KR20110055431A - Liquid crystal device - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A liquid crystal display device of high display quality and supplies a TN type liquid crystal device is provided to supply a liquid crystal display device of low power consumption by using new TN type liquid crystal display device. CONSTITUTION: A first substrate(11) faces with a second substrate(15). A liquid crystal layer(14) is installed between one side of a first substrate and one side of a second substrate. An electric field applying unit applies electric field on the liquid crystal layer. The first substrate and the second substrate are relatively arranged so that a first orientation state is arranged about the liquid crystal molecule of the liquid crystal layer. The liquid crystal layer adds chiral agent generating a second orientation state.

Description

액정소자{Liquid Crystal Device}Liquid Crystal Device

본 발명은 액정소자 및 이것을 구비하는 액정표시장치 등에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal device and a liquid crystal display device having the same.

일본특허공보 제2510150호에는, 대향배치된 한쌍의 기판에 각각 실시된 배향처리 방향의 조합으로 규제되는 선회방향과 반대되는 선회방향으로 액정분자를 비틀어서 배향시킴으로써 전기광학특성을 향상시킨 액정표시장치가 개시되어 있다.Japanese Patent No. 2510150 discloses a liquid crystal display device in which electro-optical characteristics are improved by twisting and aligning liquid crystal molecules in a turning direction opposite to a turning direction regulated by a combination of alignment treatment directions performed on a pair of opposed substrates, respectively. Is disclosed.

또한, 일본특허공개공보 2007-293278호에는, 대향배치된 한쌍의 기판에 각각 실시된 배향처리 방향의 조합으로 규제되는 선회방향(제1 선회방향)과 반대되는 선회방향(제2 선회방향)으로 비트는 카이랄제를 첨가하면서도, 액정분자를 상술한 제1 선회방향으로 비틀어서 배향시킴으로써 액정층 내의 왜곡을 증가시키고, 그에 의해 임계값(threshold value) 전압을 떨어뜨려서 저전압 구동을 가능하게 하는 액정소자가 개시되어 있다.In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-293278 discloses a turning direction (second turning direction) opposite to a turning direction (first turning direction) regulated by a combination of alignment treatment directions applied to a pair of opposingly disposed substrates, respectively. The bit is a liquid crystal which adds a chiral agent and increases the distortion in the liquid crystal layer by twisting and orienting the liquid crystal molecules in the above-described first turning direction, thereby lowering the threshold value voltage to enable low voltage driving. A device is disclosed.

그런데, 상기 일본특허공보 제2510150호의 액정표시장치는, 역비틀림의 배향상태가 불안정하고, 액정층에 대하여 비교적 높은 전압을 인가함으로써 역비틀림의 배향상태를 얻을 수는 있지만, 시간의 경과와 함께 순비틀림의 배향상태로 천이하여 버리는 문제가 있다. 또한, 일본특허공개공보 2007-293278호의 액정소자는, 상기한 바와 같이 임계값 전압을 떨어뜨리는 이점이 있지만, 전압을 오프하면 바로(예를 들어, 수초 정도) 순비틀림의 배향상태로 천이하여 버리고, 역으로 임계값을 높여 버리는 문제가 있다. 또한, 이들 모두, 순비틀림과 역비틀림의 2가지 배향상태를 표시 등의 용도로서 적극적으로 이용하는 것에 대해서는 상정하고 있지 않았다. 즉, 쌍안정성을 적극 이용하기 위하여 필요한 구성, 구동방법 등의 기술사상에 대한 개시, 시사는 모두 전혀 없었다. 더욱이, 상기 발명에 기재되어 있는 바와 같은 리버스 트위스트 네마틱(reverse twisted nematic; RTN)형 액정소자에서는, 일반적으로 액정분자가 제1 선회방향으로 비틀리는 배열상태(리버스 트위스트 배열상태)와 제2 선회방향으로 비틀리는 배열상태(스프레이 트위스트 배열상태)에서 외관상의 표시상태(광투과율)에 큰 차이가 없고, 쌍안정성을 부여하여도 높은 콘트라스트비(contrast ratio)를 얻기 어렵다.By the way, in the liquid crystal display device of Japanese Patent No. 2510150, the alignment state of reverse twist is unstable, and the reverse state of twisting can be obtained by applying a relatively high voltage to the liquid crystal layer. There is a problem of transition to a torsional alignment state. In addition, although the liquid crystal element of Japanese Patent Laid-Open No. 2007-293278 has the advantage of lowering the threshold voltage as described above, when the voltage is turned off (for example, several seconds), the liquid crystal element immediately transitions to an orientation state of forward twisting. Conversely, there is a problem of raising the threshold value. In addition, neither of these assumes active use of two alignment states, forward twist and reverse twist, for use in display and the like. In other words, there is no disclosure or suggestion of technical thoughts such as a configuration, a driving method, and the like necessary for actively utilizing bistable stability. Furthermore, in reverse twisted nematic (RTN) type liquid crystal elements as described in the above invention, the liquid crystal molecules are generally twisted in the first turning direction (reverse twisted arrangement state) and the second turning. In the arrangement state twisted in the direction (spray twist arrangement state), there is no significant difference in the apparent display state (light transmittance), and high contrast ratio is hardly obtained even if bistable stability is given.

본 발명에 따른 구체적인 형태는, 2개의 배향상태 사이의 천이를 이용하는 신규 TN형 액정소자를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.A specific aspect according to the present invention is to provide a novel TN type liquid crystal device using a transition between two alignment states.

또한, 본 발명에 따른 구체적인 형태는, 신규 TN형 액정소자를 이용하여, 저소비 전력구동이 가능한 액정표시장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of driving low power consumption by using a novel TN type liquid crystal device.

또한, 본 발명에 따른 구체적인 형태는, 표시품질이 높은 액정소자를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal device having a high display quality.

본 발명에 따른 일형태의 액정소자는, (a) 각각의 일면에 배향처리가 실시되고, 서로 대향배치된 제1 기판 및 제2 기판과, (b) 상기 제1 기판의 일면과 상기 제2 기판의 일면 사이에 설치된 액정층과, (c) 상기 액정층에 전계를 인가하기 위한 전계인가수단을 포함하고, (d) 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 상기 액정층의 액정분자에 대하여 제1 선회방향으로 비틀어진 제1 배향상태가 발생하기 쉽도록 상대적으로 배치되어 있고, (e) 상기 액정층은 상기 액정분자에 대하여 상기 제1 선회방향과 반대되는 제2 선회방향으로 비틀어진 제2 배향상태를 발생시키는 성질을 가지는 카이랄제가 첨가되어 있으며, (f) 상기 액정층은 상기 전계인가수단에 의해 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 각 일면에 거의 수직한 방향으로 전계가 인가됨으로써 상기 제1 배향상태로 천이하는 액정소자이다.In one embodiment of the liquid crystal device according to the present invention, (a) each surface is subjected to an alignment treatment, and the first substrate and the second substrate are disposed to face each other, and (b) one surface and the second substrate of the first substrate. A liquid crystal layer provided between one surface of the substrate, and (c) an electric field applying means for applying an electric field to the liquid crystal layer, and (d) the first substrate and the second substrate with respect to the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer. (E) the liquid crystal layer is twisted in a second turning direction opposite to the first turning direction with respect to the liquid crystal molecules, and is disposed relatively so that a first alignment state twisted in a first turning direction is likely to occur. A chiral agent having a property of generating an alignment state is added, and (f) the liquid crystal layer is applied with an electric field in a direction substantially perpendicular to each one surface of the first substrate and the second substrate by the electric field applying means. Thereby to the first alignment state It is a liquid crystal element that transitions.

바람직하게는, 상기 전계인가수단은 적어도, 상기 제1 기판의 일면측에 설치된 제1 전극과, 상기 제2 기판의 일면측에 설치된 제2 전극을 가진다.Preferably, the electric field applying means has at least a first electrode provided on one side of the first substrate and a second electrode provided on one side of the second substrate.

바람직하게는, 상기 액정층은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 각 일면에 거의 평행한 방향으로 전계가 인가됨으로써 상기 제2 배향상태로 천이한다.Preferably, the liquid crystal layer transitions to the second alignment state by applying an electric field in a direction substantially parallel to each one surface of the first substrate and the second substrate.

바람직하게는, 상기 전계인가수단은 더욱이, 상기 제2 기판의 상기 제2 전극의 상측에 절연층을 통하여 설치되고, 서로 이간하여 배치된 제3 전극 및 제4 전극을 가진다.Preferably, the electric field applying means further has a third electrode and a fourth electrode which are provided on the upper side of the second electrode of the second substrate via an insulating layer and are spaced apart from each other.

바람직하게는, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 각각 20° 이상 45° 이하의 프리틸트각(pretilt angle)이 발현하도록 배향처리되어 있다.Preferably, the first substrate and the second substrate are oriented so as to express a pretilt angle of 20 ° or more and 45 ° or less, respectively.

보다 바람직하게는, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 각각 31° 이상 37° 이하의 프리틸트각이 발현하도록 배향처리되어 있다.More preferably, the first substrate and the second substrate are oriented so as to express a pretilt angle of 31 ° or more and 37 ° or less, respectively.

이들 경우에, 상기 액정층에 대한 상기 카이랄제의 첨가량은 카이랄 피치를 p, 상기 액정층의 두께를 d라고 할 때, d/p가 0.04를 넘고 0.25 미만이 되도록 조정되어 있는 것이 바람직하다.In these cases, the addition amount of the chiral agent to the liquid crystal layer is preferably adjusted so that d / p is greater than 0.04 and less than 0.25 when the chiral pitch is p and the thickness of the liquid crystal layer is d. .

또한, 상기 제1 기판은 40° 이상 65° 이하의 프리틸트각이 발현하도록 배향처리되고, 상기 제2 기판은 1° 이상 15° 이하의 프리틸트각이 발현하도록 배향처리되어 있는 것도 바람직하다.It is also preferable that the first substrate is oriented so as to express a pretilt angle of 40 ° or more and 65 ° or less, and the second substrate is oriented so as to express a pretilt angle of 1 ° or more and 15 ° or less.

이 경우, 상기 액정층에 대한 상기 카이랄제의 첨가량은 카이랄 피치를 p, 상기 액정층의 두께를 d라고 할 때, d/p가 0.125 이상 0.5 이하가 되도록 조정되어 있는 것도 바람직하다.In this case, it is also preferable that the addition amount of the chiral agent to the liquid crystal layer is adjusted so that d / p is 0.125 or more and 0.5 or less when p is the chiral pitch and d is the thickness of the liquid crystal layer.

더욱 바람직하게는, 상기 제1 기판의 배향처리방향과 상기 제2 기판의 배향처리방향이 이루는 각이, 상기 제1 기판 및 제2 기판 각각의 법선방향에서 보았을 때, 90° 이상 100° 이하이다.More preferably, the angle formed between the orientation processing direction of the first substrate and the orientation processing direction of the second substrate is 90 ° or more and 100 ° or less as viewed from the normal direction of each of the first and second substrates. .

본 발명에 따르면, 2개의 배향상태 사이의 천이를 이용하는 신규 TN형 액정소자를 제공하고, 이를 이용하여 저소비 전력구동이 가능한 액정표시장치를 제공하며, 표시품질이 높은 액정소자를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a novel TN type liquid crystal device using a transition between two alignment states, to provide a liquid crystal display device capable of driving low power consumption by using the same, and to provide a liquid crystal device having high display quality.

도 1은 일실시예에 따른 액정소자의 구조를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 2는 각 전극의 구조를 모식적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 액정층에 대하여 각 전극을 이용하여 부여할 수 있는 전계에 대하여 설명하는 모식적인 단면도이다.
도 4는 전압 무인가시의 액정층의 액정분자의 배향상태를 설명하기 위한 모식적 사시도이다.
도 5는 전압 무인가시의 액정층의 액정분자의 배향상태를 설명하기 위한 모식적 사시도이다.
도 6은 쌍안정성을 얻을 수 있는 조건에 대하여 보다 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 액정소자에 대하여 각 전극을 이용하여 액정층에 전계를 인가하고, 스위칭하였을 때의 모습을 관찰한 도면(현미경 사진)이다.
도 8은 실시예에 따른 액정소자의 전기광학특성(전압-투과율 특성)의 측정결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 실시예에 따른 액정소자의 전기광학특성(전압-투과율 특성)의 측정결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시예에 따른 액정소자의 전기광학특성(전압-투과율 특성)의 측정결과를 나타내는 도면이다.
도 11은 케이스 I 및 케이스 II에 대하여, 배향의 안정성과 셀 조건의 관계를 이론계산에 의해 구한 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는 케이스 III에 대하여, 배향의 안정성과 셀 조건의 관계를 이론계산에 의해 구한 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은 러빙방향과 가로전계의 방향의 관계에 대하여 실험에 의해 검토한 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 실시예에 따른 액정소자의 투과율 특성의 측정예를 나타내는 도면이다.
도 15는 투과율 특성의 측정결과를 정리한 특성표를 나타내는 도면이다.
도 16은 투과율 특성의 측정결과를 정리한 특성표를 나타내는 도면이다.
도 17은 투과율 특성의 측정결과를 정리한 특성표를 나타내는 도면이다.
도 18은 액정표시장치의 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 19는 실시예에 따른 액정소자의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 20은 배향막 형성시의 소성온도 및 러빙처리시의 압입량의 조합을 나타내는 표이다.
도 21의 (a)~(c)는 제작된 복수개의 액정소자의 외관을 나타내는 사진이다.
도 22의 (a)~(f)는 액정소자의 제작조건을 나타내는 표, 및 관찰결과를 나타내는 표와 사진이다.
도 23은 실시예에 따른 액정소자의 1화소 안의 개략적인 단면도이다.
도 24는 상측투명기판(111a) 상에 형성되는 ITO막의 패턴을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 25는 하측투명기판(111b) 상에 형성되는 ITO막의 패턴을 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 26은 ITO막의 에칭에 사용하는 포토마스크를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 27은 하측기판(110b)에 형성되는 하측배향막(114b)의 형성영역의 일부를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 28은 실시예에 따른 액정소자의 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 29의 (a)~(c)는 실시예에 따른 액정소자의 외관사진이며, (d)~(f)는 전압 인가시의 전계방향을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 30의 (a)~(d)는 실시예에 따른 액정소자, 및 다른 바람직한 조건에서 제작한 액정소자의 전압-광투과율 특성을 나타내는 그래프이다.
도 31의 (a) 및 (b)는 실시예에 따른 액정소자의 시각-콘트라스트 특성을 나타내는 그래프이다.
도 32는 실시예에 따른 액정소자(200)의 1화소 안의 개략적인 단면도이다.
도 33은 실시예에 따른 액정층(203) 안의 액정분자의 배향상태를 나타내는 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 34는 실시예에 따른 액정소자의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 35는 액정소자의 셀 제작조건의 표시상태를 육안으로 관찰한 결과를 나타내는 표이다.
도 36은 셀 제작조건 No.1~3에 의해 작성된 실시예에 따른 액정소자의 전압-광투과율 특성을 나타내는 그래프이다.
도 37은 셀 제작조건 No.3에 의한 액정소자에 대하여, 카이랄제의 첨가량을 바꾸어서 검은 표시상태의 유지시간을 육안으로 관찰한 결과를 나타내는 표이다.
1 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a liquid crystal device according to an embodiment.
2 is a plan view schematically showing the structure of each electrode.
FIG. 3: is a schematic cross section explaining the electric field which can be provided using each electrode with respect to a liquid crystal layer.
4 is a schematic perspective view for explaining an alignment state of liquid crystal molecules of a liquid crystal layer when no voltage is applied.
5 is a schematic perspective view for explaining an alignment state of liquid crystal molecules of a liquid crystal layer when no voltage is applied.
6 is a view for explaining in detail the conditions for obtaining bi-stable.
FIG. 7 is a diagram (micrograph) of observing a state when an electric field is applied to the liquid crystal layer and switched using the respective electrodes with respect to the liquid crystal element.
8 is a view showing a measurement result of electro-optical characteristics (voltage-transmittance characteristics) of the liquid crystal device according to the embodiment.
9 is a view showing a measurement result of electro-optical characteristics (voltage-transmittance characteristics) of the liquid crystal device according to the embodiment.
10 is a view showing a measurement result of electro-optical characteristics (voltage-transmittance characteristics) of the liquid crystal device according to the embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing results obtained by theoretical calculation of the relationship between the stability of orientation and the cell conditions for Cases I and II.
FIG. 12 is a diagram showing results obtained by theoretical calculation of the relationship between the stability of orientation and cell conditions in Case III. FIG.
It is a figure for demonstrating the result examined by experiment about the relationship of the rubbing direction and the direction of a lateral electric field.
14 is a diagram illustrating a measurement example of transmittance characteristics of the liquid crystal device according to the embodiment.
It is a figure which shows the characteristic table which put together the measurement result of the transmittance characteristic.
It is a figure which shows the characteristic table which put together the measurement result of the transmittance characteristic.
It is a figure which shows the characteristic table which put together the measurement result of the transmittance characteristic.
18 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a liquid crystal display device.
19 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a liquid crystal device according to an embodiment.
20 is a table showing a combination of the firing temperature at the time of forming the alignment film and the amount of indentation at the time of rubbing treatment.
21 (a) to 21 (c) are photographs showing the appearance of a plurality of produced liquid crystal elements.
22A to 22F are tables showing manufacturing conditions of the liquid crystal element, tables and photographs showing the observation results.
23 is a schematic cross-sectional view in one pixel of the liquid crystal element according to the embodiment.
24 is a schematic plan view showing a pattern of an ITO film formed on the upper transparent substrate 111a.
25 is a schematic plan view showing a pattern of an ITO film formed on the lower transparent substrate 111b.
Fig. 26 is a schematic plan view showing a photomask used for etching an ITO film.
FIG. 27 is a schematic plan view showing a part of the formation region of the lower alignment layer 114b formed on the lower substrate 110b.
28 is a schematic plan view showing the structure of a liquid crystal element according to the embodiment.
29 (a) to 29 (c) are external photographs of the liquid crystal device according to the embodiment, and (d) to (f) are schematic cross-sectional views showing electric field directions when voltage is applied.
30A to 30D are graphs showing voltage-transmittance characteristics of the liquid crystal device according to the embodiment and the liquid crystal device manufactured under other preferable conditions.
31A and 31B are graphs showing visual-contrast characteristics of the liquid crystal device according to the embodiment.
32 is a schematic cross-sectional view in one pixel of the liquid crystal device 200 according to the embodiment.
33 is a schematic plan view and a cross-sectional view illustrating an alignment state of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 203 according to the embodiment.
34 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a liquid crystal device according to an embodiment.
35 is a table showing a result of visual observation of a display state of cell fabrication conditions of a liquid crystal element.
36 is a graph showing the voltage-light transmittance characteristics of the liquid crystal device according to the embodiment prepared under the cell fabrication conditions No. 1 to 3;
Fig. 37 is a table showing the results of visually observing the retention time in the black display state by changing the addition amount of the chiral agent in the liquid crystal element according to the cell production condition No. 3;

