2の基
板の対向面にそれそれ配向膜を形成し、該配向膜の表面
それぞれを反対方向に同一回数ずつラビングする工程
と、 前記第1の基板と第2の基板を、それぞれの配向処理の
方向の交角が2Φになるように所定ギャップで配置する
工程と、 前記第1と第2の基板の間に、スメクティック層を形成
するためのカイラルスメクティック相を示す液晶を配置
する工程と、 前記液晶を加熱して一旦アイソトロピック相にし、続い
て、前記第1と第2の基板近傍から再配向させることよ
り、それぞれの基板近傍から再配向したスメクティック
層の法線方向をそれぞれの基板の配向処理方向に対して
交角Φで交差する方向に向けて一致させたスメクティッ
ク層を形成するエ程と、 より構成されることを特徴とする強藷電性相を示す液晶
を用いた表示素子の製造方法。
5. A first and a second base having electrodes formed on opposing surfaces.
An alignment film is formed on each of the opposite surfaces of the plate, and the surface of the alignment film is formed.
Rubbing each of them in the opposite direction by the same number of times , arranging the first substrate and the second substrate at a predetermined gap such that an intersection angle in the direction of each alignment treatment is 2Φ, A smectic layer between the substrate and the second substrate
Arranging a liquid crystal exhibiting a chiral smectic phase for performing the following steps: heating the liquid crystal to temporarily make it an isotropic phase, and subsequently reorienting it from the vicinity of the first and second substrates .
And smectic reoriented from near each substrate
The normal direction of the layer to the orientation direction of each substrate
Smectic matched in the direction of intersection at intersection angle Φ
A method for manufacturing a display element using a liquid crystal exhibiting a strong potato-electric phase, comprising: forming a black layer ;

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0007[Correction target item name] 0007

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第1の観点にかかる表示素子は、一面に
電極と、互いに平行で且つ反対の第1の方向に同一回ず
つラビングされた配向膜とか形成された第1の基板と、
前記第1の基板に対向して配置され、前記第1の基板の
一面に対向する面に電極と、互いに平行で且つ反対の方
向であって、第1の方向との交角が2Φの第2の方向に
同一回ずつラビングされた配向膜とか形成された第2の
基板と、前記第1と第2の基板の間に配置され、前記第
1の基板近傍の液晶分子が、カイラルスメクティック相
の液晶が有する層構造の層の法線方向を前記第1の方向
に対して交角Φで交差する第3の方向に向けて配向し、
前記第2の基板近傍の液晶分子が、カイラルスメクティ
ック相の液晶が有する層構造の層の法線方向を前記第2
の方向に対して交角Φで交差する前記第3の方向に向け
て配向するカイラルスメクティック相の液晶と、より構
成される。
In order to achieve the above object, a display element according to a first aspect of the present invention comprises an electrode on one surface and an electrode which is parallel to and opposite to each other in a first direction.
A rubbed alignment film or a formed first substrate;
An electrode disposed on a surface of the first substrate facing the first substrate , the electrode being parallel to and opposite to the first substrate;
Direction, and the intersection angle with the first direction is in the second direction of 2Φ.
A second substrate formed with an alignment film or the like rubbed the same time each time, and disposed between the first and second substrates, and liquid crystal molecules in the vicinity of the first substrate have liquid crystals of a chiral smectic phase Orienting the normal direction of the layer of the layer structure toward a third direction intersecting the first direction at an intersection angle Φ,
The liquid crystal molecules in the vicinity of the second substrate are aligned with the second normal direction of the layer having the layer structure of the liquid crystal of the chiral smectic phase.
And a liquid crystal of a chiral smectic phase oriented in the third direction intersecting at an intersection angle Φ with the direction.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0008[Correction target item name] 0008

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0008】このような構成によれば、第1の基板と第
2の基板のラビング方向の交角が2Φに設定されている
ので、第1の基板近傍のスメクティック層(スメクティ
ック相の液晶が有する層構造の層)の法線の方向と、第
2の基板近傍のスメクティック層の法線の方向が共に第
3の方向となって、一致する。したがって液晶層の層構
造に欠陥が生じ難く、均一な液晶分子の配列状態を得る
ことができ、配向欠陥の少ない高品質の画像を表示する
ことができる。
According to such a configuration, since the intersection angle of the rubbing direction between the first substrate and the second substrate is set to 2Φ, the smectic layer near the first substrate (the layer that the liquid crystal of the smectic phase has) The direction of the normal to the structural layer) and the direction of the normal to the smectic layer near the second substrate are both the third direction and coincide with each other. Therefore, defects are unlikely to occur in the layer structure of the liquid crystal layer, uniform alignment of liquid crystal molecules can be obtained, and a high-quality image with few alignment defects can be displayed.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0009】前記第1の基板と第2の基板のラビングに
よる配向処理は、例えば、基板に形成された配向膜の表
面を平行な方向で且つ反対方向に1回又は複数回ずつ
一回数ラビングすることにより行われる。
In the rubbing of the first substrate and the second substrate ,
Alignment treatment by, for example, one or more times and the opposite direction of the surface of the alignment film formed on the substrate in a direction parallel to the
This is performed by rubbing once .

