JPH10213794A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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Publication number
JPH10213794A
JPH10213794A JP9108624A JP10862497A JPH10213794A JP H10213794 A JPH10213794 A JP H10213794A JP 9108624 A JP9108624 A JP 9108624A JP 10862497 A JP10862497 A JP 10862497A JP H10213794 A JPH10213794 A JP H10213794A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
electrode
display device
crystal display
crystal layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP9108624A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidenori Ikeno
英徳 池野
Teruaki Suzuki
照晃 鈴木
Hiroshi Kano
博司 加納
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP9108624A priority Critical patent/JPH10213794A/en
Publication of JPH10213794A publication Critical patent/JPH10213794A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electro-optical display device capable of removing hysteresis to be a fault at the time of gradation display and capable of attaining half tone display with respect to an electro-optical display element using liquid crystal(LC) layer structure of a high twist angle exceeding 270 deg.. SOLUTION: An irregular and fine rugged face is constituted on the LC layer side surface of at least one of 1st and 2nd transparent electrodes 3, 4 arranged through an LC layer 7. When the surface of the 2nd transparent electrode 4 e.g. is ruggedly formed, the layer thickness of the layer 7 is formed so as to be partially different like d1, d2 and the electric field strength of the layer 7 is made partially different. Thereby the hysteresis of each part is offset by a '0' part and the hysteresis of the whole LC layer 7 is removed and half tone display is attained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に関
し、特に中間調の再現性を改善した液晶表示装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device having improved halftone reproducibility.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から用いられているツイストネマテ
ィック構造を用いた液晶表示装置の動作原理を図19を
用いて説明する。同図はこの種の液晶表示装置の構造の
模式的な断面図である。ここでは図の上側から下方に向
けて光が入射するとして、光の入射側から順に、入射光
を一定の方向の振動成分のみを透過させる第一偏光板
1、表面が平坦となるように研磨された透明基板2、こ
の透明基板2上に塗布されたITO(インジウム・ティ
ン・オキサイド)に代表される第一透明電極3、複屈折
性を有する物質で作られた液晶層7、第一透明電極3と
対向するように配置された第二透明電極4、この第二透
明電極4が塗布されている平坦な第二透明基板5、さら
に第二偏光板6が重ね合わされている構造を有する。液
晶層7は、第一透明電極3と第二透明電極4の間でギャ
ップdの間に介在されており、液晶層7を構成する液晶
分子の層構造は、第一透明電極3と第二透明電極4の間
で捻じれた層構造となっている。
2. Description of the Related Art The principle of operation of a conventionally used liquid crystal display device using a twisted nematic structure will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic sectional view of the structure of this type of liquid crystal display device. Here, assuming that light is incident from the upper side to the lower side of the drawing, the first polarizing plate 1 that transmits only the vibration component in a certain direction through the incident light in order from the light incident side, and is polished so that the surface becomes flat Transparent substrate 2, a first transparent electrode 3 typified by ITO (indium tin oxide) applied on the transparent substrate 2, a liquid crystal layer 7 made of a birefringent substance, a first transparent It has a structure in which a second transparent electrode 4 arranged to face the electrode 3, a flat second transparent substrate 5 on which the second transparent electrode 4 is applied, and a second polarizing plate 6 are superposed. The liquid crystal layer 7 is interposed between the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 4 between the gaps d, and the layer structure of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 7 includes the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 3. It has a layer structure twisted between the transparent electrodes 4.

【0003】この捻じれたネマティック構造の液晶表示
装置の動作原理は、第一透明電極3と第二透明電極4に
電圧が印加されていない場合においては、外部から光が
入射される(第一偏光板1側から入射するものとする)
と入射した自然光は第一偏光板1により直線偏光に変換
され第一透明基板2、第一透明電極3を透過して液晶層
7に入射する。液晶層7に入射した光は、液晶の持つ複
屈折性により偏波面が変化しながら第一透明電極3の対
向にある第二透明電極4に到達する。その後、光は、第
二透明電極4と第二透明基板5を透過し、第二偏光板6
により任意の方向の光成分が切り取られる事により第一
の光学状態を作り出す。一方、第一透明電極3と第二透
明電極4に電圧が印加されると、液晶層7を構成してい
る液晶分子は、液晶分子の持つ誘電率異方性により印加
された電圧に従ってその配列を変化させる。そのため、
液晶層7の持つ複屈折率が変化し液晶層7を透過した光
が第二透明電極4に到達したときの光の偏波面が、第一
透明電極3と第二透明電極4へ電圧を印加しなかった場
合と比較して異なるため第2の光学状態を作り出す事が
可能である。したがって、第一透明電極3と第二透明電
極4へ印加する電圧の大きさにより、第一の光学状態と
第二の光学状態の間を変化させることが可能となるため
光のスイッチングが可能となる。
The principle of operation of this twisted nematic liquid crystal display device is that when no voltage is applied to the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 4, light is incident from the outside (first It is assumed that the light enters from the polarizing plate 1)
The incident natural light is converted into linearly polarized light by the first polarizing plate 1, passes through the first transparent substrate 2 and the first transparent electrode 3, and enters the liquid crystal layer 7. The light incident on the liquid crystal layer 7 reaches the second transparent electrode 4 facing the first transparent electrode 3 while changing the plane of polarization due to the birefringence of the liquid crystal. Thereafter, the light passes through the second transparent electrode 4 and the second transparent substrate 5 and the second polarizer 6
Creates a first optical state by cutting off light components in arbitrary directions. On the other hand, when a voltage is applied to the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 4, the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 7 are aligned according to the applied voltage due to the dielectric anisotropy of the liquid crystal molecules. To change. for that reason,
When the birefringence of the liquid crystal layer 7 changes and the light transmitted through the liquid crystal layer 7 reaches the second transparent electrode 4, the polarization plane of the light applies a voltage to the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 4. The second optical state can be created because it is different from the case in which the second optical state is not performed. Therefore, it is possible to change between the first optical state and the second optical state by the magnitude of the voltage applied to the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 4, so that light can be switched. Become.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の液晶
表示装置においては、液晶層のねじり角を増加させ27
0度より大きくした場合、外部から印加した電界により
液晶層中心の分子が取り得る傾き角は液晶層に印加する
電圧の大きさによりS字型の軌跡を取ることが知られて
いる。このように液晶分子の傾き角がS字型の軌跡を取
るようになると、電圧の昇圧時と降圧時にそれぞれ異な
る液晶分子の配列状態が生じ、2状態が入り交じる結果
フィンガーテクスチャーと呼ばれる配向欠陥が観察され
る。図20に配向欠陥が発生した様子を表す写真を示し
た。この配向欠陥は、十分に電圧が印加された場合及び
電圧が印加されない場合には観察されず、中間電圧を印
加した場合にのみ観察することが可能である。結果とし
て、全体としては図21に示したように光学応答に大き
なヒステリシスが生じる。このようなヒステリシスが存
在すると、同じ電圧でも2つ以上の安定点が生じてしま
うため、ある一定の電圧を液晶素子に印加したとしても
得られる液晶分子の配列状態は2状態以上存在すること
になり、印加電圧に対して透過率が一義的に決まらなく
なり、中間調表示を行う事ができないと言う問題が生じ
る。
In such a conventional liquid crystal display device, the twist angle of the liquid crystal layer is increased.
It is known that when the angle is larger than 0 degree, the tilt angle that can be taken by the molecules at the center of the liquid crystal layer due to the electric field applied from the outside takes an S-shaped locus depending on the magnitude of the voltage applied to the liquid crystal layer. If the tilt angle of the liquid crystal molecules follows an S-shaped trajectory as described above, different arrangement states of the liquid crystal molecules occur when the voltage is raised and lowered, and as a result of the two states intermingling, an alignment defect called finger texture is generated. To be observed. FIG. 20 shows a photograph showing a state in which an alignment defect has occurred. This alignment defect is not observed when a sufficient voltage is applied or when no voltage is applied, and can be observed only when an intermediate voltage is applied. As a result, a large hysteresis occurs in the optical response as a whole as shown in FIG. When such hysteresis exists, two or more stable points are generated even at the same voltage. Therefore, even if a certain voltage is applied to the liquid crystal element, the arrangement state of the liquid crystal molecules obtained is two or more states. In other words, the transmittance cannot be uniquely determined with respect to the applied voltage, and there is a problem that halftone display cannot be performed.

【0005】この問題に対し、300度のツイスト角を
有するゲストホスト液晶でのヒステリシス効果の解消に
関しては、「1996年5月,エス・アイ・ディ‘96ダイ
ジェスト テクニカルペーパー,35頁(SID'96 Diges
t of Technical Paper, P35,1996)」にアモルファスT
Nを用いた方法の提案があるが、この方法では、液晶の
配向をアモルファス状態とするために、ラビング処理な
ど液晶分子に初期配向を与える処理を行わない。そのた
めにこの方式では、液晶注入時に流動配向が生じやす
く、また、注入時における温度管理が厳しいなど歩留ま
り良く生産に適しないという問題点がある。
[0005] In order to solve this problem, regarding the elimination of the hysteresis effect in a guest-host liquid crystal having a twist angle of 300 degrees, "May 1996, SID '96 Digest Technical Paper, p. 35 (SID'96 Diges
t of Technical Paper, P35, 1996) ”
Although there is a proposal of a method using N, in this method, a process of giving initial alignment to liquid crystal molecules such as a rubbing process is not performed in order to make the alignment of the liquid crystal amorphous. Therefore, in this method, there is a problem that the liquid crystal alignment is likely to occur at the time of injecting the liquid crystal, and it is not suitable for production with a high yield due to strict temperature control during the injection.