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described, referring drawings.

도 1은 일실시예의 액정소자의 구조를 나타내는 모식적인 단면도이다. 도 1에 나타내는 본 실시예의 액정소자는, 대향배치된 제1 기판(11)과 제2 기판(15)과, 두 기판 사이에 배치된 액정층(14)을 기본구성으로서 구비한다. 제1 기판(11)의 바깥쪽에는 제1 편광판(21)이 배치되고, 제2 기판(15)의 바깥쪽에는 제2 편광판(22)이 배치되어 있다. 이하, 액정소자의 구조를 더욱 상세히 설명한다. 한편, 액정층(14)의 주위를 밀봉하는 시일재 등의 부재에 대해서는 도시 및 설명을 생략한다.1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a liquid crystal element of an embodiment. The liquid crystal element of the present embodiment shown in FIG. 1 includes, as a basic configuration, a first substrate 11 and a second substrate 15 that are disposed opposite each other, and a liquid crystal layer 14 disposed between the two substrates. The first polarizing plate 21 is disposed outside the first substrate 11, and the second polarizing plate 22 is disposed outside the second substrate 15. Hereinafter, the structure of the liquid crystal element will be described in more detail. In addition, illustration and description are abbreviate | omitted about members, such as the sealing material which seals the circumference | surroundings of the liquid crystal layer 14, and the like.

제1 기판(11)은 예를 들어, 글라스 기판, 플라스틱 기판 등의 투명기판이다. 제2 기판(15)은 제1 기판(11)과 마찬가지로, 예를 들어, 글라스 기판, 플라스틱 기판 등의 투명기판이다. 제1 기판(11)과 제2 기판(15) 서로의 사이에는 예를 들어, 다수의 스페이서(입자형상 부재)가 분산배치되어 있고, 이 스페이서들에 의해 제1 기판(11)과 제2 기판(15) 서로의 간격이 유지된다.The first substrate 11 is, for example, a transparent substrate such as a glass substrate or a plastic substrate. Like the first substrate 11, the second substrate 15 is, for example, a transparent substrate such as a glass substrate or a plastic substrate. For example, a plurality of spacers (particle-like members) are dispersed and disposed between the first substrate 11 and the second substrate 15, and the first substrate 11 and the second substrate are arranged by these spacers. (15) The distance from each other is maintained.

제1 전극(12)은 제1 기판(11)의 일면측에 설치되어 있다. 마찬가지로, 제2 전극(16)은 제2 기판(15)의 일면측에 설치되어 있다. 또한, 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)은 제2 기판(15)의 제2 전극(16)의 상측에 절연층(17)(예를 들어, 산화규소막 등)을 통하여 설치되어 있고, 서로 이간되어 있다. 제1 전극(12), 제2 전극(16), 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)은 각각 예를 들어, 인듐주석산화물(ITO) 등의 투명도전막을 적절히 패터닝함으로써 구성되어 있다.The first electrode 12 is provided on one surface side of the first substrate 11. Similarly, the second electrode 16 is provided on one surface side of the second substrate 15. In addition, the third electrode 18 and the fourth electrode 19 are provided on the upper side of the second electrode 16 of the second substrate 15 via an insulating layer 17 (for example, a silicon oxide film or the like). They are separated from each other. The first electrode 12, the second electrode 16, the third electrode 18 and the fourth electrode 19 are each configured by appropriately patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO), for example. .

배향막(13)은 제1 기판(11)의 일면측에 제1 전극(12)을 덮도록 설치되어 있다. 마찬가지로, 배향막(20)은 제2 기판(15)의 일면측에 제2 전극(16)을 덮도록 설치되어 있다. 본 실시예에서 배향막(13) 및 배향막(20)으로는, 액정층(14)의 초기상태(전압 무인가시)의 배향상태를 수평 배향상태로 규제하는 것(수평배향막)이 사용되고 있다. 이 배향막(13, 20)에 대하여, 전형적으로는 러빙처리를 실시함으로써, 액정층(14)에 대한 배향규제력을 발생시키는 동시에, 프리틸트각을 부여하는 효과가 발휘된다. 즉, 제1 기판(11), 제2 기판(15) 각각의 일면에 배향처리가 실시된 것이 된다.The alignment film 13 is provided to cover the first electrode 12 on one side of the first substrate 11. Similarly, the alignment film 20 is provided to cover the second electrode 16 on one surface side of the second substrate 15. In the present embodiment, as the alignment film 13 and the alignment film 20, an alignment state of the initial state (when no voltage is applied) of the liquid crystal layer 14 is regulated to a horizontal alignment state (horizontal alignment film). The rubbing treatment is typically performed on the alignment films 13 and 20 to generate an alignment control force with respect to the liquid crystal layer 14 and to provide a pretilt angle. In other words, an alignment process is performed on one surface of each of the first substrate 11 and the second substrate 15.

액정층(14)은 제1 기판(11)의 제1 전극(12)과 제2 기판(15)의 제2 전극(16) 서로의 사이에 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 유전율 이방성(Δε)이 정(Δε>0)인 액정재료(네마틱 액정재료)를 사용하여 액정층(14)이 구성되어 있다. 액정층(14)에 나타낸 타원은 액정층(14) 안의 액정분자를 모식적으로 나타낸 것이다. 전압 무인가시, 액정분자는 제1 기판(11) 및 제2 기판(15)의 각 기판면에 대하여 소정의 프리틸트각을 가지고 거의 수평하게 배향한다. 본 실시예에서는, 제1 기판(11)과 제2 기판(15) 각각의 배향규제력이 발생하는 방향을 교차시킴으로써, 액정층(14)에서의 액정분자의 배향방위가 제1 기판(11)과 제2 기판(15) 사이에서 서서히 비틀리는 트위스트 네마틱형 배향상태로 되어 있다. 이에 관해서는 뒤에서 더욱 상세히 설명한다.The liquid crystal layer 14 is provided between the first electrode 12 of the first substrate 11 and the second electrode 16 of the second substrate 15. In this embodiment, the liquid crystal layer 14 is constituted by using a liquid crystal material (nematic liquid crystal material) whose dielectric anisotropy Δε is positive (Δε> 0). The ellipses shown in the liquid crystal layer 14 schematically show liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 14. When no voltage is applied, the liquid crystal molecules are aligned almost horizontally with a predetermined pretilt angle with respect to the respective substrate surfaces of the first substrate 11 and the second substrate 15. In this embodiment, the orientation orientations of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 14 are aligned with the first substrate 11 by crossing the directions in which the alignment regulating forces of the first substrate 11 and the second substrate 15 are generated. It is in a twisted nematic alignment state which is gradually twisted between the second substrates 15. This will be described in more detail later.

도 2는 각 전극의 구조를 모식적으로 나타낸 평면도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)은 각각 빗살형상을 가지며, 이들의 전극가지(electrode branch)가 서로 다르게 배치되어 있다. 제1 전극(12) 및 제2 전극(16)은 각각 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)의 각 전극가지와 겹쳐지도록 배치되어 있다. 제1 전극(12)과 제2 전극(16)은 서로의 적어도 일부가 겹쳐지도록 배치되어 있다. 이들 각 전극은 액정층(14)에 대하여 전계를 부여하기 위한 전계인가수단으로서 기능한다.2 is a plan view schematically showing the structure of each electrode. As shown in FIG. 2, the 3rd electrode 18 and the 4th electrode 19 have a comb-tooth shape, respectively, and these electrode branches are arrange | positioned differently. The first electrode 12 and the second electrode 16 are disposed so as to overlap each of the electrode branches of the third electrode 18 and the fourth electrode 19, respectively. The first electrode 12 and the second electrode 16 are arranged so that at least some of them overlap each other. Each of these electrodes functions as an electric field application means for imparting an electric field to the liquid crystal layer 14.

도 3은 액정층에 대하여 각 전극을 사용하여 부여할 수 있는 전계에 대하여 설명하는 모식적인 단면도이다. 도 3에서는, 설명의 편의상 각 전극만 모식적으로 나타내었다. 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제1 전극(12)과 제2 전극(16) 사이에 전압을 인가함으로써, 두 전극 사이에 전계를 발생시킬 수 있다. 이 경우의 전계는, 도시하는 바와 같이 제1 전극(11) 및 제2 전극(15)의 두께방향(셀두께방향)에 따른 전계가 된다. 이 전계를 이후 '세로전계'라고 하는 경우도 있다.FIG. 3: is a schematic cross section explaining the electric field which can be provided using each electrode with respect to a liquid crystal layer. In FIG. 3, only each electrode is typically shown for convenience of explanation. As shown in FIG. 3A, an electric field can be generated between the two electrodes by applying a voltage between the first electrode 12 and the second electrode 16. The electric field in this case becomes an electric field along the thickness direction (cell thickness direction) of the 1st electrode 11 and the 2nd electrode 15 as shown. This field is sometimes referred to as the "vertical field."

또한, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제3 전극(18)과 제4 전극(19) 사이에 전압을 인가함으로써, 두 전극 사이에 전계를 발생시킬 수 있다. 이 경우의 전계는, 도시하는 바와 같이 제1 기판(11) 및 제2 기판(15)의 각 일면에 거의 평행한 방향에 따른 전계가 된다. 이 전계를 이후 '가로전계'라고 하는 경우도 있다. 이후, 이와 같은 전계를 사용하는 모드를 'IPS 모드'라고 하는 경우도 있다.In addition, as shown in FIG. 3B, an electric field can be generated between the two electrodes by applying a voltage between the third electrode 18 and the fourth electrode 19. The electric field in this case becomes an electric field along the direction substantially parallel to each one surface of the 1st board | substrate 11 and the 2nd board | substrate 15 as shown in figure. This field is sometimes referred to as a `` horizontal field. '' Thereafter, a mode using such an electric field may be referred to as an 'IPS mode'.

또한, 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)과 제2 전극(16) 사이에 전압을 인가함으로써, 두 전극 사이에 전계를 발생시킬 수 있다. 이 경우의 전계는, 도시하는 바와 같이 제1 기판(11) 및 제2 기판(15)의 각 일면에 거의 평행한 방향에 따른 전계가 된다. 이 전계를 이후 '가로전계'라고 하는 경우도 있다. 이후, 이와 같은 전계를 사용하는 모드를 'FFS 모드'라고 하는 경우도 있다.As shown in FIG. 3C, an electric field can be generated between the two electrodes by applying a voltage between the third electrode 18 and the fourth electrode 19 and the second electrode 16. . The electric field in this case becomes an electric field along the direction substantially parallel to each one surface of the 1st board | substrate 11 and the 2nd board | substrate 15 as shown in figure. This field is sometimes referred to as a `` horizontal field. '' Thereafter, a mode using such an electric field may be referred to as a 'FFS mode'.

도 4 및 도 5는 전압 무인가시의 액정층의 액정분자의 배향상태를 설명하기 위한 모식적인 사시도이다. 본 실시예의 액정소자는, 전압 무인가시의 배향상태로서 2개의 안정적인 배향상태를 가지는 이른바 쌍안정성의 액정소자이다. 그리고, 상기한 각 전극을 이용하여 액정층(14)에 전계를 인가함으로써, 한쪽 배향상태로부터 다른 쪽 배향상태로 천이시킬 수 있다.4 and 5 are schematic perspective views for explaining the alignment state of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer when no voltage is applied. The liquid crystal element of this embodiment is a so-called bistable liquid crystal element having two stable alignment states as the alignment state when no voltage is applied. Then, by applying an electric field to the liquid crystal layer 14 using each of the electrodes described above, it is possible to transition from one alignment state to the other alignment state.

구체적으로는, 도 4에 나타내는 액정소자는 액정층(14)의 액정분자가 제1 선회방향으로 비틀린 배향상태(제1 배향상태)로 되어 있다. 이 액정층(14)의 액정분자를 제1 기판(11)측으로부터 평면에서 보았다고 하면, 반시계방향으로 비틀림이 발생하고 있다. 이와 같은 제1 배향상태는, 제1 기판(11) 및 제2 기판(15)의 각 일면에 실시된 배향처리에 의해 발생하는 프리틸트각의 상대적인 관계에 따라서 비틀리기 쉬운 방향(우위의 방향)으로 액정분자가 비틀림으로써 실현되는 것이다. 이 제1 배향상태는 전압 무인가시에도 안정적으로 유지된다. 한편, 도 5에 나타내는 액정소자는 액정층(14)의 액정분자가 상기 제1 선회방향과 반대되는 제2 선회방향으로 비틀린 배향상태(제2 배향상태)로 되어 있다. 이 액정층(14)의 액정분자를 제1 기판(11)측으로부터 평면에서 보았다고 하면, 시계방향으로 비틀림이 발생하고 있다. 이와 같은 제2 배향상태는, 제1 기판(11) 및 제2 기판(15)의 각 일면에 실시된 배향처리에 의해 발생하는 프리틸트각의 상대적인 위치관계에 따라 비틀리기 쉬운 방향과는 반대방향으로의 비틀림을 발생시키는 성질을 가지는 카이랄제를 액정층(14)에 첨가함으로써 실현되는 것이다. 이 제2 배향상태도 또한 전압 무인가시에 안정적으로 유지된다.Specifically, the liquid crystal element shown in FIG. 4 is in an alignment state (first alignment state) in which liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 14 are twisted in the first turning direction. When the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 14 are viewed from the plane of the first substrate 11 side, distortion occurs in the counterclockwise direction. Such a first alignment state is a direction easily twisted in accordance with the relative relationship between the pretilt angles generated by the alignment treatment performed on each surface of the first substrate 11 and the second substrate 15 (direction of superiority). This is achieved by twisting liquid crystal molecules. This first alignment state is stably maintained even when no voltage is applied. On the other hand, in the liquid crystal element shown in FIG. 5, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 14 are in an alignment state (second alignment state) in which the liquid crystal molecules are twisted in the second turning direction opposite to the first turning direction. When the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 14 are viewed in a plane from the first substrate 11 side, distortion occurs in the clockwise direction. Such a second alignment state is opposite to the direction in which it is easy to twist according to the relative positional relationship of the pretilt angles generated by the alignment process performed on each surface of the first substrate 11 and the second substrate 15. This is realized by adding a chiral agent having a property of generating torsion to the liquid crystal layer 14. This second alignment state is also kept stable when no voltage is applied.