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0010】前記液晶は、SmCA*相の液晶又はSm
*相の液晶から構成されており、また、バルクの状態
で液晶が有する螺旋構造のコーン軸と液晶分子軸とのな
すチルト角θを2倍したコーンアングル2θの値が45
°より大きいカイラルスメクティックC相を有する液晶
組成物からなっている。さらに、この発明は、前記第1
と第2の基板とを挟んでそれぞれの光学軸が互いにほぼ
直交配置され、一方の光学軸の方向を前記チルト角θよ
り小さく且つ前記コーンアングル2θから45°を差し
引いた角度だけ前記チルト角θより小さい角度の範囲で
前記第3の方向と交差させて配置した一対の偏向板を備
えている。前記一対の偏向板は、それらの一方の偏向板
の光学軸を、前記第3の方向に対して22.5°より大
きく、前記チルト角θより小さい角度の範囲で交差させ
て配置されている。
The liquid crystal is a liquid crystal of SmCA * phase or SmCA * phase.
It is composed of C * -phase liquid crystal and in bulk
Between the cone axis of the helical structure of the liquid crystal and the molecular axis of the liquid crystal
The value of the cone angle 2θ obtained by doubling the tilt angle θ is 45
Liquid crystal having chiral smectic C phase larger than °
The composition. Further, the present invention provides the above-mentioned first aspect.
The respective optical axes of the first and second substrates are substantially
Orthogonally arranged, and the direction of one optical axis is defined by the tilt angle θ.
45 ° from the cone angle 2θ
In the range of the angle smaller than the tilt angle θ by the subtracted angle
A pair of deflecting plates disposed so as to intersect with the third direction.
I have. The pair of deflecting plates are one of the deflecting plates.
Is larger than 22.5 ° with respect to the third direction.
To cross each other within an angle range smaller than the tilt angle θ.
It is arranged.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0011】上記目的を達成するために、この発明の第
2の観点にかかる表示素子の製造方法は、対向面に電極
が形成された第1と第2の基板の対向面にそれそれ配向
膜を形成し、該配向膜の表面それぞれを反対方向に同一
回数ずつラビングする工程と、前記第1の基板と第2の
基板を、それぞれの配向処理の方向の交角が2Φになる
ように所定ギャップで配置する工程と、前記第1と第2
の基板の間に、スメクティック層を形成するためのカイ
ラルスメクティック相を示す液晶を配置する工程と、前
記液晶を加熱して一旦アイソトロピック相にし、続い
て、前記第1と第2の基板近傍から再配向させることよ
り、それぞれの基板近傍から再配向したスメクティック
層の法線方向をそれぞれの基板の配向処理方向に対して
交角Φで交差する方向に向けて一致させたスメクティッ
ク層を形成するエ程と、より構成されることを特徴とす
る。
[0011] In order to achieve the above object, a method of manufacturing a display device according to a second aspect of the invention, it it oriented in a first and opposing surface of the second substrate having electrodes formed on opposing surfaces
Forming a film, and aligning each surface of the alignment film in the opposite direction.
Rubbing a number of times , arranging the first substrate and the second substrate at a predetermined gap such that an intersection angle between directions of the respective alignment treatments is 2Φ,
Arranging a liquid crystal exhibiting a chiral smectic phase for forming a smectic layer between the substrates, and heating the liquid crystal to temporarily make it an isotropic phase, followed by the first and second liquid crystals. It is re-oriented from 2 near the substrate
And smectic reoriented from near each substrate
The normal direction of the layer to the orientation direction of each substrate
Smectic matched in the direction of intersection at intersection angle Φ
And a step of forming a work layer .

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0012】このような構成によれば、第1の基板と第
2の基板のラビング方向の交角が2Φに設定されている
ので、液晶を再配向させる際に、第1の基板近傍のスメ
クティック層(スメクティック相の液晶が有する層構造
の層)の法線の方向と、第2の基板近傍のスメクティッ
ク層の法線の方向が共に第3の方向となって、一致す
る。したがって、液晶層の中央部の層構造に欠陥が生じ
難く、均一な液晶分子の配列状態を得ることができ、配
向欠陥の少ない高品質の画像を表示することができる。
According to such a configuration, since the intersection angle of the rubbing direction between the first substrate and the second substrate is set to 2Φ, when the liquid crystal is realigned, the smectic layer near the first substrate is used. The direction of the normal line of the (layer having a layered structure of the liquid crystal in the smectic phase) and the direction of the normal line of the smectic layer near the second substrate are both the third direction and coincide with each other. Therefore , defects are less likely to occur in the layer structure at the center of the liquid crystal layer, uniform alignment of liquid crystal molecules can be obtained, and a high-quality image with few alignment defects can be displayed.