【0006】本発明の目的は、理論的に液晶層中心の分
子傾き角がS字型になるねじり角が270度よりも大き
い液晶層を有する液晶表示装置においても外部からの電
界印加に対してヒステリシスが無く中間調の再現性を改
善し、生産が容易なように常温で液晶注入においても配
向不良の生じる事のない液晶表示装置を提供することで
ある。
An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a liquid crystal layer having a twist angle larger than 270 degrees where the molecular tilt angle at the center of the liquid crystal layer is theoretically S-shaped. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device which has no hysteresis, improves reproducibility of halftones, and does not cause alignment failure even at the time of liquid crystal injection at room temperature so that production is easy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
方が透明に形成された第一電極と第二電極との間に27
0度以上ねじれた層構造の液晶層を介在させてなる液晶
表示装置において、第一電極と第二電極との間に印加さ
れる電圧により液晶層に生じる電界強度が1画素内で部
分的に相違されるように構成したことを特徴とする。例
えば、第一電極または第二電極の少なくとも一方は、1
画素内における表面に凹凸が形成され、この凹凸により
液晶層の層厚が部分的に相違された構成とする。あるい
は、第一電極または第二電極の少なくとも一方は、1画
素内においてその表面に凹凸が形成され、かつその凹部
には液晶層の誘電率と同等もしくは低い誘電率を有する
有機もしくは無機の物質が埋め込まれて、液晶層の層厚
が均一に形成された構成とする。この場合、表面に凹凸
が形成される電極は、表面が凹凸面に形成された基板の
表面上に成膜された構成とされ、あるいは、表面が平坦
な基板に無機または有機の膜を有し、この膜の膜厚を変
化させて形成された表面の凹凸面上に成膜された構成と
される。このような構成の液晶素子に対し第一電極と第
二電極の間に電圧が印加されると、液晶層の層厚が変化
しているために液晶層に印加される電界強度は、1画素
内において厚みの違いにより1画素内で部分的に異なる
ようになる。その結果、液晶のしきい電圧と飽和電圧が
1画素内において部分的に異なり、1画素として電圧対
透過率特性を測定するとヒステリシスが発生するツイス
ト角度にも関わらずヒステリシスが解消され、中間調の
表示が可能になる。
According to the present invention, at least one of the transparent electrodes is provided between a first electrode and a second electrode.
In a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer having a layer structure twisted by 0 ° or more is interposed, an electric field intensity generated in the liquid crystal layer by a voltage applied between the first electrode and the second electrode partially occurs within one pixel. It is characterized in that it is configured to be different. For example, at least one of the first electrode and the second electrode is 1
Irregularities are formed on the surface in the pixel, and the layer thickness of the liquid crystal layer is partially changed due to the irregularities. Alternatively, at least one of the first electrode and the second electrode has an uneven surface formed in one pixel, and an organic or inorganic substance having a dielectric constant equal to or lower than the dielectric constant of the liquid crystal layer is formed in the concave portion. The liquid crystal layer is embedded so as to have a uniform thickness. In this case, the electrode having the uneven surface is formed on the surface of the substrate having the uneven surface, or has an inorganic or organic film on a flat substrate. The film is formed on the uneven surface of the surface formed by changing the thickness of this film. When a voltage is applied between the first electrode and the second electrode to the liquid crystal element having such a configuration, the electric field intensity applied to the liquid crystal layer changes by one pixel because the thickness of the liquid crystal layer changes. Due to the difference in thickness within the pixel, the pixel partially differs within one pixel. As a result, the threshold voltage and the saturation voltage of the liquid crystal partially differ within one pixel, and when measuring the voltage versus transmittance characteristics as one pixel, the hysteresis is eliminated regardless of the twist angle at which the hysteresis occurs. Display becomes possible.

【0008】また、本発明は、少なくとも一方が透明に
形成された第一電極と第二電極との間に270度以上捻
れた層構造の液晶層を介在させてなる液晶表示装置にお
いて、第一電極と第二電極の片方もしくは両方の電極表
面における液晶の初期配向状態が画素内で不均一であり
電圧を印加した際に液晶分子の立ち上がり方向が一画素
内において異なることを特徴とする。たとえば、第一電
極または第二電極の一方の表面においてラビング方向が
1画素内において少なくとも2方向以上存在する構成と
する。あるいは、第一電極または第二電極のその一方は
その表面に微少凹凸が形成され、かつその凹凸上に形成
された配向膜をラビング処理することにより、微少凹凸
に沿って液晶を配向させ、これにより生じる液晶分子の
傾き角度が1画素内において異なる構成とする。この構
成においては、第一電極と第二電極の間に電界を印加し
た際には、初期配向状態の違いにより液晶分子の立ち上
がる方向が、1画素内において異なる部分(領域)が複
数存在するため、各領域の間にリバースティルトを原因
とする領域境界線が生じる。この領域の大きさは基板上
に作成した凹凸のピッチにほぼ等しくなる。すなわち、
隣同士の領域が電圧を印加した際に同じ方向に立ち上が
る場合には、双方が融合するために見かけ上の領域の大
きさは大きくなる。一つの領域で生じた液晶分子の配列
状態の変化は、領域境界線を越えて他の領域に影響を及
ぼすことができない。したがって、複数の領域が1画素
内に存在すると各々の領域ではヒステリシスが生じてい
ても画素全体では外部から印加する電圧に対してヒステ
リシス無しで透過率の増減が生じ、270度を越えた液
晶素子に特有のヒステリシス効果を解消することができ
る。
The present invention also provides a liquid crystal display device comprising a liquid crystal layer having a layer structure twisted by 270 degrees or more between a first electrode and at least one transparent electrode. The liquid crystal is characterized in that the initial alignment state of the liquid crystal on one or both electrode surfaces of the electrode and the second electrode is non-uniform in the pixel, and that the rising direction of the liquid crystal molecule is different in one pixel when a voltage is applied. For example, a rubbing direction is provided in at least two directions in one pixel on one surface of the first electrode or the second electrode. Alternatively, one of the first electrode and the second electrode has fine irregularities formed on its surface, and the alignment film formed on the irregularities is rubbed to align the liquid crystal along the minute irregularities. The tilt angles of the liquid crystal molecules caused by the above are different in one pixel. In this configuration, when an electric field is applied between the first electrode and the second electrode, there are a plurality of portions (regions) in which the rising direction of the liquid crystal molecules differs in one pixel due to the difference in the initial alignment state. In addition, an area boundary is generated between the areas due to the reverse tilt. The size of this region is substantially equal to the pitch of the unevenness formed on the substrate. That is,
When the adjacent regions rise in the same direction when a voltage is applied, the apparent size of the region becomes large because the two are fused. The change in the alignment state of the liquid crystal molecules generated in one region cannot affect another region beyond the boundary of the region. Therefore, when a plurality of regions exist in one pixel, even if hysteresis occurs in each region, the transmittance of the entire pixel increases or decreases without a hysteresis with respect to the voltage applied from the outside, and the liquid crystal element exceeds 270 degrees. The hysteresis effect peculiar to the above can be eliminated.

【0009】また、本発明の構成によれば、第一電極と
第二電極との間に充填される液晶分子に対して配向膜か
ら、初期配向状態を与えることになるため、液晶注入時
や液晶パネルを圧迫した際に生じる液晶の流動に起因す
る初期配向不良は生じない。従って、液晶注入後に液晶
の初期配向状態を安定させる目的で行われるアニール処
理を省略することも可能である。
According to the structure of the present invention, the liquid crystal molecules filled between the first electrode and the second electrode are given an initial alignment state from the alignment film. No initial alignment failure occurs due to the flow of the liquid crystal generated when the liquid crystal panel is pressed. Therefore, it is possible to omit the annealing process performed for the purpose of stabilizing the initial alignment state of the liquid crystal after the liquid crystal is injected.

【0010】本発明は、第一電極または第二電極が透明
電極として構成され、それぞれ第一透明基板、第2透明
基板の対向する表面に形成され、透過型の液晶表示装置
として構成され、あるいは、第一電極または第二電極の
一方は透明電極として構成され、他方は反射電極として
構成され、反射型の液晶表示装置として構成する事も可
能である。
According to the present invention, the first electrode or the second electrode is formed as a transparent electrode, formed on the opposing surfaces of the first transparent substrate and the second transparent substrate, respectively, and configured as a transmission type liquid crystal display device. One of the first and second electrodes is configured as a transparent electrode, and the other is configured as a reflective electrode, and can be configured as a reflective liquid crystal display device.

【0011】前記のように、本発明においては、270
度を越えたツイスト角を有する液晶素子に特有のヒステ
リシス現象を解消するために、第一電極または第二電極
の少なくとも一方において、表面に微小な凹凸が形成さ
れてなることを特徴とするが、詳細な実験により、この
微小な凹凸の形状の微妙な違いにより、ヒステリシス解
消の効果の程度に差が生じることが明らかとされた。す
なわち、本発明において、第一電極または第二電極の少
なくとも一方に形成される微小な凹凸は、その凹凸形状
において長く連なる谷線を有さず、個々の凹部および凸
部の内の特に凹部が、互いに尾根状の凸部により分離さ
れてなる形状が好ましいことが判明した。このような好
ましい凹凸形状とは異なり、その凹凸形状において長く
連なる谷線を有する場合には、前述のフィンガーテクス
チャーと呼ばれる配向欠陥が、この谷線に沿って出現
し、ヒステリシスが完全には解消されない。一方、本発
明における好ましい凹凸形状においては、個々の凹部が
互いに尾根状の凸部により分離されているため、配向欠
陥が長く連なって出現することがなく、よって、ヒステ
リシスを解消する事ができる。
As described above, in the present invention, 270
In order to eliminate the hysteresis phenomenon peculiar to the liquid crystal element having a twist angle exceeding the degree, at least one of the first electrode and the second electrode, characterized in that minute irregularities are formed on the surface, Through detailed experiments, it has been clarified that a slight difference in the shape of the minute unevenness causes a difference in the degree of the effect of eliminating the hysteresis. That is, in the present invention, the fine unevenness formed on at least one of the first electrode and the second electrode does not have a long continuous valley line in the uneven shape, and particularly the concave portion among the individual concave portions and the convex portions is formed. It has been found that a shape separated from each other by a ridge-like convex portion is preferable. Unlike such a preferable uneven shape, if the uneven shape has a long valley line, the above-mentioned alignment defect called finger texture appears along the valley line, and the hysteresis is not completely eliminated. . On the other hand, in the preferred concavo-convex shape according to the present invention, since the individual concave portions are separated from each other by the ridge-shaped convex portions, alignment defects do not appear in a long row, and therefore, hysteresis can be eliminated.

【0012】さらに、前記のように、凹凸形状において
長く連なる谷線を有さず、個々の凹部が、互いに尾根状
の凸部により分離されてなる形状とした上で、1画素に
相当する領域内に含まれる個々の凹部の深さに関し、ラ
ンダムに広い分布を有するように構成した場合には、よ
り好ましい階調表示を行うことが判明した。個々の凹部
に相当する領域における液晶の配向状態の変化を誘起す
る閾値電圧は、その凹部の深さに応じて定まる。よっ
て、上述のように、個々の凹部の深さに関し、ランダム
に広い分布を有するように構成した場合には、個々の凹
部における閾値が広く分布するため、階調特性がなめら
かになり、よって表示可能な階調数を大きくすることが
できる。
Further, as described above, the concave and convex shape does not have a long continuous valley line, and the individual concave portions are separated from each other by the ridge-like convex portions. It has been found that more preferable gradation display is performed when the depths of the individual concave portions included in the inside are configured to have a random wide distribution. The threshold voltage that induces a change in the alignment state of the liquid crystal in a region corresponding to each concave portion is determined according to the depth of the concave portion. Therefore, as described above, when the depth of each concave portion is configured to have a random wide distribution, the threshold value in each concave portion is widely distributed, so that the gradation characteristic becomes smooth, and the display is accordingly performed. The number of possible gradations can be increased.