상술한 각 전극을 이용하여 액정층(14)에 가로전계 또는 세로전계를 적절히 인가함으로써, 제1 배향상태로부터 제2 배향상태로, 또는 그 반대로 배향상태의 천이를 발생시킬 수 있다. 구체적으로는, 제1 전극(12)과 제2 전극(16)을 이용하여(도 3의 (a) 참조), 제1 기판(11)과 제2 기판(15)의 각 일면에 거의 수직한 방향으로 전계(세로전계)가 인가됨으로써, 액정층(14)의 배향상태가 제1 배향상태로 천이한다(도 4 참조). 또한, 제3 전극(18)과 제4 전극(19)을 이용하여(도 3의 (b) 참조), 혹은 제3 전극(18), 제4 전극(19)과 제2 전극(16)을 조합하여 사용하여(도 3의 (c) 참조), 제1 기판(11)과 제2 기판(15)의 각 일면에 거의 수평한 방향으로 전계(가로전계)가 인가됨으로써, 액정층(14)의 배향상태가 제2 배향상태로 천이한다(도 5 참조). 어느 경우든지, 전계를 인가한 후에 전계를 인가하지 않아도, 제1 배향상태 또는 제2 배향상태가 유지된다. 즉, 쌍안정성을 나타낸다.By appropriately applying the transverse electric field or the longitudinal electric field to the liquid crystal layer 14 using each of the electrodes described above, it is possible to generate the transition of the alignment state from the first alignment state to the second alignment state or vice versa. Specifically, using the first electrode 12 and the second electrode 16 (see FIG. 3A), the first electrode 11 and the second substrate 15 are substantially perpendicular to each one surface of the first substrate 11 and the second substrate 15. By applying an electric field (vertical electric field) in the direction, the alignment state of the liquid crystal layer 14 transitions to the first alignment state (see FIG. 4). In addition, the third electrode 18 and the fourth electrode 19 are used (see FIG. 3B), or the third electrode 18, the fourth electrode 19, and the second electrode 16 are formed. In combination (see FIG. 3C), an electric field (horizontal electric field) is applied to almost one surface of each of the first substrate 11 and the second substrate 15 in a substantially horizontal direction, whereby the liquid crystal layer 14 Orientation state transitions to the second orientation state (see FIG. 5). In any case, the first alignment state or the second alignment state is maintained even if no electric field is applied after applying the electric field. That is, bistable stability is shown.

쌍안정성을 얻을 수 있는 조건에 대해서 보다 상세히 설명한다. 상술한 바와 같은 쌍안정성은, 제1 기판(11) 및 제2 기판(15)의 각 일면에서의 프리틸트각이나 액정층(14)의 액정분자의 비틀림각(트위스트각)의 관계와 액정층(14)에 첨가하는 카이랄제의 비틀림력(chirality)을 어느 특정한 범위로 설정하였을 때 얻어지는 특수한 상태를 이용함으로써 얻어진다. 이 '특수한 상태'에 대하여 도 6의 표를 사용하여 설명한다. 특수한 상태란, 도시한 바와 같은 케이스 I~III로 분류하였을 때, 제1 배향상태와 제2 배향상태 모두 매우 안정적으로 유지되는 상태를 말한다. 구체적으로는, 케이스 I은 배향막(13, 20) 각각에 대한 러빙방향이 이루는 각도를 100°로 하고, 셀두께(액정층(14)의 층두께)(d)와 카이랄제의 카이랄 피치(p)의 비(d/p)를 0.04로 한 조건을 말한다. 케이스 II는 러빙방향이 이루는 각도를 87°, d/p를 0으로 한 조건을 말한다. 또한, 케이스 III는 러빙방향이 이루는 각도를 75°, d/p를 0.04로 한 조건을 말한다.The conditions for obtaining bistable stability will be described in more detail. As described above, bistable stability is related to the relationship between the pre-tilt angle on each surface of the first substrate 11 and the second substrate 15 or the twist angle (twist angle) of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 14 and the liquid crystal layer. It is obtained by using a special state obtained when the chirality of the chiral agent added to (14) is set in a specific range. This "special state" is demonstrated using the table of FIG. The special state refers to a state in which both the first alignment state and the second alignment state are very stable when classified into cases I to III as shown. Specifically, in case I, the angle formed by the rubbing direction with respect to each of the alignment films 13 and 20 is set to 100 °, and the cell thickness (layer thickness of the liquid crystal layer 14) d and the chiral pitch made of chiral are made. The condition which made ratio (d / p) of (p) 0.04. Case II refers to the condition that the angle formed by the rubbing direction is 87 ° and d / p is 0. The case III refers to a condition in which the angle formed by the rubbing direction is 75 ° and the d / p is 0.04.

이하, 보다 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to more specific examples.

먼저, 액정소자의 제조방법의 구체적인 예에 대하여 설명한다.First, the specific example of the manufacturing method of a liquid crystal element is demonstrated.

제1 기판(11), 제2 기판(15)으로서 투명도전막의 하나인 ITO(인듐주석산화물)막이 미리 형성된 글라스 기판을 사용하였다. 제1 기판(11)에 대해서는, 이 ITO막이 부착된 글라스 기판의 ITO막을 포토리소 등의 방법에 의해 패터닝함으로써 제1 전극(12)을 형성하였다. 에칭방법으로는 제2 염화철 용액에 의한 습식 에칭을 이용하였다. 여기서의 패터닝은, 도시하지 않은 추출전극 부분과 제1 전극(12)에 해당하는 부분이 남도록 하였다. 제2 기판(15)에 대해서도 마찬가지로 패터닝함으로써 제2 전극(16)을 형성하였다.As the first substrate 11 and the second substrate 15, a glass substrate in which an ITO (indium tin oxide) film, which is one of the transparent conductive films, was formed in advance was used. About the 1st board | substrate 11, the ITO film | membrane of the glass substrate with this ITO film | membrane was patterned by the method of photolithography etc., and the 1st electrode 12 was formed. As the etching method, wet etching with a second iron chloride solution was used. In the patterning here, the extraction electrode portion and the portion corresponding to the first electrode 12 are left. The second electrode 16 was formed by similarly patterning the second substrate 15.

이어서, 제2 기판(15)의 제2 전극(16)의 상측에 절연층(17)을 형성하였다. 이 때, 추출전극 부분에는 절연층(17)이 형성되지 않도록 할 필요가 있다. 예를 들어, 추출전극 부분에 미리 레지스트를 형성해 두고 절연층(17)을 형성한 후에 리프트 오프하는 방법이나, 메탈 마스크 등에 의해 추출전극 부분을 감춘 상태에서 스퍼터 등의 막형성방법을 이용하여 절연층(17)을 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 절연층(17)으로는 유기절연막, 산화규소막이나 질화규소막 등의 무기절연막, 및 이들의 조합(적층막) 등을 들 수 있다. 본 실시예에서는 아크릴계 유기절연막과 산화규소막의 적층막을 절연층(17)으로서 사용하였다. 한편, 막형성 방법으로는, 스퍼터법 이외에 스핀코트법, 슬릿코트법, 잉크젯법 등의 판을 이용하지 않는 인쇄법이나, 플렉소 인쇄로 대표되는 판을 이용하는 인쇄법을 채용할 수 있다. 또한, 진공증착법, 이온빔법, 화학기상퇴적법(CVD법) 등 여러가지 막형성 방법을 채용할 수 있다(이하 마찬가지).Next, the insulating layer 17 was formed above the second electrode 16 of the second substrate 15. At this time, it is necessary to prevent the insulating layer 17 from being formed in the extraction electrode portion. For example, the insulating layer is formed by forming a resist in the extraction electrode portion in advance and forming the insulating layer 17 and then lifting it off, or by using a film forming method such as sputtering with the extraction electrode portion hidden by a metal mask or the like. The method of forming (17), etc. are mentioned. Examples of the insulating layer 17 include organic insulating films, inorganic insulating films such as silicon oxide films and silicon nitride films, and combinations thereof (laminated films). In this embodiment, a laminated film of an acrylic organic insulating film and a silicon oxide film was used as the insulating layer 17. On the other hand, as a film formation method, the printing method which does not use plates, such as a spin coat method, the slit coat method, the inkjet method, etc. other than the sputtering method, and the printing method using the board represented by flexographic printing can be employ | adopted. Moreover, various film formation methods, such as a vacuum deposition method, an ion beam method, and a chemical vapor deposition method (CVD method), can be employ | adopted (it is the same below).

글라스 기판 위의 추출전극 부분(단자부분)에는 내열성 필름(폴리이미드 테이프)을 붙이고, 그 상태에서 유기절연막 재료를 글라스 기판 위에 스핀코트하였다. 2000rpm으로 30초간 스핀시키는 조건에서 1㎛ 두께의 막을 얻었다. 이것을 클린오븐에서 220℃, 1시간의 조건으로 소성하였다. 이어서, 내열성 필름을 붙인 채로 스퍼터법(교류방전)에 의해 산화규소막을 형성하였다. 글라스 기판을 80℃로 가열하고, 1000Å의 산화규소막을 형성하였다. 여기서, 내열성 필름을 벗기면, 유기절연막, 산화규소막을 모두 깨끗하게 벗길 수 있었다. 이 글라스 기판을 다시 클린오븐에서 220℃, 1시간의 조건으로 소성하였다. 이는 산화규소막의 절연성과 투명성을 높이기 위한 처리이다.A heat resistant film (polyimide tape) was attached to the extraction electrode portion (terminal portion) on the glass substrate, and the organic insulating film material was spin-coated on the glass substrate in that state. A film having a thickness of 1 μm was obtained under the condition of spinning at 2000 rpm for 30 seconds. This was baked in the clean oven on 220 degreeC and the conditions of 1 hour. Subsequently, the silicon oxide film was formed by the sputtering method (alternative discharge) with the heat resistant film stuck. The glass substrate was heated to 80 ° C., and a silicon oxide film of 1000 kPa was formed. Here, when the heat resistant film was peeled off, both the organic insulating film and the silicon oxide film could be peeled off cleanly. This glass substrate was further baked in the clean oven on 220 degreeC and the conditions of 1 hour. This is a treatment for increasing the insulation and transparency of the silicon oxide film.

한편, 산화규소막은 반드시 형성하지 않아도 되는데, 산화규소막을 형성함으로써 그 후에 형성하는 ITO막 등 투명도전막의 밀착성 및 패턴 정밀도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 절연층(17) 전체로서의 절연성도 향상된다. 한편, 유기절연막을 형성하지 않고 산화규소막만으로 절연층(17)을 형성하는 것도 생각할 수 있다. 그 경우, 산화규소막은 다공질이 되기 쉽기 때문에, 막두께를 충분히 두껍게 하는(예를 들어, 4000~8000Å 정도) 것이 바람직하다. 또한, 질화규소막과 산화규소막의 적층막으로 하여도 된다. 이 경우에는, 예를 들어 스퍼터법 등에 의해 이것들을 번갈아 막형성하면 된다.On the other hand, although the silicon oxide film does not necessarily need to be formed, the effect of improving the adhesiveness and pattern precision of a transparent conductive film, such as an ITO film formed after that by forming a silicon oxide film, can be obtained. Moreover, the insulation as the whole insulating layer 17 is also improved. On the other hand, it is also conceivable to form the insulating layer 17 only with the silicon oxide film without forming the organic insulating film. In this case, since the silicon oxide film is likely to be porous, it is preferable to make the film thickness sufficiently thick (for example, about 4000 to 8000 Pa). Moreover, you may use as a laminated film of a silicon nitride film and a silicon oxide film. In this case, these may be formed alternately by, for example, sputtering or the like.

이어서, 제2 기판(15)으로서의 글라스 기판의 절연층(17) 위에 스퍼터법(교류방전)으로 ITO막을 형성하였다. 구체적으로는, 100℃로 기판을 가열하고, 약 1200Å의 ITO막을 기판 전체면에 형성하였다. 이 ITO막을 포토리소 등에 의해 패터닝하였다. 포토마스크로는, 최종적으로 얻고자 하는 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)의 형상(도 2 참조)에 대응하는 빗살형상의 마스크 패턴을 가지는 것을 사용하였다. 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)은 각각 빗살형상으로 형성된 각 전극가지의 폭이 20㎛, 30㎛ 2종류 중 어느 하나로 설정되고, 각 전극가지의 서로의 간격은 20㎛, 30㎛, 50㎛, 100㎛, 200㎛의 5종류 중 어느 것으로 설정되었다. 한편, 추출전극 부분에도 패턴이 없으면 에칭에 의해 하측의 ITO막이 제거되기 때문에, 추출전극 부분에도 패턴이 형성되어 있는 포토마스크를 사용하였다. 이상에 의해, 제2 전극(16), 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)을 가지는 제2 기판(15)이 완성되었다.Next, an ITO film was formed on the insulating layer 17 of the glass substrate as the second substrate 15 by the sputtering method (alternative discharge). Specifically, the substrate was heated at 100 ° C., and an ITO film of about 1200 kPa was formed on the entire surface of the substrate. This ITO film was patterned by photolithography or the like. As a photomask, what has the comb-tooth shaped mask pattern corresponding to the shape (refer FIG. 2) of the 3rd electrode 18 and the 4th electrode 19 to be finally obtained was used. Each of the third electrode 18 and the fourth electrode 19 has a width of each electrode branch formed in the shape of a comb teeth in one of two types, 20 µm and 30 µm, and the interval between each electrode branch is 20 µm, 30, respectively. It was set to any one of five kinds of micrometer, 50 micrometer, 100 micrometer, and 200 micrometer. On the other hand, if there is no pattern in the extraction electrode portion, the lower ITO film is removed by etching, and thus a photomask in which the pattern is formed in the extraction electrode portion is used. As mentioned above, the 2nd board | substrate 15 which has the 2nd electrode 16, the 3rd electrode 18, and the 4th electrode 19 was completed.

이어서, 상기와 같이 하여 제작한 제1 기판(11)과 제2 기판(15)을 이용하여 액정소자(액정셀)를 제작하였다. 구체적으로는, 먼저 제1 기판(11)과 제2 기판(15)에 대하여 물세정(브러시 세정 혹은 스프레이 세정, 순수 세정 등), 물기빼기, 자외선 세정, 건조의 각 공정을 실시하였다.Next, the liquid crystal element (liquid crystal cell) was produced using the 1st board | substrate 11 and the 2nd board | substrate 15 produced as mentioned above. Specifically, the first substrate 11 and the second substrate 15 were first subjected to water washing (brush washing or spray washing, pure water washing, etc.), draining, ultraviolet washing, and drying.