【手続補正8】[Procedure amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0013[Correction target item name] 0013

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0013】前記第1の基板と第2の基板にそれぞれ
ビングによる配向処理を施す工程は、例えば、基板に形
成された配向膜の表面を平行な方向で且つ反対方向に1
回又は複数回ずつ同一回数ラビングする工程により行わ
れる。
[0013] each of the first substrate and the second substrate La
The step of performing the orientation treatment by bing is performed, for example, by forming the substrate.
The surface of the formed alignment film is moved in parallel and in the opposite direction by 1
It is performed by the process of rubbing the same number of times or multiple times
It is.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 哲志 東京都八王子市石川町2951番地の5 カシ オ計算機株式会社八王子研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Tetsushi Yoshida 5 Casio Computer Co., Ltd. Hachioji Research Laboratory, 2951 Ishikawacho, Hachioji-shi, Tokyo

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一面に電極が形成され、さらに、第1の方
向に配向処理が施された第1の基板と、 前記第1の基板に対向して配置され、前記一面に対向す
る面に電極が形成され、第1の方向との交角が2Φの第
2の方向に配向処理が施された第2の基板と、 前記第1と第2の基板の間に配置され、前記第1の基板
近傍の液晶分子が、カイラルスメクティック相の液晶が
有する層構造の層の法線方向を前記第1の方向に対して
交角Φで交差する第3の方向に向けて配向し、前記第2
の基板近傍の液晶分子が、カイラルスメクティック相の
液晶が有する層構造の層の法線方向を前記第2の方向に
対して交角Φで交差する前記第3の方向に向けて配向す
るカイラルスメクティック相の液晶と、 より構成される強誘電性相を示す液晶を用いた表示素
子。
An electrode is formed on one surface, and a first substrate that has been subjected to an orientation treatment in a first direction is disposed on a surface facing the first substrate. An electrode is formed, a second substrate having an intersection angle with the first direction oriented in a second direction having a diameter of 2Φ is disposed between the first substrate and the second substrate, and the first substrate is disposed between the first substrate and the second substrate; The liquid crystal molecules in the vicinity of the substrate are oriented in a third direction intersecting the normal direction of the layer of the layer structure of the liquid crystal of the chiral smectic phase at the intersection angle Φ with the first direction, and
Liquid crystal molecules in the vicinity of the substrate are oriented in the third direction in which the normal direction of the layer structure of the layer structure of the liquid crystal of the chiral smectic phase intersects with the second direction at the intersection angle Φ. A display element using a liquid crystal having a ferroelectric phase composed of:
【請求項2】前記第1と第2の基板の表面には、それぞ
れ、反対方向に複数回ずつラビングされた配向膜が形成
されている、ことを特徴とする請求項1に記載の表示素
子。
2. The display element according to claim 1, wherein an alignment film rubbed a plurality of times in opposite directions is formed on the surfaces of the first and second substrates, respectively. .
【請求項3】前記液晶は、SmCA*相の液晶又はSm*
相の液晶から構成されている、ことを特徴とする請求項
1又は2に記載の表示素子。
3. The liquid crystal according to claim 1, wherein the liquid crystal is an S m CA * phase liquid crystal or S m C *.
The display element according to claim 1, wherein the display element is made of phase liquid crystal.
【請求項4】対向面に電極が形成された第1と第2の基
板にそれぞれ配向処理を施す工程と、 前記第1の基板と第2の基板を、配向処理の方向の交角
が2Φになるように所定ギャップで配置する工程と、 前記第1と第2の基板の間に、配向処理の方向に対して
交差角Φで交差する方向に、スメクティック層の法線方
向を近傍の基板の配向処理方向に対して交角Φで交差す
る方向に向けて配向するカイラルスメクティック相の液
晶を配置する工程と、 前記液晶を加熱して一旦アイソトロピック相にし、続い
て、前記第1と第2の基板近傍から再配向させる工程
と、 より構成されることを特徴とする強誘電性相を示す液晶
を用いた表示素子の製造方法。
4. A step of subjecting each of the first and second substrates, each having an electrode formed on the opposing surface, to an orientation process, and setting the first substrate and the second substrate to have an intersection angle of 2Φ in the direction of the orientation process. A step of arranging the smectic layer between the first and second substrates in a direction intersecting at a crossing angle Φ with respect to the direction of the alignment process between the first and second substrates. Arranging a liquid crystal of a chiral smectic phase oriented in a direction intersecting at an intersection angle Φ with respect to the orientation processing direction; and heating the liquid crystal to temporarily make it an isotropic phase, and then, the first and second A method of producing a display element using a liquid crystal exhibiting a ferroelectric phase, comprising: a step of re-orienting from the vicinity of a substrate.
【請求項5】前記第1と第2の基板にそれぞれ配向処理
を施す工程は、 前記第1と第2の基板の対向面にそれぞれ配向膜を形成
する工程と、 該配向膜の表面をそれぞれ反対方向に複数回ずつラビン
グする工程と、 より構成されている、ことを特徴とする請求項4に記載
の表示素子の製造方法。
5. The step of subjecting each of the first and second substrates to an alignment treatment includes the steps of: forming an alignment film on the opposing surfaces of the first and second substrates, respectively; 5. The method according to claim 4, further comprising: rubbing a plurality of times in opposite directions.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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