【0013】本発明において、第一電極または第二電極
の一方を透明電極として、他方を反射電極として構成
し、反射型の液晶表示装置として構成する場合には、前
記の微小な凹凸を有する電極を反射電極として構成する
ことができる。反射型の液晶表示装置において、反射板
の表面形状、およびその表面形状に基づく反射特性(光
の入射角および検出角と反射率との関係)は、表示の明
るさに大きく影響することから特に重要であるが、本発
明においては、反射電極の表面形状を、前記のようなヒ
ステリシスの解消に好ましい形状とした上で、明るい表
示を実現できる形状とすることが可能である。
In the present invention, when one of the first electrode and the second electrode is configured as a transparent electrode and the other is configured as a reflective electrode, and is configured as a reflective liquid crystal display device, the electrode having the fine irregularities described above is used. As a reflective electrode. In a reflection type liquid crystal display device, the surface shape of the reflector and the reflection characteristics (the relationship between the incident angle and the detection angle of light and the reflectance) based on the surface shape greatly affect the brightness of the display, and therefore, are particularly important. Importantly, in the present invention, it is possible to make the surface shape of the reflective electrode a shape that can realize a bright display after the shape is preferable for eliminating the above-described hysteresis.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[第1の実施形態]次に、本発明の実施形態を図面を参
照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態の構
成を示す模式的な断面構造図である。この液晶表示装置
は、第一偏光板1、第一透明基板2、第一透明電極3、
液晶層7、第二透明電極4、第二透明基板5、第二偏光
板6の順序に重ね合わされた構造を有している。この構
造において、第一偏光板1、第一透明基板2、第一透明
電極3、第二偏光板6は従来例と同じ構造である。ま
た、液晶層7は第一透明電極3と第二透明電極4の間に
おいて270度以上450度未満のねじれ角を有してい
る。これに対し、第二透明基板5は、少なくとも液晶層
7に接する面が粗面化された構造を有しており、例えば
第二透明基板5をエッチング、サンドブラスト、研磨な
どの方法により加工する事により粗面化を実現してい
る。ここでは、表面が連続する波形の凹凸断面となるよ
うに粗面化を行っている。そして、この粗面化された表
面上にITO等の透明電極を蒸着、スパッタ、塗布など
の方法により成膜して第二透明電極4を得ている。しか
る上で、この第二透明電極4および第二透明基板5に対
して凹凸の凸部においてギャップd1となるように前記
第一透明電極3を有する透明基板2を対向させ、両者間
に液晶層7を介在させた構成を作製することで液晶表示
装置を構成している。
[First Embodiment] Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing the configuration of the first embodiment of the present invention. This liquid crystal display device includes a first polarizing plate 1, a first transparent substrate 2, a first transparent electrode 3,
It has a structure in which a liquid crystal layer 7, a second transparent electrode 4, a second transparent substrate 5, and a second polarizing plate 6 are superposed in this order. In this structure, the first polarizing plate 1, the first transparent substrate 2, the first transparent electrode 3, and the second polarizing plate 6 have the same structure as the conventional example. The liquid crystal layer 7 has a twist angle of 270 degrees or more and less than 450 degrees between the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 4. On the other hand, the second transparent substrate 5 has a structure in which at least the surface in contact with the liquid crystal layer 7 is roughened. For example, the second transparent substrate 5 is processed by a method such as etching, sandblasting, or polishing. This realizes a rough surface. Here, the surface is roughened so as to have a continuous corrugated cross section. A second transparent electrode 4 is obtained by forming a transparent electrode such as ITO on the roughened surface by a method such as vapor deposition, sputtering, or coating. Then, the transparent substrate 2 having the first transparent electrode 3 is opposed to the second transparent electrode 4 and the second transparent substrate 5 so as to form a gap d1 at the convex portion of the unevenness, and a liquid crystal layer is provided between the two. The liquid crystal display device is constructed by producing a structure with the interposition of.

【0015】この構成によれば、液晶層7は第二透明基
板の表面に形成された波形の凹凸に従い、第一、第二の
各透明電極3,4のギャップ、すなわち液晶層7の層厚
がd1からd2まで連続的に変化された構成とされる。
このため、例えば、第一偏光板1側から入射した光は、
第一偏光板1を透過した際にあらゆる偏光面を有する自
然光から直線偏光に変化され、さらに第一透明電極3を
透過し液晶層7に入射する。この液晶層7へ入射した光
は、液晶層7を構成している液晶分子が有する屈折率異
方性により偏波面が回転する。その後、光は第二透明電
極4と第二透明基板5を透過し第二偏光板6に到達す
る。そして、第二偏光板6においては、液晶層7におい
て回転した偏波面を任意の角度で切り取ることにより表
示を行うことができる。
According to this configuration, the liquid crystal layer 7 has a gap between the first and second transparent electrodes 3 and 4 according to the corrugations formed on the surface of the second transparent substrate, that is, the thickness of the liquid crystal layer 7. Is continuously changed from d1 to d2.
Therefore, for example, light incident from the first polarizing plate 1 side is
When transmitted through the first polarizing plate 1, the light is changed from natural light having any polarization plane to linearly polarized light, and further transmitted through the first transparent electrode 3 to enter the liquid crystal layer 7. The polarization plane of the light incident on the liquid crystal layer 7 is rotated by the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 7. Thereafter, the light passes through the second transparent electrode 4 and the second transparent substrate 5 and reaches the second polarizing plate 6. Then, in the second polarizing plate 6, display can be performed by cutting the plane of polarization rotated in the liquid crystal layer 7 at an arbitrary angle.

【0016】ここで、液晶層7の膜厚は第二透明基板5
の表面に作成された1画素内に複数存在する凹凸によっ
て場所により膜厚がd1からd2まで変化する。そのた
め、液晶層7にかかる電界の強度が、凹凸に対応して部
分毎に異なるようになる。この結果、液晶層7の層厚の
相違に伴って液晶層7内の電界分布に分散が生じ、液晶
のしきい電圧と飽和電圧に部分的な変化が生じる。この
ため、各部分毎では従来と同様なヒステリシスが生じて
いるものの、このヒステリシスにより生じる前記したよ
うな現象は、1画素内に多数の異なるしきい電圧を有す
る部分が存在することにより平均化され、結果として1
画素全体でみれば、図2に示すようにヒステリシスが減
少されることになる。したがって、従来中間調を表示す
る事のできなかった270度を越えるねじれ角の液晶に
おいても、その状態が外部から印加する電圧により一意
的に決定されるため、安定な中間調を得ることができ、
中間調の表示を改善することが可能となる。これによ
り、多階調表示のディスプレイやカラーフィルタを組み
合わせる事によりフルカラー表示の液晶ディスプレイを
作成する事も可能となる。
Here, the thickness of the liquid crystal layer 7 is the same as that of the second transparent substrate 5.
The film thickness changes from d1 to d2 depending on the location due to a plurality of irregularities existing in one pixel formed on the surface of. Therefore, the intensity of the electric field applied to the liquid crystal layer 7 is different for each portion corresponding to the unevenness. As a result, the electric field distribution in the liquid crystal layer 7 is dispersed according to the difference in the thickness of the liquid crystal layer 7, and a partial change occurs in the threshold voltage and the saturation voltage of the liquid crystal. For this reason, although the same hysteresis occurs in each part as in the related art, the above-described phenomenon caused by this hysteresis is averaged due to the existence of a number of parts having different threshold voltages in one pixel. , Resulting in 1
As seen from the whole pixel, the hysteresis is reduced as shown in FIG. Therefore, even in a liquid crystal having a twist angle exceeding 270 degrees, in which a halftone cannot be displayed conventionally, the state is uniquely determined by an externally applied voltage, so that a stable halftone can be obtained. ,
It is possible to improve the display of the halftone. This makes it possible to create a full-color liquid crystal display by combining a multi-tone display and a color filter.

【0017】[第2の実施形態]前記第1の実施形態で
は、液晶層7の層厚を変化させるために第二透明基板5
自身を研磨やエッチングなどの手法を用いて加工して凹
凸を形成しているが、図3に模式的な断面図を示すよう
に、平坦な第二透明基板5の表面に無機もしくは有機物
質(例えばポリイミドやアクリル樹脂)の膜を必要なだ
け成膜し、この膜に対して表面の凹凸加工を行って粗面
化膜8を形成し、この粗面化膜8の表面に第二透明電極
4を形成してもよい。この構成においても、第二透明電
極4の表面に凹凸が形成され、これにより液晶層7の層
厚がd1からd2の範囲で部分的に変化されるため、第
1の実施形態と同様にヒステリシスを実質的に無くして
中間調の表示を改善することが可能となる。
[Second Embodiment] In the first embodiment, the second transparent substrate 5 is used to change the thickness of the liquid crystal layer 7.
The surface of the second transparent substrate 5 is made of an inorganic or organic material (e.g., as shown in a schematic cross-sectional view of FIG. 3). For example, a film of polyimide or acrylic resin) is formed as needed, and the surface of the film is roughened to form a roughened film 8. A second transparent electrode is formed on the surface of the roughened film 8. 4 may be formed. Also in this configuration, asperities are formed on the surface of the second transparent electrode 4 and the thickness of the liquid crystal layer 7 is partially changed in the range from d1 to d2, so that the hysteresis is similar to the first embodiment. Can be substantially eliminated to improve the display of halftones.

【0018】[第3の実施形態]図4は本発明の第3の
実施形態を示す模式的な断面図である。この実施形態で
は、第1の実施形態において第二透明電極4の表面に形
成されている凹凸の凹部分に液晶層7を構成する液晶分
子のもつ誘電率と同等もしくは液晶分子の有する誘電率
よりも低い誘電率を有する有機もしくは無機の物質を埋
め込んでレベリング膜9を形成している。この結果、こ
の構成では、第二透明電極4の表面の凹凸にかかわら
ず、液晶層7の層厚は均一なものとなる。したがって、
この構成では、レベリング膜9が厚く形成されている部
分においては、外部から印加された電圧がギャップd2
とd3により分割される事となり駆動電圧の実質的な低
下が見られ、液晶層7に印加される電界強度に変化を与
える事が可能になり、前記したように中間調の表示が改
善できる。またその一方で、液晶層7自体の層厚は一定
とされるため、液晶の配向に対してムラを生じさせるこ
とがなく、液晶の配向乱れに起因する表示への影響を無
くす事が可能である。
[Third Embodiment] FIG. 4 is a schematic sectional view showing a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the dielectric constant of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 7 is equal to or less than the dielectric constant of the liquid crystal molecules in the concave and convex portions formed on the surface of the second transparent electrode 4 in the first embodiment. However, the leveling film 9 is formed by embedding an organic or inorganic substance having a low dielectric constant. As a result, in this configuration, the thickness of the liquid crystal layer 7 becomes uniform regardless of the unevenness of the surface of the second transparent electrode 4. Therefore,
In this configuration, in a portion where the leveling film 9 is formed thick, an externally applied voltage is applied to the gap d2.
And d3, the driving voltage is substantially reduced, and the intensity of the electric field applied to the liquid crystal layer 7 can be changed. As described above, the halftone display can be improved. On the other hand, since the thickness of the liquid crystal layer 7 itself is constant, the alignment of the liquid crystal does not become uneven, and the influence on the display due to the disorder of the alignment of the liquid crystal can be eliminated. is there.