그 후, 제1 기판(11)과 제2 기판(15) 각각의 일면에 배향막 재료를 도포하였다. 배향막으로서, 본 실시예에서는 일반적으로 STN형 액정소자용 배향막으로서 사용되는 비교적 높은 프리틸트각을 나타내는 폴리이미드막을 사용하였다. 제1 기판(11)과 제2 기판(15)의 각 일면에 배향막 재료를 도포하고, 그것들을 클린오븐으로 180℃에서 1시간 소성하였다. 배향막 재료의 도포방법으로는 플렉소 인쇄, 잉크젯 인쇄 혹은 스핀코트법 등 여러가지 방법을 채용할 수 있다. 본 실시예에서는 스핀코트법을 사용하였다. 스핀코트의 조건은 배향막의 막두께가 500~800Å이 되도록 조정하였다. 그 후, 제1 기판(11)의 배향막(13), 제2 기판(15)의 배향막(20) 각각에 대하여 배향처리의 하나인 러빙처리를 하였다. 러빙시의 압입량은 0.4mm로 하였는데, 일반적으로 스트롱 앵커(strong anchoring) 조건이라고 불리는 조건이면 특별히 차이는 없다. 이 때, 각 배향막에 의해 액정분자에 부여되는 프리틸트각은 6~12° 정도이었다.Thereafter, an alignment film material was applied to one surface of each of the first substrate 11 and the second substrate 15. As the alignment film, a polyimide film exhibiting a relatively high pretilt angle, which is generally used as an alignment film for STN type liquid crystal elements, was used. An oriented film material was apply | coated to each surface of the 1st board | substrate 11 and the 2nd board | substrate 15, and they were baked at 180 degreeC by the clean oven for 1 hour. As a coating method of an alignment film material, various methods, such as flexographic printing, inkjet printing, or a spin coat method, can be employ | adopted. In this example, the spin coat method was used. The conditions of the spin coat were adjusted so that the film thickness of an oriented film might be 500-800 GPa. Thereafter, rubbing treatment, which is one of the alignment treatments, was performed on each of the alignment film 13 of the first substrate 11 and the alignment film 20 of the second substrate 15. The amount of indentation at the time of rubbing was 0.4 mm, and there is no particular difference as long as it is a condition generally called strong anchoring condition. At this time, the pretilt angle given to liquid crystal molecules by each alignment film was about 6-12 degrees.

이어서, 제1 기판(11)과 제2 기판(15)을 서로의 일면이 마주보는 상태로 하여 부착하였다. 비틀림각(트위스트각)은 케이스 I에서는 러빙방향이 이루는 각도인 100°, 케이스 II에서는 87°, 케이스 III에서는 75°로 하였다. 또한, 제1 기판(11)과 제2 기판(15)의 틈, 즉 액정층(14)의 층두께(셀두께)는 4㎛가 되도록 하였다. 그 후, 제1 기판(11)과 제2 기판(15)의 틈에 액정재료를 주입함으로써 액정층(14)을 형성하였다. 액정재료에는 카이랄제가 첨가되었다. 이 카이랄제의 첨가량은, 상술한 바와 같이, 케이스 I에서는 d/p가 0.04, 케이스 II에서는 d/p가 0, 케이스 III에서는 d/p가 0.04가 되도록 조정하였다.Next, the 1st board | substrate 11 and the 2nd board | substrate 15 were attached so that one surface of each other may face. The twist angle (twist angle) was set to 100 °, the angle formed by the rubbing direction in Case I, 87 ° in Case II, and 75 ° in Case III. The gap between the first substrate 11 and the second substrate 15, that is, the layer thickness (cell thickness) of the liquid crystal layer 14 was set to 4 μm. Thereafter, the liquid crystal layer 14 was formed by injecting a liquid crystal material into the gap between the first substrate 11 and the second substrate 15. Chiral agent was added to the liquid crystal material. As described above, the amount of the chiral agent was adjusted so that d / p was 0.04 in Case I, d / p was 0 in Case II, and d / p was 0.04 in Case III.

그 후, 제1 기판(11)의 바깥쪽에 제1 편광판(21)을 부착하고, 제2 기판(15)의 바깥쪽에 제2 편광판(22)을 부착하였다. 각 편광판의 흡수축은, 한쪽(예를 들어, 제1 편광판(21))에 대해서는 러빙방향과 흡수축을 평행하게 하고, 다른 쪽(예를 들어, 제2 편광판(22))에 대해서는 러빙방향과 흡수축을 45° 어긋나게 하였다. 일반적으로는, 러빙방향과 편광판의 흡수축이 평행 또는 직교하도록 배치되는 경우가 많지만, 본 실시예의 경우, 그와 같은 배치하면 제1 배향상태와 제2 배향상태 사이에서 투과율의 차가 얻어지기 어렵기 때문에, 일부러 흡수축의 배치를 러빙방향에 대한 평행 또는 직교 모두로부터 어긋나게 하였다.Thereafter, the first polarizing plate 21 was attached to the outside of the first substrate 11, and the second polarizing plate 22 was attached to the outside of the second substrate 15. The absorption axis of each polarizing plate parallels the rubbing direction and the absorption axis with respect to one side (for example, the first polarizing plate 21), and the rubbing direction and absorption with respect to the other side (for example, the second polarizing plate 22). The axis was shifted by 45 °. In general, the rubbing direction and the absorption axis of the polarizing plate are often arranged in parallel or perpendicular to each other. However, in this embodiment, such a disposition makes it difficult to obtain a difference in transmittance between the first alignment state and the second alignment state. Therefore, the arrangement of the absorption shaft was deliberately shifted from both parallel or perpendicular to the rubbing direction.

이상과 같이 하여 제작한 액정소자에 대하여, 각 전극을 이용하여 액정층(14)에 전계를 인가하고, 스위칭하였을 때의 모습을 관찰한 현미경 사진을 도 7에 나타낸다. 도 7에 나타내는 현미경 사진은 상술한 케이스 II(도 6 참조)의 액정소자로서, 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)의 각 전극가지의 폭을 20㎛, 전극가지 서로의 간격을 20㎛로 하고, 러빙방향이 이루는 각도를 87°로 한 액정소자에 관한 것이다. 한편, 도시하지 않았지만, 케이스 I, 케이스 III의 경우에도 마찬가지 결과였다.The micrograph which observed the state at the time of switching and applying the electric field to the liquid crystal layer 14 using each electrode about the liquid crystal element produced as mentioned above is shown in FIG. The micrograph shown in FIG. 7 is the liquid crystal element of the case II (refer FIG. 6) mentioned above, 20 micrometers of the width | variety of each electrode branch of the 3rd electrode 18 and the 4th electrode 19, and the space | interval of an electrode branch mutually. It relates to a liquid crystal element having a thickness of 20 µm and an angle formed by the rubbing direction of 87 degrees. On the other hand, although not shown, the same result was also the case of Case I and Case III.

액정소자가 완성된 상태에서 액정층(14)의 배향상태는 상술한 제2 배향상태(스프레이 트위스트 상태)였다. 그 현미경 사진이 도 7의 (a)이다. 그리고, 제1 전극(12)과 제2 전극(16)을 이용하여 액정층(14)에 세로전계를 인가하였을 때의 현미경 사진이 도 7의 (b)이다. 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 세로전계의 인가에 의해 액정층(14)의 배향상태가 상술한 제1 배향상태(리버스 트위스트 상태)로 천이되어 있다. 이로부터, 제1 전극(12)과 제2 전극(16) 사이에 절연층(17)을 끼워서 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)이 존재하는 상태이더라도, 세로전계가 인가되고 있는 것이 확인된다.The alignment state of the liquid crystal layer 14 in the state where the liquid crystal element was completed was the above-described second alignment state (spray twist state). The photomicrograph is (a) of FIG. And the micrograph when the vertical electric field is applied to the liquid crystal layer 14 using the 1st electrode 12 and the 2nd electrode 16 is (b) of FIG. As shown in FIG.7 (b), the orientation state of the liquid crystal layer 14 is transitioned to the 1st orientation state (reverse twist state) mentioned above by application of a longitudinal electric field. From this, even if the third electrode 18 and the fourth electrode 19 exist while sandwiching the insulating layer 17 between the first electrode 12 and the second electrode 16, the vertical electric field is applied. It is confirmed.

액정층(14)을 제1 배향상태로 천이시킨 후, 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)을 이용하여 제1 기판(11) 및 제2 기판(15)의 각 일면에 거의 평행한 전계를 인가하였을 때(IPS 모드)의 현미경 사진이 도 7의 (c)이다. 이 경우에는, 초기상태인 제2 배향상태로 천이한 것을 알 수 있다.After the liquid crystal layer 14 is transitioned to the first alignment state, the first electrode 11 and the second substrate 15 are substantially parallel to each surface of the first substrate 11 and the second substrate 15 using the third electrode 18 and the fourth electrode 19. The photomicrograph of FIG. 7C when one electric field is applied (IPS mode) is shown. In this case, it turns out that it transitioned to the 2nd orientation state which is an initial state.

또한, 액정층(14)을 제1 배향상태로 천이시킨 후, 제2 전극(16), 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)을 이용하여 제1 기판(11) 및 제2 기판(15)의 각 일면에 거의 평행한 전계를 인가하였을 때(FFS 모드)의 현미경 사진이 도 7의 (d)이다. 이 경우에도, 초기상태인 제2 배향상태로 천이한 것을 알 수 있다.After the liquid crystal layer 14 is transitioned to the first alignment state, the first substrate 11 and the second substrate are formed using the second electrode 16, the third electrode 18, and the fourth electrode 19. The micrograph of FIG. 7D when the electric field almost parallel to each surface of (15) is applied (FFS mode) is shown. Also in this case, it turns out that it transitioned to the 2nd orientation state which is an initial state.

여기서, IPS 모드와 FFS 모드의 차이에 대하여 고찰한다. IPS 모드에서는, 기본적으로는 제3 전극(18)과 제4 전극(19) 서로의 사이에만 가로전계가 발생하기 때문에(도 3의 (b) 참조), 가로전계가 발생한 영역에서 우선적으로 배향상태의 천이가 발생하고 있다고 생각된다. 이 때문에, 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이, 배향상태가 다른 부분이 라인형상으로 발생하고 있는 것으로 생각된다. 이에 대하여, FFS 모드에서는, 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)의 상측에도 가로전계가 발생하기 때문에(도 3의 (c) 참조), 일정하게 배향상태의 천이가 발생하고 있다고 생각된다. 따라서, 본 실시형태의 액정소자를 개구율(투과율, 콘트라스트비)의 면에서 평가하면, FFS 모드 쪽이 IPS 모드보다 우위라고 할 수 있다.Here, the difference between the IPS mode and the FFS mode will be discussed. In the IPS mode, since the transverse electric field is generated only between the third electrode 18 and the fourth electrode 19 basically (see FIG. 3B), the alignment state is preferentially performed in the region where the transverse electric field is generated. It is thought that the transition is occurring. For this reason, as shown to Fig.7 (c), it is thought that the part from which an orientation state differs is generated in a line shape. On the other hand, in the FFS mode, since the transverse electric field is generated on the upper side of the third electrode 18 and the fourth electrode 19 (see FIG. 3 (c)), it is considered that the transition of the alignment state occurs constantly. do. Therefore, when the liquid crystal element of the present embodiment is evaluated in terms of aperture ratio (transmittance ratio and contrast ratio), it can be said that the FFS mode is superior to the IPS mode.

배향상태의 천이(스위칭)가 가능하게 된 이유에 대하여 고찰한다. 제2 배향상태(스프레이 트위스트 상태)에서는 액정층(14)의 셀두께방향에서의 중앙의 액정분자가 거의 수평하게 되어 있는데, 세로전계에 의해 제1 배향상태(리버스 트위스트 상태)가 되면, 중앙의 액정분자가 조금 기울어진다. 그 후, 가로전계(IPS 모드 또는 FFS 모드)에 의해 제1 배향상태의 셀두께 중앙의 액정분자에 가로전계가 실려서, 제2 배향상태에서의 셀두께 중앙의 액정분자가 있어야 할 다이렉터 방향으로 기울기 때문에, 다시 초기상태인 제2 배향상태로 천이한 것으로 생각된다.The reason why the transition (switching) of the alignment state is enabled is considered. In the second alignment state (spray twist state), the liquid crystal molecules in the center in the cell thickness direction of the liquid crystal layer 14 are almost horizontal. When the first alignment state (reverse twist state) is caused by the longitudinal electric field, Liquid crystal molecules are slightly inclined. Thereafter, the transverse electric field is loaded on the liquid crystal molecules at the center of the cell thickness in the first alignment state by the transverse electric field (IPS mode or FFS mode), so that the liquid crystal molecules at the center of the cell thickness in the second alignment state should be in the direction of the director. Since it is inclined, it is thought that it transitioned to the 2nd orientation state which is an initial state again.

이어서, 실시예에 따른 액정소자의 전기광학특성(전압-투과율 특성) 측정결과에 대하여 설명한다. 도 8은 상술한 케이스 I의 액정소자의 전기광학특성이고, 도 9는 상술한 케이스 II의 액정소자의 전기광학특성이며, 도 10은 상술한 케이스 III의 액정소자의 전기광학특성이다. 도 8 내지 도 10은 모두, 제1 편광판(21)의 투과축이 제1 기판(11)의 러빙방향과 평행하고, 제2 편광판(22)의 투과축이 제2 기판(15)의 러빙방향과 평행해지도록 설정하고, 제1 배향상태(리버스 트위스트 상태: 도면에서 'R-TN'이라고 표기) 또는 제2 배향상태(스프레이 트위스트 상태: 도면에서 'S-TN'이라고 표기)의 액정층(14)에 대하여 제1 전극(12)과 제2 전극(16)을 이용하여 세로전계를 인가하였을 때의 전기광학특성을 나타내고 있다. 각 도면에서, 점선은 제1 배향상태에서의 특성을 나타내고, 실선은 제2 배향상태에서의 특성을 나타낸다.Next, the measurement result of the electro-optical characteristics (voltage-transmittance characteristics) of the liquid crystal element according to the embodiment will be described. 8 is an electro-optical characteristic of the liquid crystal element of case I described above, FIG. 9 is an electro-optical characteristic of the liquid crystal element of case II described above, and FIG. 10 is an electro-optical characteristic of the liquid crystal element of case III described above. 8 to 10, the transmission axis of the first polarizing plate 21 is parallel to the rubbing direction of the first substrate 11, and the transmission axis of the second polarizing plate 22 is the rubbing direction of the second substrate 15. The liquid crystal layer of the first alignment state (reverse twist state: denoted 'R-TN' in the drawing) or the second alignment state (spray twist state: denoted 'S-TN' in the figure). 14 shows electro-optic characteristics when a longitudinal electric field is applied using the first electrode 12 and the second electrode 16. In each figure, the dotted line shows the characteristic in a 1st orientation state, and the solid line shows the characteristic in a 2nd orientation state.

도 8에 나타내는 케이스 I의 액정소자에서는, 상술한 편광판 배치에서 제1 배향상태에서의 전기광학특성과 제2 배향상태에서의 전기광학특성이 거의 겹쳐져 있다는 것을 알 수 있다. 한편, 도 9에 나타내는 케이스 II, 도 10에 나타내는 케이스 III의 액정소자에서는, 제1 배향상태와 제2 배향상태 각각에서의 전기광학특성에 차이가 보이는 것을 알 수 있다. 인가전압 2V 부근에서의 특성을 주목하면, 배향상태의 차이에 의한 전기광학특성에서의 임계값 전압의 차이에 의해, 제2 배향상태의 경우에는 상대적으로 밝은(즉, 투과율이 높은) 상태가 얻어지고, 제1 배향상태의 경우에는 상대적으로 어두운(즉, 투과율이 낮은) 상태가 얻어지는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 실시예와 같은 액정소자를 복수개 설치하여 두고, 각 액정소자에서 2개의 배향상태를 전계인가에 의해 임의로 전환하고, 그 후 제1 전극(12) 및 제2 전극(16)을 이용하여 2V 정도의 전압(유지전압이라고 부름)을 액정층(14)에 인가하여 둠으로써, 명암이라는 2값 화상(정지화상)을 보다 선명하게 표시할 수 있는 액정표시장치를 구성할 수 있다.In the liquid crystal element of the case I shown in FIG. 8, it can be seen that the electro-optical characteristics in the first alignment state and the electro-optical characteristics in the second alignment state almost overlap in the polarizing plate arrangement described above. On the other hand, in the liquid crystal elements of the case II shown in FIG. 9 and the case III shown in FIG. 10, it turns out that the electro-optical characteristic in a 1st orientation state and a 2nd orientation state is seen to differ. Note that the characteristic in the vicinity of the applied voltage of 2 V, a relatively bright (i.e., high transmittance) state is obtained in the case of the second alignment state by the difference in the threshold voltage in the electro-optical characteristic due to the difference in the alignment state. In the case of the first alignment state, it can be seen that a relatively dark state (that is, low transmittance) is obtained. Therefore, a plurality of liquid crystal elements as in the present embodiment are provided, and the two alignment states are arbitrarily switched in each liquid crystal element by applying an electric field, and then the first electrode 12 and the second electrode 16 are used. By applying a voltage of about 2V (called a holding voltage) to the liquid crystal layer 14, a liquid crystal display device capable of displaying a two-value image (still image) called contrast more clearly can be configured.