【0019】また、この第3の実施形態においても、図
5に模式断面図を示すように、第二透明基板5は平坦な
基板を用い、その上に粗面化膜8を形成して凹凸を設
け、その上に第二透明電極4を形成した上で、この凹凸
の凹部に液晶層7を構成する液晶分子のもつ誘電率と同
等もしくは液晶分子の有する誘電率よりも低い誘電率を
有する有機もしくは無機の物質を埋め込んでレベリング
膜9を形成した構成を採用することも可能である。こ
の、図5の実施形態においては、粗面化膜8の上に第二
透明電極4を形成しているが、第二透明電極4の上に液
晶分子の持つ誘電率と同等もしくは液晶分子の誘電率よ
りも低い誘電率を有する有機もしくは無機の物質で粗面
化膜8を形成するという構造も同様に可能である。この
場合、液晶層7に印可される電圧は、粗面化膜8の凹部
においてはギャップがd1となり、第一透明電極3と第
二透明電極4の間に印可されている電圧がそのまま液晶
層7に印可される。一方、粗面化膜8の凸部において
は、粗面化膜8の厚みと液晶層7において印可された電
圧がd2とd3で分圧されるため液晶層7に印可される
実効的な電圧は減少する。したがって、液晶層7に印可
される電界強度は、粗面化膜の凹部と凸部において異な
る結果となり、前記したように中間調の表示が改善でき
る。
Also in this third embodiment, as shown in a schematic cross-sectional view of FIG. 5, a second transparent substrate 5 is a flat substrate, on which a roughened film 8 is formed to form an uneven surface. Is provided thereon, and the second transparent electrode 4 is formed thereon, and the concave and convex portions have a dielectric constant equal to or lower than the dielectric constant of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 7. It is also possible to adopt a configuration in which the leveling film 9 is formed by embedding an organic or inorganic substance. In the embodiment shown in FIG. 5, the second transparent electrode 4 is formed on the roughened film 8, but the dielectric constant of the liquid crystal molecules is equal to or higher than that of the liquid crystal molecules on the second transparent electrode 4. A structure in which the roughened film 8 is formed of an organic or inorganic substance having a dielectric constant lower than the dielectric constant is also possible. In this case, the voltage applied to the liquid crystal layer 7 is such that the gap becomes d1 in the concave portion of the roughened film 8 and the voltage applied between the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 4 remains unchanged. Applied to 7. On the other hand, in the convex portion of the roughened film 8, the thickness of the roughened film 8 and the voltage applied to the liquid crystal layer 7 are divided by d2 and d3, so that the effective voltage applied to the liquid crystal layer 7 is increased. Decreases. Therefore, the intensity of the electric field applied to the liquid crystal layer 7 is different between the concave portions and the convex portions of the roughened film, and the display of the halftone can be improved as described above.

【0020】なお、前記した説明では、第一偏光板1側
から光が入射された場合について説明したが、逆に第二
偏光板6の方から入射しても全く同様の作用効果を得る
ことができる。また、各実施形態においては、液晶層7
として捻じれたネマティック構造の液晶を用いている
が、液晶層7をネマティック液晶に2色性色素を混ぜる
ことにより得られるゲストホスト型の液晶を用いること
も可能である。この場合には、前記各実施形態における
第一偏光板1と第二偏光板6を省略する事が可能であ
り、構成を簡略化する一方で、偏光板を必要とする方式
に比べ明るい表示を得る事が可能であると言う効果もあ
る。
In the above description, the case where light is incident from the first polarizing plate 1 is described. However, the same operation and effect can be obtained even if the light is incident from the second polarizing plate 6. Can be. In each embodiment, the liquid crystal layer 7
Although a liquid crystal having a twisted nematic structure is used, a guest-host type liquid crystal obtained by mixing a dichroic dye with a nematic liquid crystal in the liquid crystal layer 7 can also be used. In this case, it is possible to omit the first polarizing plate 1 and the second polarizing plate 6 in each of the above-described embodiments, and to simplify the configuration, while providing a brighter display than a method requiring a polarizing plate. There is also the effect that it is possible to obtain.

【0021】[第4の実施形態]図6は本発明の第4の
実施形態の模式的な断面図である。この実施形態では、
前記各実施形態における第二透明電極4をアルミニウム
などの金属などで作成した光反射板兼電極10に変える
ことにより反射型の液晶ディスプレイへ適用した実施の
形態である。ここでは、第二透明基板5の表面に微小な
凹凸を形成し、この凹凸の表面にアルミニウムを蒸着す
る等して成膜して光反射板兼電極10を形成している。
また、この光反射板兼電極10の凹部にレベリング膜9
を形成して液晶層7の層厚を均一にしている。この構成
では、第一偏光板1から入射した光は、位相差補償板1
1を通り第一透明基板2および第一透明電極3を介して
液晶層7に入射する。その後、反射板兼電極10によっ
て反射された光は入射時と逆の経路を通り偏光板1から
外部に出射する。そして、この場合でも第一透明電極3
と光反射板兼電極10との間のギャップが部分的に相違
され、これにより液晶層7の層厚が部分的に変化される
ことで、液晶層7に印加される電界強度に変化を与える
事が可能になり、前記したように中間調の表示が改善で
きる。またその一方で、液晶層7自体の層厚は一定とさ
れるため、液晶の配向に対してムラを生じさせることが
なく、液晶の配向乱れに起因する表示への影響を無くす
事が可能である。
[Fourth Embodiment] FIG. 6 is a schematic sectional view of a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment,
This is an embodiment applied to a reflection type liquid crystal display by changing the second transparent electrode 4 in each of the above embodiments to a light reflection plate and electrode 10 made of a metal such as aluminum. Here, minute irregularities are formed on the surface of the second transparent substrate 5, and aluminum is vapor-deposited on the surface of the irregularities to form a film, thereby forming the light reflector / electrode 10.
Further, the leveling film 9 is formed in the concave portion of the light reflection plate and electrode 10.
Is formed to make the thickness of the liquid crystal layer 7 uniform. In this configuration, the light incident from the first polarizing plate 1 is
1 and enters the liquid crystal layer 7 via the first transparent substrate 2 and the first transparent electrode 3. After that, the light reflected by the reflector / electrode 10 exits the polarizing plate 1 to the outside through a path reverse to that at the time of incidence. And even in this case, the first transparent electrode 3
The gap between the electrode and the light reflector / electrode 10 is partially different, whereby the thickness of the liquid crystal layer 7 is partially changed, thereby giving a change to the electric field intensity applied to the liquid crystal layer 7. This makes it possible to improve the display of halftones as described above. On the other hand, since the thickness of the liquid crystal layer 7 itself is constant, the liquid crystal alignment does not cause unevenness, and it is possible to eliminate the influence on the display due to the disorder of the liquid crystal alignment. is there.

【0022】なお、本実施形態の場合においては、第二
透明基板5としては特に透明である必要はなく、金属や
高分子板、セラミックなどの不透明な基板を用いても何
等問題にはならない。また、この実施形態では、バック
ライトを要しない反射型として構成されるため、低消費
電力型の液晶ディスプレイを作成する事が可能であると
言う効果もある。また、この図6の構成は、液晶層7を
ネマティック液晶に2色性色素を混ぜることにより得ら
れるゲストホスト型の液晶を用いることも可能である。
この場合には、第一偏光板1、位相差補償板11をも省
略する事が可能であり、構成をさらに簡略化する一方
で、偏光板を必要とする方式に比べ明るい表示を得る事
が可能であり、これに加えてバックライトを要すること
もない。
In the present embodiment, the second transparent substrate 5 does not need to be particularly transparent, and there is no problem even if an opaque substrate such as a metal, polymer plate, or ceramic is used. In addition, in this embodiment, since it is configured as a reflection type that does not require a backlight, there is an effect that a low power consumption type liquid crystal display can be manufactured. In the configuration shown in FIG. 6, a guest-host type liquid crystal obtained by mixing a dichroic dye with a nematic liquid crystal for the liquid crystal layer 7 can also be used.
In this case, it is possible to omit the first polarizing plate 1 and the phase difference compensating plate 11 as well, and to obtain a brighter display as compared with a method requiring a polarizing plate, while further simplifying the configuration. Yes, and no additional backlight is required.

【0023】[第5の実施形態]図7は、本発明におけ
る第5の実施形態の構成を示す模式的な断面構造図であ
る。この液晶表示装置は、第一偏光板1、第一透明基板
2、第一透明電極3、第一配向膜12、液晶層7、第二
配向膜13、第二透明電極4、第2透明基板5、第二偏
光板6の順序に重ね合わされた構造を有している。この
構造において、第一偏光板1、第一透明基板2、第一透
明電極3、第一配向膜12、第二偏光板6は従来例と同
じ構造である。また、液晶層7は第一透明電極3、第二
透明電極4の間において270度以上450度未満のね
じれ角を有している。第二透明基板5は、少なくとも液
晶層7に面する側面が粗面化された構造を有しており、
たとえば第二透明基板5を直接エッチング処理などの方
法により加工する、あるいは、あらかじめポリッシング
された第二透明基板5を弗酸などにより溶かして目的と
する粗面化表面を実現している。そして、この粗面化さ
れた表面上にITO等の透明電極をスパッタ、あるい
は、塗布や蒸着などの方法により成膜することにより第
二透明電極4を得ている。しかる後に、この第二透明電
極4の表面に液晶分子に対して初期配向を与える目的で
第二配向膜13を作成する。第一配向膜12と第二配向
膜13はラビング法等の手段により配向処理を行い、こ
の第二配向膜13が凹凸部の凸部においてギャップd1
となるように、また、第一配向膜12の初期配向方向と
第二配向膜の初期配向方向が液晶層7の固有ピッチとギ
ャップd1から算出されるツイスト角度にほぼ等しくな
るように、第一配向膜12と向き合うように組み合わ
せ、両者間に液晶層7を介在させた構成を作成すること
で液晶表示装置を構成している。この構造では、第一配
向膜12と第二配向膜13は、ラビングなどの方法によ
り初期配向規制力を液晶層7に対して与えることが可能
であるため、重ね合わせた第一透明基板2と第二透明基
板5の間隙に液晶を注入して液晶層7を作成する際にも
液晶が配向膜上を流動することにより発生する流動配向
を抑制することが可能である。
[Fifth Embodiment] FIG. 7 is a schematic sectional structural view showing the structure of a fifth embodiment of the present invention. This liquid crystal display device includes a first polarizing plate 1, a first transparent substrate 2, a first transparent electrode 3, a first alignment film 12, a liquid crystal layer 7, a second alignment film 13, a second transparent electrode 4, a second transparent substrate. 5, the second polarizing plate 6 is superposed in this order. In this structure, the first polarizing plate 1, the first transparent substrate 2, the first transparent electrode 3, the first alignment film 12, and the second polarizing plate 6 have the same structure as the conventional example. The liquid crystal layer 7 has a twist angle of 270 degrees or more and less than 450 degrees between the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 4. The second transparent substrate 5 has a structure in which at least a side surface facing the liquid crystal layer 7 is roughened.
For example, the second transparent substrate 5 is processed by a method such as direct etching, or the second transparent substrate 5 that has been polished in advance is dissolved with hydrofluoric acid or the like to achieve a target roughened surface. The second transparent electrode 4 is obtained by forming a transparent electrode such as ITO on the roughened surface by sputtering or coating or vapor deposition. Thereafter, a second alignment film 13 is formed on the surface of the second transparent electrode 4 for the purpose of giving initial alignment to liquid crystal molecules. The first alignment film 12 and the second alignment film 13 are subjected to an alignment treatment by a method such as a rubbing method.
And the first alignment direction of the first alignment film 12 and the initial alignment direction of the second alignment film are substantially equal to the twist angle calculated from the specific pitch of the liquid crystal layer 7 and the gap d1. A liquid crystal display device is configured by combining the liquid crystal display device with the alignment film 12 so as to face each other and forming a configuration in which the liquid crystal layer 7 is interposed therebetween. In this structure, since the first alignment film 12 and the second alignment film 13 can give the initial alignment control force to the liquid crystal layer 7 by a method such as rubbing, the first alignment film 12 and the second alignment film 13 When the liquid crystal is injected into the gap between the second transparent substrates 5 to form the liquid crystal layer 7, it is possible to suppress the flow alignment generated by the liquid crystal flowing on the alignment film.

【0024】このように作成された液晶素子に対して外
部から光が入射した場合、例えば第一偏光板1側から入
射した光は、第一偏光板1を透過した際にあらゆる偏光
面を有する自然光から直線偏光に変換され、さらに第一
透明電極3、第一配向膜12を透過し液晶層7に入射す
る。この液晶層7へ入射した光は液晶層7を構成してい
る液晶分子が有する屈折率異方性により偏波面が回転す
る。その後、光は第二配向膜13、第二透明電極4、第
二透明基板5を透過して第二偏光板6に到達する。そし
て第二偏光板6においては、液晶層7において回転した
偏波面を任意の角度で切り取ることにより表示を行うこ
とが可能になる。このとき第一透明電極3と第二透明電
極4の間に電界を印加すると液晶層7の屈折率異方性が
変化する。その結果、第一透明電極3と第二透明電極4
の間に電圧を印加した部分と印加しない部分では、液晶
層7の屈折率異方性が異なるため、電圧を印加した部分
と電圧を印加しない部分における表示の差が生じてON
状態とOFF状態を表せる。
When light is incident on the liquid crystal element formed as described above from the outside, for example, light incident from the first polarizing plate 1 side has all polarization planes when transmitted through the first polarizing plate 1. The light is converted from natural light into linearly polarized light, passes through the first transparent electrode 3 and the first alignment film 12, and enters the liquid crystal layer 7. The light incident on the liquid crystal layer 7 rotates the plane of polarization due to the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 7. Thereafter, the light passes through the second alignment film 13, the second transparent electrode 4, and the second transparent substrate 5 and reaches the second polarizing plate 6. Then, in the second polarizing plate 6, display can be performed by cutting the plane of polarization rotated in the liquid crystal layer 7 at an arbitrary angle. At this time, when an electric field is applied between the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 4, the refractive index anisotropy of the liquid crystal layer 7 changes. As a result, the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 4
Since the liquid crystal layer 7 has a different refractive index anisotropy between the portion where the voltage is applied and the portion where the voltage is not applied, a display difference occurs between the portion where the voltage is applied and the portion where the voltage is not applied, resulting in ON.
State and OFF state.

【0025】ここで、第二透明基板5の表面において液
晶層7を構成する液晶分子は、第二透明基板5の表面と
平行に配列するため、図7におけるθ1とθ2のような
凹凸形状に依存したプレティルト角を有する領域1と領
域2に分かれる(ただし、θ1とθ2は説明のための便
宜的な物であり、すべての場所で同一の角度である必要
はない)。液晶に電圧を印加しない場合においては、液
晶層7内部は安定状態にあるため、液晶層7は、均一な
配向状態を保つが、第一透明電極3と第二透明電極4の
間に電界を印加すると領域1と領域2においてプレティ
ルト角が異なることから液晶分子の立ち上がる方向が異
なり、その結果、領域1と領域2の間に液晶分子の傾き
角における不連続部分である領域境界線が発生する。こ
の領域境界線は、領域1と領域2の間に生じるためその
一つ一つの大きさは第2透明基板5に作成された凹凸の
ピッチにほぼ等しくなる(領域1の隣に存在する領域が
領域1であった場合には、双方が融合するために見かけ
上の領域の大きさは大きくなる場合もある)。この結
果、図8に示すように領域境界線で囲まれた部分(ドメ
イン)内で生じた変化(ON状態からOFF状態、ある
いは、OFF状態からON状態)は領域境界線を越えて
他の領域に影響を及ぼすことができないため、ミクロ的
に見れば各ドメインでは従来と同様なヒステリシスが生
じているものの、マクロ的に見れば変化する領域が外部
から印加する電圧に依存して増減するために図2に示す
ようなヒステリシスを生じない光学応答を得ることが可
能になる。したがって、従来用いられている液晶素子全
体を単一の領域とする方法では避けることができなかっ
た270度を越えるねじれ角を有する液晶においても、
その状態が外部から印加する電圧により一意的に決定さ
れるようになり、安定な中間調を得ることが可能とな
る。
Here, the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 7 on the surface of the second transparent substrate 5 are arranged in parallel with the surface of the second transparent substrate 5, so that the liquid crystal molecules have irregularities such as θ1 and θ2 in FIG. It is divided into a region 1 and a region 2 having a dependent pretilt angle (however, θ1 and θ2 are for convenience of explanation, and do not need to be at the same angle everywhere). When no voltage is applied to the liquid crystal, the liquid crystal layer 7 keeps a uniform alignment state because the inside of the liquid crystal layer 7 is in a stable state, but an electric field is applied between the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 4. When the voltage is applied, the rising direction of the liquid crystal molecules is different because the pretilt angle is different between the region 1 and the region 2, and as a result, a region boundary line which is a discontinuous portion in the tilt angle of the liquid crystal molecule is generated between the region 1 and the region 2. . Since this region boundary line is generated between the region 1 and the region 2, the size of each region is substantially equal to the pitch of the unevenness formed on the second transparent substrate 5 (the region existing next to the region 1 is In the case of the region 1, the apparent size of the region may be large because the two are fused.) As a result, the change (ON state to OFF state or OFF state to ON state) generated in the portion (domain) surrounded by the region boundary line as shown in FIG. In the microscopic view, each domain has the same hysteresis as in the past, but in the macroscopic view, the changing region increases and decreases depending on the voltage applied from the outside. It is possible to obtain an optical response free of hysteresis as shown in FIG. Therefore, even in a liquid crystal having a twist angle exceeding 270 degrees, which cannot be avoided by the method of using the entire liquid crystal element as a single region conventionally used,
The state is uniquely determined by the voltage applied from the outside, and a stable halftone can be obtained.

【0026】[第6の実施形態]図9は、本発明による
第6の実施形態を示す図である。前記第5の実施形態で
は、液晶層7にプレティルトを与えるために第二基板上
に設ける凹凸を第二基板5自身を研磨やエッチングなど
の手法を用いて加工を行うことで凹凸を形成したが、図
9に示すように、平坦な第二透明基板5の表面に対して
無機もしくは有機質の膜を必用なだけ成膜し、この膜に
対して表面の凹凸加工を行ったり、無機もしくは有機質
の膜を所用の凹凸を作成するように印刷法などの手段に
よって転写することで粗面化膜8を形成し、この粗面化
膜8の表面に第二透明電極4を形成しても何ら問題がな
い。この構成においても、第二透明電極4の表面に凹凸
が形成され、第二配向膜13を介して液晶層7に対して
凹凸形状に依存したプレティルト角を与えることができ
る。したがって、図9に示した構成においても前記第5
の実施の形態と同様な効果を与えることが可能となる。
[Sixth Embodiment] FIG. 9 is a diagram showing a sixth embodiment according to the present invention. In the fifth embodiment, the unevenness provided on the second substrate in order to give the pretilt to the liquid crystal layer 7 is formed by processing the second substrate 5 itself using a method such as polishing or etching. As shown in FIG. 9, an inorganic or organic film is formed as necessary on the flat surface of the second transparent substrate 5, and the film is subjected to surface unevenness processing, or an inorganic or organic film is formed. The film is transferred by means of a printing method or the like so as to form required irregularities to form a roughened film 8, and there is no problem if the second transparent electrode 4 is formed on the surface of the roughened film 8. There is no. Also in this configuration, unevenness is formed on the surface of the second transparent electrode 4, and a pretilt angle depending on the uneven shape can be given to the liquid crystal layer 7 via the second alignment film 13. Therefore, in the configuration shown in FIG.
The same effect as that of the embodiment can be obtained.

【0027】[第7の実施形態]図10は、本発明の第
7の実施形態を示す模式的な断面図である。この実施形
態では、前記第5の実施形態において、液晶層7にプレ
ティルトを与えるために第二基板上に設ける凹凸を第二
基板5自身を研磨やエッチングなどの手法を用いて加工
を行うことで凹凸を形成し液晶層7に対して部分的に異
なるプレティルトを与えていたのに対して、本実施形態
においては、第二配向膜13を異なる方向にラビングす
ることで画素内におけるプレティルト角度の方向を変え
て領域1と領域2を分離する。このような構造にするた
めには、第二配向膜13の表面を一定の方向にラビング
を行い、図10のθ1となる方向とプレティルト角度を
有する配向膜を作成する。その後、第二配向膜13上に
領域2の部分に穴をあけたメタルマスクやレジスト膜な
どを重ねて再びラビング処理を行う。このようにするこ
とにより、領域2は2度目のラビング方向に向かってθ
2のプレティルト角度を液晶に与えることが可能な配向
膜が可能となる。このような配向処理を行った、第二透
明基板5と第一等明記板2を重ね合わせて間隙に液晶を
注入することにより液晶層7を有する液晶素子を作成す
ることが可能となる。
[Seventh Embodiment] FIG. 10 is a schematic sectional view showing a seventh embodiment of the present invention. In this embodiment, in the fifth embodiment, the unevenness provided on the second substrate in order to give the pretilt to the liquid crystal layer 7 is formed by processing the second substrate 5 itself using a method such as polishing or etching. While the unevenness is formed and a different pretilt is partially applied to the liquid crystal layer 7, in the present embodiment, the direction of the pretilt angle in the pixel is obtained by rubbing the second alignment film 13 in a different direction. Is changed to separate the region 1 from the region 2. In order to obtain such a structure, the surface of the second alignment film 13 is rubbed in a certain direction, and an alignment film having a pretilt angle with the direction θ1 in FIG. 10 is created. After that, a metal mask or a resist film having a hole in the region 2 is overlaid on the second alignment film 13 and a rubbing process is performed again. By doing so, the area 2 becomes θ in the second rubbing direction.
It becomes possible to provide an alignment film capable of giving the liquid crystal a pretilt angle of 2. A liquid crystal element having a liquid crystal layer 7 can be produced by superposing the second transparent substrate 5 and the first etc. marking plate 2 having been subjected to such an alignment treatment and injecting liquid crystal into the gap.