그런데, 상기 설명에서는 제1 배향상태에서 안정적인 조건으로서 3가지 경우를 예시하였는데, 안정적인 조건은 이것으로 한정되지 않는다. 이하, 안정적인 조건에 대한 이론적인 검증결과를 도 11 및 도 12에 따라 설명한다. 도 11은 케이스 I 및 케이스 II에 대하여 배향의 안정성과 셀 조건의 관계를 이론계산에 의해 구한 결과를 나타내는 도면이다. 마찬가지로, 도 12는 케이스 III에 대하여 배향의 안정성과 셀 조건의 관계를 이론계산에 의해 구한 결과를 나타내는 도면이다.By the way, in the above description, three cases are illustrated as stable conditions in the first alignment state, but the stable conditions are not limited thereto. Hereinafter, the theoretical verification results for the stable conditions will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is a diagram showing the results obtained by theoretical calculation of the relationship between the stability of orientation and cell conditions for Cases I and II. Similarly, FIG. 12 is a diagram showing the results obtained by theoretical calculation of the relationship between the stability of orientation and cell conditions for Case III.

도 11 및 도 12에는 상기 실시예에서의 조건(제1 배향상태에서 안정적인 조건)을 동그라미로 나타내고 있다. 이와 같이, 상기 실시예는 어디까지나 제1 배향상태에서 안정적인 조건의 일례에 지나지 않고, 이론적으로는 더욱 넓은 범위에서 제1 배향상태의 배향 안정성을 얻을 수 있는 것이 나타나 있다. 동그라미의 위치를 상세히 검토하면, 프리틸트각이 8°인 경우의 이론곡선보다 약간 아래 위치에 있는 것을 알 수 있다. 이론곡선보다 위쪽은 제1 배향상태에서 안정적으로 유지할 수 없는 영역이 되기 때문에, 적어도 그 위치보다 아래쪽이 바람직하다. 또한, 이론곡선보다 많이 아래쪽 영역이면, 제2 배향상태로 돌아가기 어렵게 되거나 혹은 제2 배향상태가 되지 않기 때문에, 동그라미보다 약간 아래쪽 영역이 바람직하고, 어느 d/p의 이론곡선에서의 러빙방향이 이루는 각도를 Φx라고 하였을 때, 대략 Φx-10°의 범위이면 쌍안정 스위칭이 가능하다고 생각된다.11 and 12 show the conditions (stable conditions in the first alignment state) in the embodiment in circles. Thus, it is shown that the said embodiment is only an example of the conditions which are stable in a 1st orientation state to the last, and theoretically, the orientation stability of a 1st orientation state can be obtained in a wider range. Examining the position of the circles in detail, it can be seen that the position is slightly below the theoretical curve when the pretilt angle is 8 °. Since the upper part of the theoretical curve becomes a region that cannot be stably maintained in the first alignment state, the lower part of the lower part of the theoretical curve is preferably at least lower than the position. Further, if the area is lower than the theoretical curve, it is difficult to return to the second alignment state or the second alignment state is not. Therefore, the area slightly lower than the circle is preferable, and the rubbing direction at any theoretical curve of d / p is When the angle to be made is Φx, it is considered that bistable switching is possible if it is approximately Φx-10 °.

따라서, 케이스 I과 케이스 II의 경우, 러빙방향이 이루는 각도 ΦI(°)와 d/p의 관계가 하기 식 1과 같은 관계에 있을 때, 쌍안정 스위칭이 가능하다.Therefore, in case I and case II, bistable switching is possible when the relationship between the angle? I (°) formed in the rubbing direction and d / p is in the relation as in Equation 1 below.

80≤ΦI-((d/p)×360)≤90 (단, 프리틸트각은 8° 이하) …(1)80≤ΦI-((d / p) x 360) ≤90 (where pretilt angle is 8 ° or less). (One)

한편, 케이스 III의 경우, 러빙방향이 이루는 각도 ΦI(°)와 d/p의 관계가 하기 식 2와 같은 관계에 있을 때, 쌍안정 스위칭이 가능하다.On the other hand, in the case III, bistable switching is possible when the relationship between the angle ΦI (°) formed in the rubbing direction and d / p is in the relation as in Equation 2 below.

80≤ΦI+((d/p)×360)≤90 (단, 프리틸트각은 8° 이하)…(2)80≤ΦI + ((d / p) x 360) ≤90 (where pretilt angle is 8 ° or less) (2)

한편, 상기 식 1과 식 2는 프리틸트각이 대략 8° 이하인 경우에 성립하는 관계이며, 예를 들어, 프리틸트각이 15°인 경우, 식 1은 아래와 같이 보정된다.On the other hand, Expression 1 and Expression 2 are established when the pretilt angle is approximately 8 ° or less. For example, Expression 1 is corrected as follows when the pretilt angle is 15 °.

75≤ΦI-((d/p)×360)≤85…(1)'75≤ΦI-((d / p) x 360) ≤85... (One)'

또한, 예를 들어, 프리틸트각이 25°인 경우, 식 1은 아래와 같이 보정된다.For example, when the pretilt angle is 25 degrees, equation 1 is corrected as follows.

68≤ΦI-((d/p)×360)≤78…(1)''68?? I-((d / p) x 360)? (One)''

한편, 식 2도 마찬가지이며, 프리틸트각에 의해 상한값, 하한값이 변한다.In addition, also in Formula 2, an upper limit and a lower limit change with a pretilt angle.

이어서, 러빙방향과 가로전계 방향의 관계에 대하여 실험에 의해 검토한 결과를 설명한다. 도 13은 검토결과를 설명하기 위한 모식도이다. 도면에서 왼쪽에는, 액정소자의 제3 전극(18) 및 제4 전극(19), 혹은 이것들과 제2 전극(16)을 조합하여 발생시키는 전계의 방향과, 제1 기판(11) 및 제2 기판(15) 각각에서의 러빙방향의 대응관계가 나타나 있다. 또한, 도면에서 오른쪽에는, 액정층(14)의 액정분자의 배향상태를 위쪽에서 본 모습이 모식적으로 나타나 있다. 도시한 바와 같이, 가로전계의 전계방향과 러빙방향의 관계에 따라서는, 배향상태의 천이가 발생하는 것과 발생하지 않는 것이 보였다.Next, the result examined by experiment about the relationship between a rubbing direction and a transverse electric field direction is demonstrated. It is a schematic diagram for demonstrating a examination result. In the left side of the figure, the direction of the electric field generated by combining the third electrode 18 and the fourth electrode 19 of the liquid crystal element, or these and the second electrode 16, and the first substrate 11 and the second The correspondence relationship of the rubbing direction in each board | substrate 15 is shown. In addition, in the figure, the state which looked at the orientation state of the liquid crystal molecule of the liquid crystal layer 14 from upper side is typically shown. As shown, depending on the relationship between the electric field direction and the rubbing direction of the transverse electric field, it was seen that the transition of the alignment state occurred and did not occur.

구체적으로는, 가로전계의 전계방향과, 제2 배향상태(우측 비틀림 S-TN 배향)에서의 액정층(14) 중앙 부근 혹은 하측기판(예를 들어, 제2 기판(15))의 계면 부근에서의 액정분자의 방향이 평행한 경우에는, 제1 배향상태(좌측 비틀림 R-TN 배향)로부터 제2 배향상태로 천이하기 쉬운 것을 알 수 있다(도 13의 (a), 도 13의 (b) 참조). 한편, 가로전계의 전계방향과, 제2 배향상태에서의 액정층(14) 중앙 부근 혹은 하측기판의 계면부근에서의 액정분자의 방향이 직교하는 경우에는, 제2 배향상태로 천이하기 어려운 것을 알 수 있다(도 13의 (c), 도 13의 (d) 참조).Specifically, near the interface between the electric field direction of the transverse electric field and the center of the liquid crystal layer 14 or the lower substrate (for example, the second substrate 15) in the second alignment state (right torsional S-TN alignment). When the directions of the liquid crystal molecules in parallel are parallel, it can be seen that it is easy to transition from the first alignment state (left torsional R-TN alignment) to the second alignment state (Figs. 13 (a) and 13 (b). ) Reference). On the other hand, when the direction of the electric field of the transverse electric field and the direction of the liquid crystal molecules near the center of the liquid crystal layer 14 in the second alignment state or near the interface of the lower substrate are orthogonal, it is difficult to transition to the second alignment state. (See FIG. 13C and FIG. 13D).

배향상태의 천이가 발생하기 쉬운 조건의 경우, 가로전계 7V가 임계값이고, 10V 인가하였을 경우에는, 1분 정도 경과하면 원래의 배향상태로 되돌아갔다. 제2 전극(16), 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)을 조합하여 가로전계를 발생시켰을 경우(FFS 모드)가 보다 강하게 전계가 실리기 때문에, 배향상태의 천이가 발생하기 쉬운 경향이 보였다. 단, 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)의 각 전극가지 서로의 간격이 넓은 경우에는, 제3 전극(18) 및 제4 전극(19)을 조합하여 가로전계를 발생시켰을 경우(IPS 모드)에 배향상태의 천이가 발생하기 쉬웠다.In the case where the transition of the alignment state is likely to occur, the transverse electric field 7V is the threshold value, and when 10V is applied, it is returned to the original alignment state after about 1 minute. When the transverse electric field is generated by combining the second electrode 16, the third electrode 18 and the fourth electrode 19 (FFS mode), the electric field is more strongly carried out, so that the transition of the alignment state tends to occur. This looked. However, when each electrode branch of the 3rd electrode 18 and the 4th electrode 19 has a large space | interval, when a lateral electric field is produced combining the 3rd electrode 18 and the 4th electrode 19 ( IPS mode) tends to occur in the transition of the alignment state.

이어서, 제1 편광판(21)과 제2 편광판(22)의 각 광학축이 이루는 각도와 투과율 및 콘트라스트의 관계에 대하여 설명한다. 투과율 측정에는 표준광원(C)(색온도 6740K)을 사용하였다. 대표적인 측정예를 도 14에 나타낸다. 이 측정예는 케이스 II의 액정소자에 대한 것이다. 이 액정소자는 콘트라스트는 낮지만(2 이하), 육안으로 차이를 인식할 수 있었다. 이는 색조의 차이에 의한 것으로, 구체적으로는 핑크에 가까운 적색계열 색조와 청색계열 색조의 2종류가 시인되었다. 측정결과를 정리한 특성표를 도 15 내지 도 17에 나타낸다.Next, the relationship between the angle formed by the optical axes of the first polarizing plate 21 and the second polarizing plate 22, the transmittance, and the contrast will be described. Standard light source (C) (color temperature 6740K) was used for the transmittance measurement. Representative measurement examples are shown in FIG. 14. This measurement example is for the liquid crystal element of case II. This liquid crystal device had low contrast (2 or less), but was able to recognize the difference with the naked eye. This is due to the difference in color tone. Specifically, two types of red color tone and blue color tone that are close to pink were recognized. The characteristic table which summarized the measurement result is shown to FIG.

도 15에서는, 케이스 II의 액정소자에 대하여, 상측편광판(예를 들어, 제1 편광판(21))과 하측편광판(예를 들어, 제2 편광판(22))의 각도(단위: °), 어느 파장에서의 제1 배향상태와 제2 배향상태의 투과율의 차(단위: %), 콘트라스트비(Cr), 투과율을 나타내고 있다. 각각 청색 부근(440~480nm) 혹은 적색 부근(610~650nm)의 파장에서 좋은 결과를 나타낸 것을 표의 왼쪽에 나타내고, 같은 조건에서의 반대쪽 파장에서의 특성을 표의 오른쪽에 나타낸다. 파장을 한정하여 비교하면, 투과에서 2~3 정도의 콘트라스트비가 얻어지는 것을 알 수 있다. 이 결과는, 백라이트를 청색 혹은 적색의 단색광원으로 하면 비교적 높은 콘트라스트를 가지는 표시가 얻어지는 것을 나타내고 있다. 또한, 광원을 청색과 적색 사이에서 전환하였을 경우에도 나름대로의 콘트라스트가 얻어지는 것도 알 수 있다. 이 경우, 네가티브/포지티브 반전 표시를 할 수 있다. 편광판끼리 이루는 각도를 고찰하면, 30°, 45°, 60° 중 어느 것이고, 0°나 90°인 경우에는 좋은 결과가 얻어지지 않는 것을 알 수 있다. 이로부터, 본 실시형태와 실시예의 액정소자에서 색조의 차를 보다 선명하게 하기 위해서는, 편광판끼리가 이루는 각도를 30~60°의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.In FIG. 15, the angle (unit: °) of the upper polarizing plate (for example, 1st polarizing plate 21) and the lower polarizing plate (for example, 2nd polarizing plate 22) with respect to the liquid crystal element of case II, The difference (unit:%) of the transmittance | permeability of a 1st orientation state and a 2nd orientation state in wavelength is shown, contrast ratio (Cr), and a transmittance | permeability. Good results are shown on the left side of the table at wavelengths near blue (440 to 480 nm) or red (610 to 650 nm), respectively, and characteristics at opposite wavelengths under the same conditions are shown on the right side of the table, respectively. When comparing with a limited wavelength, it turns out that the contrast ratio of about 2-3 is obtained by transmission. This result indicates that when the backlight is a blue or red monochromatic light source, a display having a relatively high contrast can be obtained. It can also be seen that the contrast can be obtained even when the light source is switched between blue and red. In this case, negative / positive reverse display can be performed. Considering the angles formed between the polarizing plates, it can be seen that any of 30 °, 45 °, and 60 ° is not obtained when the angle is 0 ° or 90 °. From this, in order to make the difference of a hue more clear in the liquid crystal element of this embodiment and an Example, it can be said that it is preferable to set the angle which a polarizing plate makes in the range of 30-60 degrees.

도 16은 케이스 I의 액정소자에 대한 결과, 도 17은 케이스 III의 액정소자에 대한 결과를 각각 나타낸다. 케이스 I의 액정소자는 상술한 케이스 II의 액정소자와 비슷한 경향을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 케이스 III의 액정소자는 상술한 케이스 II의 액정소자와는 약간 경향이 다르지만, 색조에 의한 콘트라스트는 어느 정도 얻어지는 것을 알 수 있다.16 shows results of the liquid crystal device of case I, and FIG. 17 shows results of the liquid crystal device of case III. It can be seen that the liquid crystal device of case I exhibits a tendency similar to that of the liquid crystal device of case II described above. Moreover, although the liquid crystal element of case III differs slightly from the liquid crystal element of case II mentioned above, it turns out that the contrast by color tone is acquired to some extent.

이상과 같이, 본 실시형태와 실시예에 따르면, 2개의 배향상태 사이의 천이를 이용한 신규의 TN형 액정소자가 제공된다. 또한, 이 액정소자는 넓은 온도범위(예를 들어, -20℃~80℃)에서 안정적인 임계값 특성 및 선명도(sharpness) 특성이 얻어지는 것이 확인되고 있다. 즉, 본 실시형태와 실시예에 따르면, 2개의 배향상태 사이의 천이를 이용하여, 투과광의 상태를 2개의 서로 다른 상태로 제어할 수 있다. 2개의 배향상태 중 어느 것으로 천이할 때 이외에는 기본적으로 전계인가가 필요하지 않기 때문에, 매우 낮은 소비 전력으로 액정소자를 구동할 수 있다. 특히, 반사형 액정소자로 하였을 경우에는 저소비 전력의 이점이 크다. 또한, 이 액정소자는 일반적인 TN형 액정소자와 마찬가지로 비교적 뛰어난 시각특성을 가진다. 시각보상을 하는 경우, 일반적인 TN형 액정소자에 사용되는 것과 마찬가지의 저가의 광학보상필름을 활용할 수 있다. 제조공정도 일반적인 TN형 액정소자와 기본적으로 같기 때문에, 본 발명에 따른 액정소자를 저가로 제조할 수 있다.As described above, according to the present embodiment and the example, a novel TN type liquid crystal element using a transition between two alignment states is provided. In addition, it has been confirmed that this liquid crystal device obtains stable threshold value characteristics and sharpness characteristics in a wide temperature range (for example, -20 ° C to 80 ° C). That is, according to the present embodiment and the example, the state of the transmitted light can be controlled to two different states by using the transition between the two alignment states. Since the application of an electric field is basically unnecessary except when transitioning to either of the two alignment states, the liquid crystal element can be driven with very low power consumption. In particular, when the reflection type liquid crystal device is used, the advantage of low power consumption is great. In addition, this liquid crystal device has a comparatively excellent visual characteristic like a general TN type liquid crystal device. When performing visual compensation, a low cost optical compensation film similar to that used for a general TN type liquid crystal device can be utilized. Since the manufacturing process is basically the same as that of the general TN type liquid crystal device, the liquid crystal device according to the present invention can be manufactured at low cost.