【0028】本実施形態の構造においては、第一透明電
極3と第二透明電極4の間に電界を印加した際に、領域
1と領域2においてプレティルト角がθ1とθ2となっ
ているため、液晶分子の立ち上がる方向がそれぞれ異な
り、領域1と領域2の間に不連続部分が生じ、ここが境
域境界14となる。本発明によれば液晶層7のツイスト
角は270度以上であるために領域1と領域2の各々の
部分をミクロ的に見ると図21の従来例に示したような
ヒステリシス特性を有するため、ある電圧を越えるとO
N状態とOFF状態が入れ替わる。しかしながら、本発
明のように1画素内を領域1と領域2に分離すると、そ
の間に生じる領域境界14のために、ある領域でON状
態とOFF状態が入れ替わってもその影響は領域境界1
4によって隣接した領域に及ぼされない。したがって、
本実施の形態においても第5の実施形態と同様に1画素
全体ではヒステリシスの効果を実質的になくして中間調
表示を改善することが可能となる。また、本実施形態に
おいても第一配向膜12と第二配向膜13はラビング処
理がなされているため、液晶注入時においても流動配向
などの不要な配向欠陥を抑止することができる。
In the structure of the present embodiment, when an electric field is applied between the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 4, the pretilt angles in the regions 1 and 2 are θ1 and θ2. The rising directions of the liquid crystal molecules are different from each other, and a discontinuous portion is generated between the region 1 and the region 2, which becomes the boundary boundary 14. According to the present invention, since the twist angle of the liquid crystal layer 7 is 270 degrees or more, each portion of the region 1 and the region 2 has a hysteresis characteristic as shown in the conventional example of FIG. When a certain voltage is exceeded, O
The N state and the OFF state are switched. However, when one pixel is divided into the region 1 and the region 2 as in the present invention, the influence of the region boundary 14 generated between the ON state and the OFF state in a certain region does not affect the region boundary 1.
4 does not affect adjacent areas. Therefore,
In this embodiment, as in the fifth embodiment, the effect of the hysteresis is substantially eliminated in one pixel as a whole, and the halftone display can be improved. Also in the present embodiment, since the first alignment film 12 and the second alignment film 13 are rubbed, unnecessary alignment defects such as flow alignment can be suppressed even during liquid crystal injection.

【0029】[第8の実施形態]図11は、本発明の第
8の実施形態を示す模式的な断面図である。本発明の第
5の実施形態から第7の実施形態までは、第二透明基板
5の表面もしくは配向膜13を加工することにより基板
表面におけるプレティルト角を画素内の部分部分で異な
らせ、領域1と領域2を得ていたが、本実施形態におい
ては、液晶層内に高分子成分を分散させることにより液
晶層内のバルク部分において電界を印加した際に液晶分
子が立ち上がる方向を変えさせて領域1と領域2を分け
る手法を取る。具体的には、第一透明電極3と第二透明
電極4の表面に作成されている第一配向膜12と第二配
向膜13にプレティルトがほぼ0度である配向膜を採用
し、ラビング処理を行う。その後、所定のツイスト角度
を取るように第一透明基板2と第二透明基板5を重ね合
わせる。液晶層7は、ネマティック液晶に紫外線や熱を
加えることにより高分子となるモノマーと重合開始材で
あるオリゴマーをわずかに(液晶に対する重量比で0.1w
t%〜5wt%)混合し、第一配向膜12と第二配向膜13に
よって挟まれた間隙に注入することで作成する。注入
後、液晶素子を液晶層7が液体相になるまで加熱し、電
圧もしくは磁界を印加しながら冷却を行い、液晶に依存
した特定の温度において液晶素子に紫外線などの外部か
らの刺激を与えることにより液晶層7中に混合されたモ
ノマーが反応し高分子16のネットワークを形成する。
このようにして作成した場合には、液晶分子に電界がか
かっている状態においてモノマーの高分子化を行うた
め、高分子が液晶のティルト角に従って配列する。その
ため高分子16も液晶にティルトを与えるような角度を
有してネットワークを形成する。したがって、液晶層7
に印加する電界を0にしても液晶層7の中央部分におい
て、液晶分子は領域1と領域2でそれぞれ異なるティル
ト角を有しており、再度液晶層7へ電界を印加すると領
域1と領域2で液晶分子の立ち上がる方向が異なり領域
境界14が生じる。その結果、第5の実施形態から第7
の実施形態と同様の理由によりそれぞれの領域において
は、ヒステリシスが生じているが、1画素全体では図2
のようなヒステリシスのない光学応答特性を得ることが
可能となる。また、本実施の形態においても第一配向膜
12と第二配向膜13はラビング処理がなされているた
め、液晶注入時においても流動配向などの不要な配向欠
陥を抑止することが可能である。
[Eighth Embodiment] FIG. 11 is a schematic sectional view showing an eighth embodiment of the present invention. In the fifth to seventh embodiments of the present invention, by processing the surface of the second transparent substrate 5 or the alignment film 13, the pretilt angle on the substrate surface is made different in a portion within a pixel, and the region 1 In the present embodiment, the polymer component is dispersed in the liquid crystal layer to change the direction in which the liquid crystal molecules rise when an electric field is applied to the bulk portion in the liquid crystal layer. A method of dividing 1 and area 2 is adopted. Specifically, the first alignment film 12 and the second alignment film 13 formed on the surfaces of the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 4 are each made of an alignment film having a pretilt of almost 0 degree, and a rubbing treatment is performed. I do. After that, the first transparent substrate 2 and the second transparent substrate 5 are overlapped so as to take a predetermined twist angle. The liquid crystal layer 7 slightly contains a monomer that becomes a polymer by applying ultraviolet light or heat to the nematic liquid crystal and an oligomer that is a polymerization initiator (by a weight ratio of 0.1 w
(t% to 5 wt%), and the mixture is injected into a gap between the first alignment film 12 and the second alignment film 13. After the injection, the liquid crystal element is heated until the liquid crystal layer 7 becomes a liquid phase, and cooled while applying a voltage or a magnetic field, and an external stimulus such as ultraviolet rays is applied to the liquid crystal element at a specific temperature depending on the liquid crystal. As a result, the monomer mixed in the liquid crystal layer 7 reacts to form a network of the polymer 16.
When the liquid crystal molecules are formed in this manner, the monomers are polymerized while an electric field is applied to the liquid crystal molecules, so that the polymers are arranged according to the tilt angle of the liquid crystal. Therefore, the polymer 16 also forms a network with an angle that gives tilt to the liquid crystal. Therefore, the liquid crystal layer 7
Even when the electric field applied to the liquid crystal layer 7 is zero, the liquid crystal molecules in the central portion of the liquid crystal layer 7 have different tilt angles in the regions 1 and 2 respectively. In this case, the rising direction of the liquid crystal molecules differs, and a region boundary 14 occurs. As a result, the fifth embodiment to the seventh
Hysteresis occurs in each region for the same reason as in the embodiment of FIG.
It is possible to obtain an optical response characteristic having no hysteresis as described above. Also in this embodiment, since the first alignment film 12 and the second alignment film 13 are rubbed, unnecessary alignment defects such as flow alignment can be suppressed even during liquid crystal injection.

【0030】なお、前記第5の実施形態から第8の実施
形態においては、第一偏光板1側から光が入射された場
合について説明を行ったが、逆に第二偏光板6の方から
光を入射させてもまったく同様の作用効果を得ることが
可能である。また、各実施形態において液晶層7として
捻じれたネマティック構造の液晶を用いているが、この
ネマティック液晶に2色性色素を混ぜることにより得ら
れるゲストホスト型の液晶を用いることも可能である。
また、液晶層7としてゲストホスト型の液晶を用いた場
合においては、前記各実施形態における第一偏光板1と
第二偏光板6を省略することも可能である。この場合に
は、液晶素子の構成を簡略化すると同時に、偏光板を必
要とする方式に比較して偏光板による光のロスが無いた
めに明るい表示を得ることが可能であるという効果もあ
る。さらに、前記第5の実施形態から第8の実施形態に
おいて、第一偏光板もしくは第二偏光板の片方を偏向反
射板とすることにより他方から入射する光を反射するこ
とが可能となり反射型の液晶素子を形成することが可能
である。
In the fifth to eighth embodiments, the case where light is incident from the first polarizing plate 1 has been described. Even if light is incident, it is possible to obtain exactly the same operation and effect. In each embodiment, a liquid crystal having a twisted nematic structure is used as the liquid crystal layer 7. However, a guest-host type liquid crystal obtained by mixing a dichroic dye with the nematic liquid crystal may be used.
When a guest-host type liquid crystal is used as the liquid crystal layer 7, the first polarizing plate 1 and the second polarizing plate 6 in each of the above embodiments can be omitted. In this case, it is possible to simplify the structure of the liquid crystal element and to obtain a bright display because there is no loss of light due to the polarizing plate as compared with a method requiring a polarizing plate. Furthermore, in the fifth to eighth embodiments, by using one of the first polarizing plate and the second polarizing plate as a deflecting reflector, it is possible to reflect light incident from the other, and it is possible to use a reflection type. A liquid crystal element can be formed.

【0031】[第9の実施の形態]図12は、本発明に
よる第9の実施形態を示す図である。この実施形態にお
いては、前記第5の実施形態から第8の実施形態におけ
る、第二透明電極4をアルミニウムなどの金属や誘電体
多層膜構造とすることで光反射板兼電極10に変えるこ
とにより一体型の反射型液晶ディスプレイへ適用した実
施形態である。また、本実施形態においては液晶層7と
してゲストホスト型の液晶を用いることで第二偏光板6
だけでなく第一偏光板1も省略することが可能である。
ここでは、第二透明基板5の表面に微小な凹凸を形成
し、この表面にアルミニウムや銀等を蒸着するなどの方
法により成膜することにより光反射板兼電極10を形成
し、この光反射板兼電極10の上に第二配向膜13を作
成することで画素内部を微小領域の領域1と領域2に分
割して図2のようなヒステリシスの無い光学応答特性を
得ることが可能となる。
[Ninth Embodiment] FIG. 12 is a diagram showing a ninth embodiment according to the present invention. In this embodiment, the second transparent electrode 4 in the fifth to eighth embodiments is formed of a metal such as aluminum or a dielectric multilayer film structure to be changed to a light reflector / electrode 10. This is an embodiment applied to an integrated reflective liquid crystal display. In the present embodiment, the guest-host type liquid crystal is used as the liquid crystal layer 7 so that the second polarizing plate 6 can be used.
In addition, the first polarizing plate 1 can be omitted.
Here, the light reflecting plate / electrode 10 is formed by forming fine irregularities on the surface of the second transparent substrate 5 and forming a film on the surface by evaporating aluminum, silver, or the like. By forming the second alignment film 13 on the plate / electrode 10, it is possible to divide the inside of the pixel into the minute regions 1 and 2 and obtain an optical response characteristic without hysteresis as shown in FIG. .