이어서, 상기 액정소자가 가지는 메모리성을 이용하며 저소비 전력구동이 가능한 액정표시장치의 구성예에 대하여 설명한다.Next, an example of the configuration of a liquid crystal display device capable of driving low power consumption using the memory characteristics of the liquid crystal element will be described.

도 18은 액정표시장치의 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 18에 나타내는 액정표시장치는, 복수개의 화소부(34)를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되는 단순 매트릭스형 액정표시장치이고, 각 화소부(34)로서 상술한 실시형태 등에 따른 액정소자가 사용되고 있다. 구체적으로는, 액정표시장치는, X방향으로 뻗은 m개의 제어선(B1~Bm)과, 이 제어선(B1~Bm)들에 대하여 제어신호를 공급하는 드라이버(31)와, 각각이 제어선(B1~Bm)과 교차하여 Y방향으로 뻗은 n개의 제어선(A1~An)과, 이 제어선(A1~An)들에 대하여 제어신호를 공급하는 드라이버(32)와, 각각이 제어선(B1~Bm)과 교차하여 Y방향으로 뻗은 n개의 제어선(C1~Cn 및 D1~Dn)과, 이 제어선(C1~Cn 및 D1~Dn)들에 대하여 제어신호를 공급하는 드라이버(33)와, 제어선(B1~Bm)과 제어선(A1~An)의 각 교점에 설치된 화소부(34)를 포함하여 구성되어 있다.18 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a liquid crystal display device. The liquid crystal display device shown in FIG. 18 is a simple matrix liquid crystal display device configured by arranging a plurality of pixel portions 34 in a matrix form, and the liquid crystal elements according to the above-described embodiments and the like are used as the pixel portions 34. . Specifically, the liquid crystal display device includes m control lines B1 to Bm extending in the X direction, a driver 31 for supplying control signals to the control lines B1 to Bm, and each of the control lines. N control lines A1 to An extending in the Y direction crossing (B1 to Bm), a driver 32 for supplying a control signal to the control lines A1 to An, and each of the control lines ( Driver 33 for supplying control signals to the n control lines C1 to Cn and D1 to Dn extending in the Y direction crossing B1 to Bm, and to the control lines C1 to Cn and D1 to Dn. And the pixel portion 34 provided at the intersections of the control lines B1 to Bm and the control lines A1 to An.

각 제어선(B1~Bm, A1~An, C1~Cn 및 D1~Dn)은 예를 들어, 스트라이프 형상으로 형성된 ITO 등의 투명도전막으로 이루어진다. 제어선(B1~Bm)과 제어선(A1~An)이 교차하는 부분이 상술한 제1 전극(12) 및 제2 전극(16)으로서 기능한다(도 2 참조). 또한, 제어선(C1~Cn)은 각 화소부(34)에 상당하는 영역에 설치되고, 제3 전극(18)으로서의 빗살형상의 전극가지(도 18에서는 도시 생략)와 접속되어 있다. 마찬가지로, 제어선(D1~Dn)은 각 화소부(34)에 상당하는 영역에 설치되고, 제3 전극(18)으로서의 빗살형상의 전극가지(도 18에서는 도시 생략)와 접속되어 있다.Each control line B1-Bm, A1-An, C1-Cn, and D1-Dn consists of a transparent conductive film, such as ITO formed in stripe shape, for example. The portion where the control lines B1 to Bm and the control lines A1 to An intersect serves as the above-described first electrode 12 and second electrode 16 (see FIG. 2). The control lines C1 to Cn are provided in regions corresponding to the pixel portions 34 and are connected to the comb-shaped electrode branches (not shown in FIG. 18) as the third electrodes 18. Similarly, the control lines D1 to Dn are provided in regions corresponding to the pixel portions 34, and are connected to comb-shaped electrode branches (not shown in FIG. 18) as the third electrodes 18.

도 18에 나타내는 구성의 액정표시장치의 구동법으로는 여러가지 방법을 생각할 수 있다. 예를 들어, 제어선(B1, B2, B3,…)과 라인마다 표시갱신을 하는 방법(선순차 구동법)에 대하여 설명한다. 이 경우, 상대적으로 밝은 표시로 하고자 하는 화소부(34)에는 세로전계를 인가하고, 상대적으로 어두운 표시로 하고자 하는 화소부(34)에는 가로전계를 인가하면 좋다.Various methods can be considered as a driving method of the liquid crystal display device of the structure shown in FIG. For example, the method (line sequential driving method) which performs display update for every control line B1, B2, B3, ... and lines is demonstrated. In this case, a vertical electric field may be applied to the pixel portion 34 for the relatively bright display, and a horizontal electric field may be applied to the pixel portion 34 for the relatively dark display.

예를 들어, 제어선(B1)에는 배향상태의 천이가 발생하지 않을 정도의 구형파(square wave) 전압(예를 들어, 1.5V 정도에서 150Hz)을 인가하고, 제어선(A1~An, C1~Cn 및 D1~Dn)에는 그것과 동기하여, 혹은 반주기 어긋난 임계값 전압 정도의 구형파 전압(예를 들어, 1.5V 정도에서 150Hz)을 인가한다.For example, a square wave voltage (for example, 150 Hz at about 1.5V) is applied to the control line B1, and control lines A1 to An and C1 to Cn and D1 to Dn) are applied with a square wave voltage (for example, about 1.5V to 150Hz) in synchronization with it or about a threshold voltage shifted by half period.

구체적으로는, 제어선(A1~An) 중 밝은 표시로 하고자 하는 화소부(34)에 대응하는 제어선에는, 제어선(B1)에 인가한 구형파 전압과 반주기 어긋난 구형파 전압을 인가한다. 이 때, 제어선(C1~Cn 및 D1~Dn)에는 전압을 인가하지 않는다. 이에 의해, 화소부(34)의 액정소자에는 실효적으로 3.0V 정도의 전압(세로전계)이 인가되는 상태가 된다. 이 전압이 포화전압 이상이라고 하면, 액정층(14)에 배향상태의 천이를 발생시켜서 그 화소부(34)의 광투과율을 변화시킬 수 있다. 한편, 제어선(A1~An) 중 표시를 변화시킬 필요가 없는 화소부(34)에 대응하는 제어선에는, 제어선(B1)에 인가되는 구형파 전압과 동기한 구형파 전압을 인가한다. 이 때도 제어선(C1~Cn 및 D1~Dn)에는 전압을 인가하지 않는다. 이에 의해, 그 화소부(34)에서는 실효적으로 전압이 인가되지 않은 상태가 된다. 따라서, 액정층(14)에는 배향상태의 천이가 발생하지 않고, 광투과율이 변하지 않는다.Specifically, a square wave voltage shifted by a half cycle from a square wave voltage applied to the control line B1 is applied to the control line corresponding to the pixel portion 34 for bright display among the control lines A1 to An. At this time, no voltage is applied to the control lines C1 to Cn and D1 to Dn. As a result, a voltage (vertical electric field) of about 3.0 V is effectively applied to the liquid crystal element of the pixel portion 34. If the voltage is equal to or higher than the saturation voltage, the liquid crystal layer 14 can cause the transition of the alignment state to change the light transmittance of the pixel portion 34. On the other hand, the square wave voltage synchronized with the square wave voltage applied to the control line B1 is applied to the control line corresponding to the pixel portion 34 in which the display does not need to be changed among the control lines A1 to An. At this time, no voltage is applied to the control lines C1 to Cn and D1 to Dn. As a result, the pixel portion 34 is in a state in which no voltage is effectively applied. Therefore, the transition of the alignment state does not occur in the liquid crystal layer 14, and the light transmittance does not change.

또한, 제어선(C1~Cn 및 D1~Dn) 중 밝은 표시로 하고자 하는 화소부(34)에 대응하는 제어선에는, 제어선(B1)에 인가한 구형파 전압과 반주기 어긋난 구형파 전압을 인가한다. 이 때, 제어선(A1~An)에는 전압을 인가하지 않는다. 이에 의해, 화소부(34)의 액정소자에는 실효적으로 3.0V 정도의 전압(가로전계)이 인가되는 상태가 된다. 이 전압이 포화전압 이상이라고 하면, 액정층(14)에 배향상태의 천이를 발생시켜서 그 화소부(34)의 광투과율을 변화시킬 수 있다. 한편, 제어선(C1~Cn 및 D1~Dn) 중 표시를 변화시킬 필요가 없는 화소부(34)에 대응하는 제어선에는, 제어선(B1)에 인가되는 구형파 전압과 동기한 구형파 전압을 인가한다. 이 때도 제어선(A1~An)에는 전압을 인가하지 않는다. 이에 의해, 그 화소부(34)에서는 실효적으로 전압이 인가되지 않은 상태가 된다. 따라서, 액정층(14)에는 배향상태의 천이가 발생하지 않고, 광투과율이 변하지 않는다.Further, a square wave voltage shifted by a half cycle from a square wave voltage applied to the control line B1 is applied to the control line corresponding to the pixel portion 34 for bright display among the control lines C1 to Cn and D1 to Dn. At this time, no voltage is applied to the control lines A1 to An. As a result, a voltage (horizontal electric field) of about 3.0 V is effectively applied to the liquid crystal element of the pixel portion 34. If the voltage is equal to or higher than the saturation voltage, the liquid crystal layer 14 can cause the transition of the alignment state to change the light transmittance of the pixel portion 34. On the other hand, a square wave voltage synchronized with a square wave voltage applied to the control line B1 is applied to the control line corresponding to the pixel portion 34 in which the display does not need to be changed among the control lines C1 to Cn and D1 to Dn. do. At this time, no voltage is applied to the control lines A1 to An. As a result, the pixel portion 34 is in a state in which no voltage is effectively applied. Therefore, the transition of the alignment state does not occur in the liquid crystal layer 14, and the light transmittance does not change.

이상과 같은 구동을 제어선(B2, B3, …)과 순차로 실행시켜 감으로써, 도트 매트릭스 표시가 가능해진다. 이와 같은 구동에 의해 갱신된 표시상태는 반영구적으로 유지할 수 있다. 이 표시를 갱신하기 위해서는, 다시 제어선(B1)에서부터 상기 제어를 실행하면 된다. 한편, 여기서는 이른바 단순 매트릭스형 액정표시장치에 대하여 본 발명을 적용한 예를 나타내었는데, 박막 트랜지스터 등을 이용한 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 본 발명을 적용할 수도 있다. 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 경우에는, 제어선(B1) 등의 라인마다 갱신할 필요가 없기 때문에, 갱신시간을 단축할 수 있다. 또한, 임계값에 대하여 2배 이상의 전압 인가도 가능하기 때문에, 더욱 고속으로 갱신할 수 있게 된다. 단, 한쪽 기판에 가로전계용, 세로전계용의 전극이 있기 때문에, 1화소당 2개의 박막 트랜지스터 등이 필요하게 된다.By performing the above-described driving in sequence with the control lines B2, B3, ..., dot matrix display becomes possible. The display state updated by such driving can be maintained semipermanently. In order to update this display, the control may be executed again from the control line B1. On the other hand, an example in which the present invention is applied to a so-called simple matrix liquid crystal display device is shown here, but the present invention can also be applied to an active matrix liquid crystal display device using a thin film transistor or the like. In the case of the active matrix liquid crystal display device, since it is not necessary to update every line such as the control line B1, the update time can be shortened. In addition, since the voltage can be applied twice or more with respect to the threshold value, it can be updated at a higher speed. However, since there is an electrode for a transverse electric field and a longitudinal electric field on one substrate, two thin film transistors per pixel are required.

이하, 본 발명에 따른 다른 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.Hereinafter, another embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.

1세트의 배향막의 배향처리 방향과 프리틸트각의 조합으로 정해지는 액정분자의 비틀림 방향(제1 선회방향)과, 광학활성물질(카이랄제)에 의해 유도되는 액정분자의 비틀림 방향(제2 선회방향)이 역방향이 되도록 제작된 액정층을 가지고, 예를 들어, 액정층에 물리적 작용을 부여함으로써 액정분자가 각 방향으로 비틀리는 상태(제1 선회방향에 대하여 리버스 트위스트(유니폼 트위스트) 배열상태, 제2 선회방향에 대하여 스프레이 트위스트 배열상태)를 가환적(可換的)으로 실현할 수 있는 액정소자를, 리버스 트위스트 네마틱(RTN)형 액정소자라고 한다. 제1 선회방향은, 액정층에 광학활성물질(카이랄제)을 첨가하지 않은 경우에 액정분자가 비틀리는 선회방향이다.The twist direction (first turning direction) of the liquid crystal molecules determined by the combination of the alignment treatment direction and the pretilt angle of one set of alignment films and the twist direction of the liquid crystal molecules induced by the optically active material (chiral agent) (second The liquid crystal layer manufactured so that the turning direction is reversed, and, for example, the liquid crystal molecules are twisted in each direction by imparting a physical action to the liquid crystal layer (reverse twist (uniform twist) with respect to the first turning direction). The liquid crystal element which can realize the spray twist arrangement state with respect to the 2nd turning direction in a flexible manner is called a reverse twist nematic (RTN) type liquid crystal element. The first turning direction is a turning direction in which liquid crystal molecules are twisted when no optically active substance (chiral agent) is added to the liquid crystal layer.

도 19는 실시예에 따른 액정소자(액정표시소자)의 제조방법을 나타내는 흐름도이다. 본 발명자들은 먼저 도면에 나타내는 흐름도에 따라서 복수개의 액정소자를 제작하고, 양호한 표시를 실현하는 프리틸트각의 범위에 대하여 예비적으로 고찰하였다.19 is a flowchart showing a method of manufacturing a liquid crystal element (liquid crystal display element) according to the embodiment. The present inventors first prepared a plurality of liquid crystal elements according to the flowchart shown in the drawings, and preliminarily considered a range of pretilt angles for achieving good display.

투명전극 예를 들어, ITO(indium tin oxide) 전극이 형성된 투명기판을 2장 준비한다(단계 S101). 여기서는 평행평판형 전극을 가지는 테스트 셀을 사용하고, 2장의 투명기판을 세정, 건조하였다(단계 S102).For example, two transparent substrates on which an indium tin oxide (ITO) electrode is formed are prepared (step S101). Here, a test cell having a parallel plate electrode was used, and two transparent substrates were washed and dried (step S102).

투명기판 위에 ITO 전극을 덮도록 배향막 재료를 도포한다(단계 S103). 배향막 재료의 도포는 스핀코트를 이용하여 실시하였다. 플렉소 인쇄나 잉크젯 인쇄를 사용하여도 된다. 통상은 수직배향막의 형성에 사용되는 폴리이미드 배향막 재료의 측쇄밀도를 낮추어서 배향막 재료로서 사용하였다. 배향막 재료는 배향막의 두께가 500~800Å이 되도록 도포하였다. 배향막 재료를 도포한 투명기판에 대하여 가(假)소성(단계 S104) 및 본(本)소성(단계 S105)을 실시한다. 본소성은 160℃, 180℃, 200℃, 220℃의 4가지 조건에서 실시하였다. 이렇게 하여 ITO 전극을 덮는 배향막이 형성되었다(단계 S103~S105).An alignment film material is applied onto the transparent substrate so as to cover the ITO electrode (step S103). Application of the alignment film material was carried out using spin coat. Flexo printing or inkjet printing may also be used. Usually, the side chain density of the polyimide oriented film material used for formation of a vertical alignment film was lowered, and it used as an oriented film material. The alignment film material was applied so that the thickness of the alignment film became 500 to 800 Pa. Temporary firing (step S104) and main firing (step S105) are performed on the transparent substrate coated with the alignment film material. This firing was carried out under four conditions of 160 ° C, 180 ° C, 200 ° C and 220 ° C. In this way, an alignment film covering the ITO electrode was formed (steps S103 to S105).

이어서, 러빙처리(배향처리)를 한다(단계 S106). 러빙처리는 예를 들어, 천을 감은 원통형상의 롤을 고속으로 회전시켜서 배향막 위를 스치는 공정이며, 이에 의해 기판에 접하는 액정분자를 일방향으로 나열(배향)할 수 있다. 러빙처리는 압입량을 0.4mm, 0.8mm, 1.2mm로 하는 3가지 조건에서 실시하였다. 또한, 러빙처리는 액정소자의 트위스트각이 90°가 되도록 실시하였다.Next, a rubbing process (orientation process) is performed (step S106). For example, the rubbing process is a step of rotating the rolled cylindrical roll at high speed to rub on the alignment film, whereby the liquid crystal molecules in contact with the substrate can be aligned (orientated) in one direction. The rubbing treatment was carried out under three conditions in which the indentation amount was 0.4 mm, 0.8 mm, and 1.2 mm. In addition, the rubbing process was performed so that the twist angle of the liquid crystal element might be 90 degrees.

도 20은 배향막 소성온도 및 러빙처리시의 압입량의 조합을 나타내는 표이다. 본 발명자들은 도 20에 나타내는 No.1~No.9의 9가지 조건에서 액정소자를 제작하였다.20 is a table showing a combination of an alignment film firing temperature and an indentation amount during rubbing treatment. The present inventors produced the liquid crystal element under nine conditions of No. 1 to No. 9 shown in FIG.

다시 도 19를 참조한다. 액정셀의 두께(기판사이 거리)를 일정하게 유지하기 위하여, 한쪽 투명기판면 위에 갭 조절재를 예를 들어, 건식 살포법으로 살포한다(단계 S107). 갭 조절재로는 입경 4㎛의 플라스틱 볼을 사용하였다.Reference is again made to FIG. 19. In order to keep the thickness (distance between substrates) of the liquid crystal cell constant, the gap adjusting material is sprayed onto the surface of one transparent substrate by, for example, a dry spraying method (step S107). As the gap adjusting material, a plastic ball having a particle diameter of 4 μm was used.

다른 쪽 투명기판면 위에는 시일재를 인쇄하여 메인시일 패턴을 형성한다(단계 S108). 예를 들어, 입경 4㎛의 글라스 화이버를 포함한 열경화성 시일재를 스크린 인쇄법으로 인쇄한다. 디스펜서를 사용하여 시일재를 도포할 수도 있다. 또한, 열경화성이 아닌 광경화성 시일재나 광·열병용 경화성 시일재를 사용하여도 된다.On the other transparent substrate surface, a seal material is printed to form a main seal pattern (step S108). For example, a thermosetting sealing material including a glass fiber having a particle diameter of 4 µm is printed by screen printing. The sealing material may also be applied using a dispenser. Moreover, you may use the photocurable sealing material which is not thermosetting, or the curable sealing material for light and heat bottles.

투명기판을 겹친다(단계 S109). 2장의 투명기판을 소정의 위치에서 겹쳐서 셀화하고, 프레스한 상태에서 열처리를 실시하여 시일재를 경화시킨다. 예를 들어, 핫 프레스법을 사용하여 시일재를 열경화한다. 이렇게 하여 빈 셀이 제작된다.The transparent substrates are stacked (step S109). Two transparent substrates are superimposed on a predetermined position and cellized and heat-treated in a pressed state to cure the sealing material. For example, the sealing material is thermosetted using a hot press method. In this way, an empty cell is produced.

예를 들어, 진공주입법으로 빈 셀에 네마틱 액정을 주입한다(단계 S110). 액정재료로는 가부시키가이샤 메르크 제품 ZLI2293을 사용하였다. 액정중에는 카이랄제를 첨가하였다. 카이랄제로는 가부시키가이샤 메르크 제품 CB15를 사용하였다. 카이랄제의 첨가량은 카이랄 피치를 p, 액정층의 두께(셀두께)를 d라고 하였을 때, d/p가 0.16 또는 0.25가 되도록 조정하였다.For example, the nematic liquid crystal is injected into the empty cell by the vacuum injection method (step S110). As liquid crystal material, ZLI2293 manufactured by Merck Co., Ltd. was used. Chiral agent was added to the liquid crystal. As chiral agent, Merck CB15 by the company was used. The addition amount of the chiral agent was adjusted so that d / p was 0.16 or 0.25 when the chiral pitch was p and the thickness (cell thickness) of the liquid crystal layer was d.

액정주입구를 예를 들어, 자외선(UV) 경화형 엔드시일재로 밀봉하고(단계 S111), 액정분자의 배향을 조정하기 위하여 액정의 상전이온도 이상으로 셀을 가열한다(단계 S112). 그 후, 스크라이버 장치로 투명기판에 생긴 자국에 따라 브레이킹(breaking)하여 개개의 셀로 작게 나눈다.The liquid crystal inlet is sealed with, for example, an ultraviolet (UV) curable end seal material (step S111), and the cell is heated above the phase transition temperature of the liquid crystal to adjust the orientation of the liquid crystal molecules (step S112). Thereafter, the scriber device breaks according to the marks on the transparent substrate and divides the cells into small cells.

작게 나뉜 셀에 대하여 모따기(chamfer)(단계 S113)와 세정(단계 S114)을 실시한다.A chamfer (step S113) and a cleaning (step S114) are performed for the cells divided into small sections.

마지막으로, 2장의 투명기판에서의 액정층과 반대측의 면에 편광판을 부착한다(단계 S115). 2장의 편광판은 크로스 니콜(cross nicol)로, 투과축의 방향과 러빙방향이 평행해지도록 배치하였다. 직교하도록 배치할 수도 있다. 두 투명기판의 ITO 전극 사이에는 전원을 접속하였다.Finally, the polarizing plate is attached to the surface opposite to the liquid crystal layer in the two transparent substrates (step S115). Two polarizing plates were cross nicol, and were arrange | positioned so that the direction of a transmission axis and a rubbing direction might become parallel. It may be arranged to be orthogonal. A power source was connected between the ITO electrodes of the two transparent substrates.

도 21의 (a)~(c)는 제작된 복수개의 액정소자의 외관을 나타내는 사진이다. 제작된 액정소자는 초기상태에서 스프레이 트위스트 배열상태가 된다. 두 투명기판의 ITO 전극 사이에 포화전압값 이상의 전압을 인가하면, 리버스 트위스트 배열상태로 천이한다.21 (a) to 21 (c) are photographs showing the appearance of a plurality of produced liquid crystal elements. The fabricated liquid crystal device is in a spray twist arrangement from the initial state. When a voltage equal to or higher than the saturation voltage value is applied between the ITO electrodes of the two transparent substrates, the state transitions to the reverse twist arrangement.

도 21의 (a)를 참조한다. 도 20에 나타내는 표 No. 1의 조건(소성온도 160℃, 러빙처리시의 압입량 0.8mm)에서 제작한 액정소자, 및 No. 3의 조건(소성온도 180℃, 러빙처리시의 압입량 0.8mm)에서 제작한 액정소자는, d/p를 0.16으로 한 경우에도 0.25로 한 경우에도, 리버스 트위스트 배열상태의 전압 무인가시에 도 21의 (a)에 나타내는 바와 같은 외관 즉, 비교적 어두운 검은 표시를 나타내었다. 광투과율을 측정하였더니 약 4%였다. 또한, 리버스 트위스트 배열상태의 전압 인가시에는 매우 어두운 검은 표시가 관찰되었다. 광투과율은 거의 0%까지 낮출 수 있었다. 더욱이, 스프레이 트위스트 배열상태에서의 광투과율을 측정하였더니, 전압 무인가시에 약 18%이었다. No.1 및 No.3의 조건에서 제작된 액정소자는, 리버스 트위스트 배열상태와 스프레이 트위스트 배열상태에서 외관이 크게 다른 표시를 할 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, 리버스 트위스트 배열상태에서 검은 표시, 스프레이 트위스트 배열상태에서 하얀 표시를 할 수 있다. 분광 에리프소법으로 측정하였더니, 이 액정소자들에서는 23~35°의 프리틸트각이 발현하고 있는 것을 알 수 있었다.See FIG. 21A. Table No. shown in FIG. Liquid crystal element produced under the conditions of 1 (firing temperature of 160 ° C., indentation amount of 0.8 mm at the time of rubbing treatment), and No. The liquid crystal element manufactured under the condition of 3 (firing temperature of 180 ° C. and indentation amount of 0.8 mm at the time of rubbing treatment) can be used even when no voltage is applied in the reverse twisted arrangement state even when d / p is set to 0.16 or 0.25. The appearance as shown in 21 (a), that is, a relatively dark black display was shown. The light transmittance was about 4%. In addition, very dark black marks were observed upon application of voltage in a reverse twisted arrangement. The light transmittance could be lowered to almost 0%. Furthermore, when the light transmittance in the spray twist arrangement was measured, it was about 18% when no voltage was applied. It can be seen that the liquid crystal element manufactured under the conditions of Nos. 1 and 3 can display a greatly different appearance in the reverse twisted arrangement state and the spray twisted arrangement state. In other words, black can be displayed in the reverse twist arrangement and white can be displayed in the spray twist arrangement. As a result of measurement by the spectroscopic ellipso method, it was found that the liquid crystal elements exhibited a pretilt angle of 23 to 35 degrees.

도 21의 (b)를 참조한다. 도 20에 나타내는 표의 No.2의 조건(소성온도 180℃, 러빙처리시의 압입량 0.4mm)에서 제작한 액정소자는, d/p를 0.16으로 한 경우에도 0.25로 한 경우에도 초기상태부터 어두운 표시를 나타내었다. 러빙처리시의 압입량이 작고, 프리틸트각이 높아졌기 때문에, 수직배향에 가까운 액정분자 배열상태가 된 것으로 생각된다. 전압 인가에 따라 표시의 밝기에는 큰 변화가 없으며, 인가전압의 유무 및 인가전압값에 상관없이 광투과율은 약 1% 이하였다.See FIG. 21B. The liquid crystal element produced under the condition of No. 2 in the table shown in Fig. 20 (firing temperature of 180 deg. C, 0.4 mm of indentation during rubbing treatment) was dark from the initial state even when d / p was set to 0.25. Indication was shown. Since the indentation amount at the time of rubbing process was small and the pretilt angle became high, it is thought that the liquid crystal molecule arrangement | positioning state near vertical alignment was brought. The brightness of the display did not change significantly with the application of voltage, and the light transmittance was about 1% or less regardless of the applied voltage and the applied voltage value.

도 21의 (c)를 참조한다. 도 20에 나타내는 표의 No.1~No.3의 조건 이외의 조건에서 제작한 액정소자는, d/p값이 0.16인지 0.25인지에 상관없이, 스프레이 트위스트 배열상태와 리버스 트위스트 배열상태에서 광투과율에 큰 차이가 보이지 않고, 거의 같은 표시외관을 나타내었다. 전압 무인가시의 광투과율은 두 배열상태 모두 약 25%이고, 전압 인가에 의해 두 배열상태 모두 광투과율을 약 1% 이하까지 낮출 수 있었다. 도 21의 (c)는 리버스 트위스트 배열상태에서의 전압 무인가시의 표시(수색(水色) 표시) 외관을 나타낸다. 도 20에 나타내는 표의 No.1~No.3의 조건 이외의 조건에서 제작한 액정소자의 프리틸트각을 분광 에리프소법으로 측정하였더니, 8~15°의 프리틸트각이 발현하고 있는 것을 알 수 있었다.See FIG. 21C. The liquid crystal elements produced under conditions other than the conditions of Nos. 1 to 3 in the table shown in FIG. 20 have a light transmittance in the spray twist arrangement state and the reverse twist arrangement state, regardless of whether the d / p value is 0.16 or 0.25. No big difference was observed and almost the same display appearance was shown. The light transmittance in the absence of voltage was about 25% in both arrangements, and the light transmittance was reduced to about 1% or less in both arrangements by voltage application. Fig. 21C shows the appearance of the display (color display) when no voltage is applied in the reverse twisted arrangement. When the pretilt angle of the liquid crystal element manufactured on conditions other than the conditions of No.1-No.3 of the table shown in FIG. 20 was measured by the spectroscopic eryphso method, it turns out that the pretilt angle of 8-15 degrees is expressing. Could.

본 발명자들이 많은 액정소자에 대하여 프리틸트각을 측정하였더니, 리버스 트위스트 배열상태의 전압 무인가시에 바람직하게 검은 표시가 가능한 프리틸트각의 범위는 31.5~36.2°였다. 또한, 리버스 트위스트 배열상태의 전압 무인가시에 검은 표시를 할 수 없는 최대의 프리틸트각은 17.1°였다. 더욱이, 스프레이 트위스트 배열상태의 전압 무인가시에도 검게 표시되는 프리틸트각의 최소값은 48°였다.When the present inventors measured the pretilt angle with respect to many liquid crystal elements, the range of the pretilt angle which can be displayed black preferably when the voltage of a reverse twist arrangement state is not applied was 31.5-36.2 degrees. Also, the maximum pretilt angle at which black display was not possible when no voltage was applied in the reverse twisted arrangement state was 17.1 °. Moreover, the minimum value of the pretilt angle displayed black was 48 degrees even when the voltage in the spray twist arrangement state was not applied.

이로부터, 상하기판에 부여하는 프리틸트각을 20° 이상 45° 이하, 한층 바람직하게는 31° 이상 37° 이하로 하여 RTN형 액정소자를 제작함으로써, 리버스 트위스트 배열상태의 전압 무인가시에 검은 표시, 스프레이 트위스트 배열상태의 전압 무인가시(세로전계를 부가하지 않았을 때)에 하얀 표시를 실현할 수 있다고 생각될 것이다.From this, an RTN type liquid crystal device is produced with the pretilt angle applied to the upper and lower substrates of 20 ° or more and 45 ° or less, more preferably 31 ° or more and 37 ° or less, thereby producing black display when no voltage is applied in the reverse twisted array state. It is thought that white display can be realized when no voltage is applied in the spray twist arrangement state (when no vertical electric field is added).

상술한 프리틸트각의 범위를 가지는 RTN형 액정소자에 있어서, 리버스 트위스트 배열상태의 전압 무인가시에 비교적 어두운 검은 표시가 실현되는 원리에 대해서는 완전히 해명되지 않았지만, RTN형 액정소자에는 하강시(리버스 트위스트 배열상태)의 임계값이 상승시(스프레이 트위스트 배열상태)의 임계값보다 낮아지는 성질이 있고, 특수한 조건에 의해 임계값이 0V보다 낮아졌기 때문에, 이와 같은 표시가 실현된 것으로 추측된다.In the RTN type liquid crystal device having the range of the pretilt angle described above, the principle of the relatively dark black display when the voltage in the reverse twisted arrangement state is not applied is not fully explained. However, when the RTN type liquid crystal device is dropped (reverse twist) Since the threshold value of the array state is lower than the threshold value at the time of rise (spray twist arrangement state), and the threshold value is lower than 0 V under special conditions, it is assumed that such display is realized.