【0032】[第10の実施の形態]図13は、本発明
による第10の実施形態を示す図である。本実施形態に
おいては第9の実施形態と同様に第二透明電極4をアル
ミニウムなどの金属や誘電体多層膜構造とすることで光
反射板兼電極10とし、液晶層7としては、第5の実施
形態から第8の実施形態までと同様に捻じれたネマティ
ック構造を採用した場合である。本実施形態の場合にお
いては、偏光板が一枚であるために、光学的な補償を行
なう位相差補償板を組み合わせることで白黒表示を行な
うことを可能としている。
[Tenth Embodiment] FIG. 13 is a diagram showing a tenth embodiment according to the present invention. In the present embodiment, as in the ninth embodiment, the second transparent electrode 4 is made of a metal such as aluminum or a dielectric multilayer film structure to serve as a light reflector / electrode 10, and the liquid crystal layer 7 is made of a fifth transparent electrode. This is a case where a twisted nematic structure is employed as in the embodiments to the eighth embodiment. In the case of the present embodiment, since there is only one polarizing plate, it is possible to perform monochrome display by combining a phase difference compensating plate that performs optical compensation.

【0033】なお、前記第9と第10の実施形態におい
ては、光反射板10を形成する第二透明基板5としては
特に透明な基板を用いる必要は無く、金属、高分子板、
セラミックなどの不透明な基板を用いてもその動作には
何等問題にはならない。
In the ninth and tenth embodiments, it is not necessary to use a transparent substrate as the second transparent substrate 5 on which the light reflecting plate 10 is formed.
Even if an opaque substrate such as a ceramic is used, there is no problem in its operation.

【0034】[第11の実施の形態]図14ないし図1
6は、本発明による第11の実施形態を示す図であり、
前記各実施形態において用いることができる粗面化され
た電極の表面形状について説明する図である。まず、図
14に示した例では、第二透明基板5の表面を#100
0の研磨材により研磨した後、濃度25%のフッ酸で3
分間処理し、波状の凹凸を形成した上にITO等の透明
電極をスパッタ法により成膜し、第二透明電極6を形成
した。同図に示した例における表面形状においては、全
体として波状のランダムな凹凸を有しており、個々の凹
部は尾根状の凸部により分離されており、よって、長く
辿ることのできる谷線を有さない。
[Eleventh Embodiment] FIGS. 14 to 1
6 is a diagram showing an eleventh embodiment according to the present invention,
FIG. 3 is a diagram illustrating a surface shape of a roughened electrode that can be used in each of the embodiments. First, in the example shown in FIG. 14, the surface of the second transparent substrate 5 is # 100
After polishing with 0 abrasive, 3% with hydrofluoric acid of 25% concentration
Then, a transparent electrode made of ITO or the like was formed by a sputtering method after forming wavy irregularities to form a second transparent electrode 6. In the surface shape in the example shown in the figure, as a whole, it has wavy random irregularities, and each concave portion is separated by a ridge-like convex portion, and therefore, a valley line that can be traced long. I do not have.

【0035】次に、図15に示した例では、図15
(a)に示されるように、第二透明基板5上に複数の柱
状のベース構造81をランダムに形成し、続いて図15
(b)に示されるように、ベース構造81を覆うように
層間膜82を形成することにより粗面化膜8を形成し、
しかる後にITO等の透明電極をスパッタ法により成膜
し、第二透明電極6を形成した。同図に示した例におけ
る表面形状においては、全体としてランダムな山地状の
凹凸を有しており、個々の凸部の間を辿るように谷線を
有している。
Next, in the example shown in FIG.
As shown in FIG. 15A, a plurality of columnar base structures 81 are formed at random on the second transparent substrate 5, and subsequently, FIG.
As shown in (b), a roughened film 8 is formed by forming an interlayer film 82 so as to cover the base structure 81,
Thereafter, a transparent electrode such as ITO was formed by a sputtering method to form a second transparent electrode 6. The surface shape in the example shown in FIG. 3 has random mountain-like irregularities as a whole, and has valley lines so as to trace between the individual convex portions.

【0036】また、図16に示した例では、図16
(a)に示されるように、第二透明基板5上に、複数の
ランダムな穴を特徴とするベース構造81を形成し、続
いて図16(b)に示されるように、ベース構造81を
覆うように層間膜82を形成することにより粗面化膜8
を形成し、しかる後に、ITO等の透明電極をスパッタ
法により成膜し、第二透明電極6を形成した。同図に示
した例における表面形状においては、ランダムな凹部を
特徴としており、個々の凹部は、尾根状の凸部により分
離されており、よって、長く辿ることのできる谷線を有
さない。
In the example shown in FIG.
As shown in FIG. 16A, a base structure 81 characterized by a plurality of random holes is formed on the second transparent substrate 5, and then, as shown in FIG. By forming an interlayer film 82 so as to cover the surface, the roughened film 8 is formed.
After that, a transparent electrode such as ITO was formed into a film by a sputtering method to form the second transparent electrode 6. The surface shape in the example shown in the figure is characterized by random concave portions, and each concave portion is separated by a ridge-like convex portion, and thus does not have a valley line that can be traced long.

【0037】以上、図14ないし図16に示した表面形
状の電極を用いて液晶表示装置を作成したところ、いず
れの場合にもヒステリシスが低減され、階調表示特性の
改善が見られた。特に、図14あるいは図16に示した
表面形状の場合において、フィンガーテクスチャーと呼
ばれる配向欠陥の発生が完全に抑制され、非常に良好な
階調表示特性が得られた。これに対し、図15に示した
表面形状の場合においては、その凹凸形状における谷線
を辿るように配向欠陥が発生し、ヒステリシス低減の効
果は図14あるいは図16の表面形状の場合ほど顕著で
はなかった。
As described above, when a liquid crystal display device was manufactured using the electrodes having the surface shapes shown in FIGS. 14 to 16, the hysteresis was reduced in each case, and the gradation display characteristics were improved. In particular, in the case of the surface shape shown in FIG. 14 or FIG. 16, the generation of alignment defects called finger texture was completely suppressed, and very good gradation display characteristics were obtained. On the other hand, in the case of the surface shape shown in FIG. 15, an alignment defect occurs so as to follow the valley line in the uneven shape, and the effect of reducing the hysteresis is not so significant as in the case of the surface shape of FIG. 14 or FIG. Did not.

【0038】図17は、図14に示した表面形状の場合
の中間調表示の様子を表す写真を示し、図18には、図
15に示した表面形状の場合の中間調表示の様子を表す
写真を示す。ただし、図17及び図18おいては、図1
4及び図15における透明電極6のかわりに、アルミニ
ウムを材料として光反射板兼電極を形成してあり、液晶
層にはネマティック液晶に二色性色素を混ぜることによ
り得られるゲストホスト型の液晶を用いている。図18
においては、配向欠陥の発生は見られず、オン状態の領
域とオフ状態の領域とが混在している。これらの領域の
面積比の、印加電圧に応じた変化により、非常に良好な
多階調表示が可能であった。
FIG. 17 is a photograph showing the appearance of halftone display in the case of the surface shape shown in FIG. 14, and FIG. 18 is a view showing the appearance of halftone display in the case of the surface shape shown in FIG. A photograph is shown. However, in FIG. 17 and FIG.
Instead of the transparent electrode 6 in FIG. 4 and FIG. 15, a light reflector / electrode is formed using aluminum as a material, and a guest-host type liquid crystal obtained by mixing a dichroic dye with a nematic liquid crystal is formed in the liquid crystal layer. Used. FIG.
In, the occurrence of alignment defects is not observed, and the ON state region and the OFF state region are mixed. Very good multi-tone display was possible by changing the area ratio of these regions according to the applied voltage.

【0039】なお、前記各実施形態においては、液晶層
7を駆動する方法として能動素子を用いないスタティッ
ク駆動もしくは単純マトリクス駆動を行っている液晶表
示装置として説明を行ってきたが、液晶層7を駆動する
方法として液晶駆動素子を小さなピクセル単位に分割
し、各々の素子に少なくとも1つの2端子もしくは3端
子の能動素子をつけることによりアクティブマトリクス
駆動を採用しても本発明による効果は変わりがない。特
に、この方式では各画素を独立して駆動することが可能
となるため印加電圧を細かく制御することができ、より
鮮明な中間調表示を得ることが可能である。また、前記
各実施の形態においては、カラーフィルターを持たない
モノカラー型の液晶表示素子に関して述べてきたが、前
記各実施の形態に示したようなモノカラー型の液晶表示
素子にカラーフィルターを付加することによりカラー表
示を行うことが可能であることは言うまでもない。
In each of the above embodiments, the liquid crystal display device has been described as a method of driving the liquid crystal layer 7 by performing static driving or simple matrix driving without using an active element. Even when the liquid crystal driving element is divided into small pixel units and at least one two-terminal or three-terminal active element is provided for each element, the effect of the present invention is not changed even if active matrix driving is adopted. . In particular, in this method, each pixel can be driven independently, so that the applied voltage can be finely controlled, and a clearer halftone display can be obtained. Further, in each of the above embodiments, a monocolor liquid crystal display element having no color filter has been described, but a color filter is added to the monocolor liquid crystal display element as shown in each of the above embodiments. It is needless to say that color display can be performed by performing the above.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、270度
以上のねじれ角の液晶層に加えられる電界強度が部分的
に相違するように構成しているので、本来ならばヒステ
リシスが発生し中間調表示ができない場合においても、
液晶表示装置を全体としてみた場合でのヒステリシスを
解消でき、滑らかな中間調表示を可能とし、ひいてはフ
ルカラー表示の可能な液晶表示装置を得ることができ
る。
As described above, the present invention is configured so that the electric field strength applied to the liquid crystal layer having a twist angle of 270 degrees or more partially differs, so that hysteresis would normally occur and an intermediate Even when key display is not possible,
It is possible to eliminate the hysteresis when the liquid crystal display device is viewed as a whole, to enable a smooth halftone display, and to obtain a liquid crystal display device capable of full color display.

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

【図1】本発明の第1の実施形態の模式的な断面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施形態におけるヒステリシス特性を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating hysteresis characteristics according to the first embodiment.

【図3】本発明の第2の実施形態の模式的な断面図であ
る。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施形態の模式的な断面図であ
る。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施形態の別の実現形態におけ
る模式的な断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view of another embodiment of the third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施形態の模式的な断面図であ
る。
FIG. 6 is a schematic sectional view of a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5の実施形態の模式的な断面図であ
る。
FIG. 7 is a schematic sectional view of a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5の実施形態の別の実現形態におけ
る模式的な断面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view of another embodiment of the fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第6の実施形態の模式的な断面図であ
る。
FIG. 9 is a schematic sectional view of a sixth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第7の実施形態の模式的な断面図で
ある。
FIG. 10 is a schematic sectional view of a seventh embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第8の実施形態の模式的な断面図で
ある。
FIG. 11 is a schematic sectional view of an eighth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第9の実施形態の模式的な断面図で
ある。
FIG. 12 is a schematic sectional view of a ninth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第10の実施形態の模式的な断面図
である。
FIG. 13 is a schematic sectional view of a tenth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第11の実施形態の模式的な斜視図
である。
FIG. 14 is a schematic perspective view of an eleventh embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第11の実施形態の別の実施形態の
模式的な斜視図である。
FIG. 15 is a schematic perspective view of another embodiment of the eleventh embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第11の実施形態のさらに別の実施
形態の模式的な斜視図である。
FIG. 16 is a schematic perspective view of still another embodiment of the eleventh embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第11の実施形態の液晶表示装置に
おける、中間調表示時の様子を表す写真である。
FIG. 17 is a photograph showing a state during halftone display in the liquid crystal display device according to the eleventh embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第11の実施形態の別の液晶表示装
置における、中間調表示時の様子を表す写真である。
FIG. 18 is a photograph showing a state during halftone display in another liquid crystal display device according to the eleventh embodiment of the present invention.

【図19】従来の液晶表示装置の模式的な断面図であ
る。
FIG. 19 is a schematic sectional view of a conventional liquid crystal display device.

【図20】従来の液晶表示装置における配向欠陥の様子
を表す写真である。
FIG. 20 is a photograph showing a state of an alignment defect in a conventional liquid crystal display device.

【図21】従来の液晶表示装置におけるヒステリシス特
性を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing hysteresis characteristics in a conventional liquid crystal display device.

【符号の説明】 1 第一偏光板 2 第一透明基板 3 第一透明電極 4 第二透明 電極 5 第二透明基板 6 第二偏光板 7 液晶層 8 粗面化膜 9 レベリング膜 10 光反射板兼電極 11 位相差補償板 12 第一配向膜 13 第二配向膜 14 領域境界 15 液晶分子 81 ベース構造 82 層間膜[Description of Signs] 1 First polarizing plate 2 First transparent substrate 3 First transparent electrode 4 Second transparent electrode 5 Second transparent substrate 6 Second polarizing plate 7 Liquid crystal layer 8 Roughening film 9 Leveling film 10 Light reflecting plate Common electrode 11 Phase difference compensator 12 First alignment film 13 Second alignment film 14 Area boundary 15 Liquid crystal molecule 81 Base structure 82 Interlayer film

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも一方が透明に形成された第一
電極と第二電極との間に270度以上ねじれた層構造の
液晶層を介在させた液晶表示装置において、前記第一電
極と第二電極との間に印加される電圧により前記液晶層
に生じる電界強度が部分的に相違されるように構成した
ことを特徴とする液晶表示装置。
1. A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer having a layer structure twisted by 270 degrees or more is interposed between a first electrode and a second electrode at least one of which is formed transparent. A liquid crystal display device characterized in that the electric field intensity generated in the liquid crystal layer by the voltage applied between the electrode and the electrode partially differs.
【請求項2】 第一電極または第二電極の一方はその表
面に凹凸が形成され、この凹凸により液晶層の層厚が部
分的に相違されてなる請求項1の液晶表示装置。
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein one of the first electrode and the second electrode has irregularities formed on the surface thereof, and the thickness of the liquid crystal layer is partially different due to the irregularities.
【請求項3】 第一電極または第二電極の一方はその表
面に凹凸が形成され、かつその凹部には液晶層の誘電率
と同等もしくは低い誘電率を有する有機もしくは無機の
物質が埋め込まれて、液晶層の層厚が均一に形成されて
なる請求項1の液晶表示装置。
3. One of the first electrode and the second electrode has irregularities formed on its surface, and an organic or inorganic substance having a dielectric constant equal to or lower than that of the liquid crystal layer is embedded in the concave part. 2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal layer has a uniform thickness.
【請求項4】 表面に凹凸が形成される電極は、表面が
凹凸面に形成された基板の表面上に成膜された構成であ
る請求項2または3の液晶表示装置。
4. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the electrode having the uneven surface is formed on the surface of the substrate having the uneven surface.
【請求項5】 表面に凹凸が形成される電極は、表面が
平坦な基板に無機または有機の膜を有し、この膜の膜厚
を変化させて形成された表面の凹凸面上に成膜された構
成とされる請求項2または3の液晶表示装置。
5. An electrode having unevenness on its surface has an inorganic or organic film on a substrate having a flat surface, and is formed on an uneven surface of the surface formed by changing the thickness of this film. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the liquid crystal display device is configured.
【請求項6】 第一電極または第二電極の表面に形成さ
れる凹凸の形状における特徴により、フィンガーテクス
チャーと呼ばれる配向欠陥の発生が抑制されている請求
項2ないし5のいずれかの液晶表示装置。
6. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the generation of alignment defects called finger texture is suppressed by the features of the irregularities formed on the surface of the first electrode or the second electrode. .
【請求項7】 第一電極または第二電極が、その表面に
形成される凹凸の表面形状において長く連なる谷線を有
さず、個々の凹部および凸部の内の特に凹部が、互いに
尾根状の凸部により分離されている請求項2ないし6の
いずれかの液晶表示装置。
7. The first electrode or the second electrode does not have a long valley line in the surface shape of the unevenness formed on the surface thereof, and each of the concave portions and the convex portions, in particular, the concave portions are ridge-like with each other. 7. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the liquid crystal display device is separated by a convex portion.
【請求項8】 第一電極または第二電極が、その表面に
形成される凹凸の表面形状において、1画素に相当する
領域内に含まれる個々の凹部の深さに関し、ランダムに
広い分布を有するように構成されている請求項2ないし
7のいずれかの液晶表示装置。
8. The first electrode or the second electrode has a randomly wide distribution with respect to the depth of each concave portion included in a region corresponding to one pixel in the surface shape of the unevenness formed on the surface. The liquid crystal display device according to any one of claims 2 to 7, which is configured as described above.
【請求項9】 少なくとも一方が透明に形成された第一
電極と第二電極との間に270度以上捻れた層構造の液
晶層を介在させた液晶表示装置において、1画素中にお
ける液晶分子の立ち上がる方向が異なる領域が複数存在
することを特徴とする液晶表示装置。
9. A liquid crystal display device in which a liquid crystal layer having a layer structure twisted by 270 degrees or more is interposed between a first electrode and a second electrode, at least one of which is formed transparent. A liquid crystal display device comprising a plurality of regions having different rising directions.
【請求項10】 第一電極と第二電極の少なくとも片方
にある液晶分子の電極表面における液晶分子のプレティ
ルト角の発現方向を異ならせることにより液晶分子の立
ち上がる方向を隣り合う領域で異ならされる請求項9の
液晶表示装置。
10. The rising direction of liquid crystal molecules in adjacent regions is made different by changing the direction in which the pretilt angle of the liquid crystal molecules appears on the electrode surface of the liquid crystal molecules on at least one of the first electrode and the second electrode. Item 10. A liquid crystal display device according to item 9.
【請求項11】 第一電極または第二電極の少なくとも
一方は、電極上に形成された配向膜に対して特定の方向
に第一の配向処理が行われ、かつ1画素中において複数
個の窓を有する無機または有機膜からなるマスクを介し
て第一の配向処理を行った方向と異なる方向の配向処理
が行われて領域毎にプレティルト角の方向が相違され、
液晶層内における液晶分子の立ち上がり方向が異ならさ
れる請求項9または10の液晶表示装置。
11. A method according to claim 1, wherein at least one of the first electrode and the second electrode is subjected to a first alignment process in a specific direction with respect to an alignment film formed on the electrode, and includes a plurality of windows in one pixel. The direction of the pretilt angle is different for each region by performing an orientation process different from the direction in which the first orientation process is performed through a mask made of an inorganic or organic film having
11. The liquid crystal display device according to claim 9, wherein rising directions of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer are different.
【請求項12】 第一電極または第二電極の少なくとも
一方は、その表面に微小凹凸が形成され、この凹凸上に
配向処理が行われ、凹凸面上に配列する液晶分子に基板
平面に対するティルト角が持たせられ、1画素中のプレ
ティルト角の方向が異ならせることで、液晶層内におけ
る液晶分子の立ち上がり方向が1画素内において異なら
される請求項9または10の液晶表示装置。
12. At least one of the first electrode and the second electrode has fine irregularities formed on the surface thereof, alignment treatment is performed on the irregularities, and the liquid crystal molecules arranged on the irregularities have tilt angles with respect to the substrate plane. 11. The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the rising direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is changed in one pixel by changing the direction of the pretilt angle in one pixel.
【請求項13】 液晶中にモノマーと重合開始材を混合
し、単一方向に配向処理を行った第一電極と第二電極の
間に充填した液晶素子の状態において外部からの刺激に
よりモノマーが重合されて液晶中に高分子のネットワー
クが形成され、液晶分子が高分子のネットワークに沿っ
て配列されることにより、第一電極と第二電極間に電界
が印加された際の液晶層内における液晶分子の立ち上が
り方向が異ならされることを特徴とする液晶表示装置。
13. A mixture of a monomer and a polymerization initiator in a liquid crystal, and in a state of a liquid crystal element filled between a first electrode and a second electrode which has been subjected to an alignment treatment in a single direction, the monomer is stimulated by an external stimulus. By polymerizing, a polymer network is formed in the liquid crystal, and the liquid crystal molecules are arranged along the polymer network, so that an electric field is applied between the first electrode and the second electrode in the liquid crystal layer. A liquid crystal display device wherein the rising directions of liquid crystal molecules are different.
【請求項14】 第一電極および第二電極は透明電極と
して構成され、それぞれ第一透明基板、第二透明基板の
対向する表面に形成され、透過型の液晶表示装置として
構成される請求項1ないし13のいずれかの液晶表示装
置。
14. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first electrode and the second electrode are formed as transparent electrodes, respectively formed on opposing surfaces of the first transparent substrate and the second transparent substrate. 13. The liquid crystal display device according to any one of items 13 to 13.
【請求項15】 第一電極または第二電極の一方は透明
電極として構成され、他方は反射電極として構成され、
反射型の液晶表示装置として構成される請求項1ないし
13のいずれかの液晶表示装置。
15. One of the first electrode and the second electrode is configured as a transparent electrode, the other is configured as a reflective electrode,
14. The liquid crystal display device according to claim 1, which is configured as a reflection type liquid crystal display device.
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