또한, 일반적으로 리버스 트위스트 배열상태에서는, 기판의 배향처리에서 주어지는 프리틸트각과 카이랄제에 의해 부여되는 비틀림력에 의해, 액정층 내부에 커다란 비틀림이 발생하고, 이 비틀림에 의해 전압 무인가시에도 액정층의 두께방향의 중앙 부근의 액정분자는 기판 평면에 대하여 기울어진 상태가 될 것으로 생각되고 있다. 20° 이상이라는 높은 프리틸트각을 가지는 RTN형 액정소자에서는, 액정층의 두께방향의 중앙 부근의 액정분자의 기울기각이 매우 크고, 기판에 대하여 거의 수직하게 일어설 것으로 추측된다. 그 때문에, 전압 무인가시에도 비교적 어두운 검은 표시가 얻어진 것으로 생각된다. 한편, 일반적으로 리버스 트위스트 배열상태에서는 기판과의 경계면에서의 프리틸트각보다 벌크에서의 경사각이 높아진다. 이는 연속체 이론에 근거한 액정분자 배향 시뮬레이션에 의해서도 확인되고 있다.In general, in the reverse twisted arrangement state, a large twist occurs inside the liquid crystal layer due to the pretilt angle given by the substrate alignment process and the torsion force imparted by the chiral agent. The liquid crystal molecules near the center in the thickness direction of the layer are considered to be inclined with respect to the substrate plane. In the RTN type liquid crystal device having a high pretilt angle of 20 ° or more, the inclination angle of the liquid crystal molecules near the center in the thickness direction of the liquid crystal layer is very large, and is assumed to rise almost perpendicularly to the substrate. Therefore, it is considered that a relatively dark black display is obtained even when no voltage is applied. On the other hand, in the reverse twist arrangement, the inclination angle in bulk is higher than the pretilt angle at the interface with the substrate. This has also been confirmed by liquid crystal molecular orientation simulation based on continuum theory.

이어서 본 발명자들은 도 20에 나타내는 표의 No.1 또는 No.3의 조건을 전제로, 도 19에 나타내는 흐름도에 따라서 복수개의 액정소자를 제작하고, 리버스 트위스트 배열상태의 전압 무인가시에 실현되는 비교적 어두운 검은 표시의 유지시간이 길어지는 소성온도, 트위스트각, 셀두께(액정층의 두께)에 대하여 예비적으로 고찰하였다. 도 22의 (a)~(f)에 액정소자의 제작조건 및 관찰결과를 나타낸다.Next, the present inventors fabricate a plurality of liquid crystal elements according to the flowchart shown in FIG. 19 under the condition of No. 1 or No. 3 in the table shown in FIG. 20, and are relatively dark when the voltage is not applied in the reverse twisted arrangement state. The preliminary consideration was given to the firing temperature, twist angle, and cell thickness (thickness of the liquid crystal layer) in which the holding time of the black marks is increased. 22A to 22F show manufacturing conditions and observation results of the liquid crystal device.

도 22의 (a)는 액정소자의 제작조건을 나타내는 표이다. 먼저, ITO 전극이 형성된 투명기판을 2장 준비하였다. 여기서도, 평행평판형 전극을 가지는 테스트 셀을 사용하고, 2장의 투명기판을 세정, 건조하였다.Fig. 22A is a table showing the manufacturing conditions of the liquid crystal element. First, two transparent substrates on which ITO electrodes were formed were prepared. Here, a test cell having a parallel plate electrode was used, and two transparent substrates were washed and dried.

투명기판 위에 ITO 전극을 덮도록 배향막 재료를 도포하였다. 배향막 재료의 도포는 스핀코트를 이용하여 실시하였다. 통상은 수직배향막의 형성에 사용되는 폴리이미드 배향막 재료의 측쇄밀도를 낮추어서 배향막 재료로서 사용하였다. 배향막 재료는 배향막의 두께가 500~800Å이 되도록 도포하였다. 배향막 재료를 도포한 투명기판에 대하여 가소성 및 본소성을 실시하였다. 도 22의 (a)에 나타내는 바와 같이, 본소성은 160℃ 또는 180℃에서 실시하였다. 이렇게 하여 ITO 전극을 덮는 배향막을 형성하였다.An alignment film material was applied on the transparent substrate to cover the ITO electrode. Application of the alignment film material was carried out using spin coat. Usually, the side chain density of the polyimide oriented film material used for formation of a vertical alignment film was lowered, and it used as an oriented film material. The alignment film material was applied so that the thickness of the alignment film became 500 to 800 Pa. Plasticity and main plasticity were performed on the transparent substrate coated with the alignment film material. As shown to Fig.22 (a), main baking was implemented at 160 degreeC or 180 degreeC. In this way, an alignment film covering the ITO electrode was formed.

이어서 러빙처리를 압입량을 0.8mm로 하여 실시하였다. 러빙처리는 도 22의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상하기판 사이의 트위스트각을 80°, 90°, 100°로 하는 3가지 조건에서 실시하였다.Subsequently, the rubbing treatment was performed with an indentation amount of 0.8 mm. As shown in Fig. 22A, the rubbing treatment was performed under three conditions in which the twist angles between the upper and lower substrates were set to 80 °, 90 °, and 100 °.

한쪽 투명기판면 위에 갭 조절재를 살포하였다. 갭 조절재로는 입경 3㎛, 4㎛, 5㎛의 플라스틱 볼을 사용하고, 도 22의 (a)에 나타내는 바와 같이, 셀두께가 3㎛, 4㎛, 5㎛가 되는 복수개의 액정소자를 제작하였다. 다른 쪽 투명기판면 위에는 글라스 화이버를 포함한 열경화성 시일재를 스크린 인쇄법으로 인쇄하고, 메인시일 패턴을 형성하였다. 2장의 투명기판을 소정의 위치에서 겹치고, 열처리를 실시하여 시일재를 경화시켜서 빈 셀을 제작하였다.The gap adjusting material was sprayed on one transparent substrate surface. As the gap adjusting material, plastic balls having particle diameters of 3 μm, 4 μm, and 5 μm are used, and as shown in FIG. 22A, a plurality of liquid crystal elements having cell thicknesses of 3 μm, 4 μm, and 5 μm are used. Produced. On the other transparent substrate surface, a thermosetting sealing material including glass fibers was printed by screen printing to form a main seal pattern. Two transparent substrates were overlapped at predetermined positions, heat treated, and the sealing material was cured to produce empty cells.

진공주입법으로 빈 셀에 네마틱 액정을 주입하였다. 액정재료로는 가부시키가이샤 메르크 제품 ZLI2293을 사용하였다. 액정중에는 카이랄제를 첨가하였다. 카이랄제로는 가부시키가이샤 메르크 제품 CB15를 사용하였다. 카이랄제의 첨가량은 d/p가 0.04, 0.08, 0.125, 0.16, 0.20, 0.25, 0.33이 되도록 조정하였다.The nematic liquid crystal was injected into the empty cell by the vacuum injection method. As liquid crystal material, ZLI2293 manufactured by Merck Co., Ltd. was used. Chiral agent was added to the liquid crystal. As chiral agent, Merck CB15 by the company was used. The addition amount of a chiral agent was adjusted so that d / p might be 0.04, 0.08, 0.125, 0.16, 0.20, 0.25, 0.33.

액정주입구를 자외선 경화형 엔드시일재로 밀봉하고, 액정의 상전이온도 이상으로 셀을 가열하였다. 스크라이버 장치로 투명기판에 생긴 자국에 따라 브레이킹하여 개개의 셀로 작게 나눈다.The liquid crystal inlet was sealed with an ultraviolet curable end seal material, and the cell was heated above the phase transition temperature of the liquid crystal. With a scriber device, break according to the marks on the transparent substrate and divide into small cells.

작게 나뉜 셀에 대하여 모따기와 세정을 실시하고, 2장의 투명기판에서의 액정층과 반대측의 면에 편광판을 부착하였다. 2장의 편광판은 크로스 니콜로, 투과축의 방향과 러빙방향이 평행해지도록 배치하였다. 두 투명기판의 ITO 전극 사이에는 전원을 접속하였다. 이렇게 하여 제작된 액정소자의 ITO 전극 사이에 5V의 교류전압을 인가함으로써, 스프레이 트위스트 배열상태로부터 리버스 트위스트 배열상태(비교적 어두운 검은 표시)로 천이시킬 수 있었다.The small divided cells were chamfered and washed, and a polarizing plate was attached to the surface on the side opposite to the liquid crystal layer in the two transparent substrates. The two polarizing plates were cross nicol, and were arrange | positioned so that the direction of a transmission axis and a rubbing direction might become parallel. A power source was connected between the ITO electrodes of the two transparent substrates. By applying an AC voltage of 5 V between the ITO electrodes of the thus produced liquid crystal element, it was possible to transition from the spray twist arrangement state to the reverse twist arrangement state (relative dark black display).

도 22의 (b)는 액정재료에 대한 카이랄제의 첨가량을 바꾸었을 경우의 비교적 어두운 검은 표시(리버스 트위스트 배열상태)의 유지시간을 측정한 결과를 나타내는 표이다.FIG.22 (b) is a table which shows the result of having measured the retention time of the comparatively dark black display (reverse twist arrangement state) when the addition amount of a chiral agent to a liquid crystal material is changed.

도 22의 (a)에 나타내는 조건 A에서 제작한 액정소자와 조건 B에서 제작한 액정소자를 비교한다. 조건 A에서 제작한 액정소자에서는, d/p=0.08, 0.125, 0.16, 0.20이 되는 4가지 경우에서 스프레이 트위스트 배열상태로부터 리버스 트위스트 배열상태(비교적 검은 표시)로 천이시킨 후, 리버스 트위스트 배열상태가 그대로 수주간 이상(표에서는 '∞'로 표시) 유지되었다. 또한, d/p=0.04인 경우에는 부분적으로 원하는 동작을 하지만, 초기보다 검은 표시상태가 되는 부분이 혼재되어 있었다. 이로부터, d/p=0.04인 경우는, 표시소자로서 사용하기 위한 균일성을 얻기 위한 경계조건이라고 생각된다.The liquid crystal element produced under condition A shown in FIG. 22A and the liquid crystal element produced under condition B are compared. In the liquid crystal element manufactured under the condition A, the reverse twist arrangement after the transition from the spray twist arrangement state to the reverse twist arrangement state (relative black display) in four cases where d / p = 0.08, 0.125, 0.16, 0.20 It remained there for more than a few weeks (marked as '∞' in the table). In the case of d / p = 0.04, the desired operation is partially performed, but the parts which become blacker than the initial state are mixed. From this, it is considered that d / p = 0.04 is a boundary condition for obtaining uniformity for use as a display element.

한편, 조건 B에서 제작한 액정소자는, d/p=0.08과 0.125가 되는 경우에 리버스 트위스트 배열상태가 수주간 이상 유지되었다. 조건 B에서도 조건 A와 마찬가지로, d/p=0.04인 경우에 초기보다 검은 표시상태가 되는 부분이 혼재되어 있었다.On the other hand, in the liquid crystal element produced under condition B, the reverse twist arrangement was maintained for several weeks or more when d / p = 0.08 and 0.125. In the condition B, similarly to the condition A, when the d / p = 0.04, the parts which become blacker than the initial state were mixed.

이로부터, 소성온도를 180℃로 하여 액정소자를 제작하는 것보다 160℃로 하여 제작하는 편이 리버스 트위스트 배열상태를 안정화시키기 위한 즉, 리버스 트위스트 배열상태와 스프레이 트위스트 배열상태의 쌍안정성을 얻기 위한 d/p 마진이 넓은 것을 알 수 있다. 한편, 도 22의 (c)는 조건 A, d/p=0.125에서 제작한 액정소자에서 유지된 리버스 트위스트 배열상태에서의 표시외관을 나타낸다. 소성온도를 적어도 160℃ 이상 180℃ 이하로 하여 액정소자를 제작함으로써, 리버스 트위스트 배열상태에서의 전압 무인가시의 검은 표시를 장시간 유지할 수 있다.From this, the fabrication temperature is set to 160 ° C rather than the liquid crystal element at 180 ° C to stabilize the reverse twist arrangement, that is, to obtain the bistable stability of the reverse twist arrangement and the spray twist arrangement. It can be seen that the / p margin is wide. On the other hand, Fig. 22C shows the appearance of the display in the reverse twisted arrangement state held in the liquid crystal element manufactured under the condition A, d / p = 0.125. By manufacturing a liquid crystal element at a firing temperature of at least 160 ° C or more and 180 ° C or less, it is possible to maintain a black display when no voltage is applied in a reverse twist arrangement for a long time.

이어서, 조건 A, C, D에서 제작한 액정소자를 비교한다. 조건 C에서 제작한 액정소자는 모든 d/p에서 리버스 트위스트 배열상태가 장시간 유지되는 경우가 없었다. 트위스트각을 80°로 하여 액정소자를 제작하였을 경우, 두 배열상태의 쌍안정성을 얻기 어려운 것을 알 수 있다.Next, the liquid crystal elements produced under conditions A, C, and D are compared. In the liquid crystal device manufactured under the condition C, the reverse twist arrangement was not maintained for a long time at all d / p. When a liquid crystal device is manufactured with a twist angle of 80 °, it can be seen that bistable stability of two array states is difficult to obtain.

한편, 조건 A에서 제작한 액정소자와 조건 D에서 제작한 액정소자는 유지시간에 큰 차이가 인정되지 않았다. 단, 조건 D의 경우, d/p=0.125에서 제작한 액정소자에서 도 21의 (b)에 사진을 나타낸 예와 같이, 초기상태부터 어두운 표시를 나타내었다. 또한, d/p=0.25 및 0.33일 때의 유지시간이 조건 A의 경우보다 약간 짧았다. 이로부터 트위스트각을 적어도 90° 이상 100° 이하로 하여 액정소자를 제작함으로써, 리버스 트위스트 배열상태에서의 전압 무인가시의 검은 표시를 장시간 유지할 수 있는 것, 및 트위스트각을 100°로 하여 액정소자를 제작하는 것보다 90°로 하여 제작하는 편이 리버스 트위스트 배열상태와 스프레이 트위스트 배열상태의 쌍안정성을 약간 얻기 쉽다는 것을 알 수 있다.On the other hand, the liquid crystal element produced under the condition A and the liquid crystal element produced under the condition D did not show a large difference in the holding time. However, in the case of condition D, as shown in the example shown in FIG. 21B in the liquid crystal device manufactured at d / p = 0.125, dark display was shown from the initial state. In addition, the holding time at d / p = 0.25 and 0.33 was slightly shorter than that in the condition A. From this, a liquid crystal device is manufactured with a twist angle of at least 90 ° and 100 ° or less, so that a black display can be maintained for a long time when no voltage is applied in a reverse twist arrangement state, and the liquid crystal device has a twist angle of 100 °. It can be seen that the bi-stability between the reverse twisted arrangement and the spray twisted arrangement is slightly easier to produce at 90 ° than the fabrication.

이어서, 셀두께를 기준으로 비교한다. 셀두께가 3㎛로 얇은 경우(조건 E), d/p의 값에 의해 유지성에 명료한 차는 없고, 모든 d/p에서 리버스 트위스트 배열상태가 수주간 이상 유지되었다. 도 22의 (d)에 조건 E, d/p=0.125에서 제작된 액정소자의 표시외관을 나타낸다. 단, 조건 E에서는, d/p의 값이 0.20, 0.25로 클 때, 전압을 인가하지 않았음에도 불구하고 리버스 트위스트 배열상태가 점차 전극 밖의 영역으로 퍼지는 현상이 보였다. 도 22의 (e)에 그 모습을 나타낸다. 리버스 트위스트 배열상태가 전극 밖의 영역으로 퍼지면, 그 부분의 제어가 어려워지기 때문에 주의를 요한다.Next, comparison is made based on the cell thickness. When the cell thickness was as thin as 3 µm (Condition E), there was no clear difference in retainability by the value of d / p, and the reverse twist arrangement was maintained for several weeks or more at all d / p. 22D shows the display appearance of the liquid crystal element manufactured under condition E and d / p = 0.125. However, under condition E, when the value of d / p was 0.20, 0.25, the phenomenon that the reverse twist arrangement gradually spreaded out to the region outside the electrode despite the fact that no voltage was applied. Its state is shown in Fig. 22E. If the reverse twist arrangement spreads to an area outside the electrode, it is difficult to control the portion, so attention is required.

셀두께가 5㎛로 두꺼운 경우(조건 F)에는, 조건 A나 조건 E와 비교하여 유지시간이 긴 d/p의 범위가 좁고, d/p=0.16으로 제작한 액정소자만 리버스 트위스트 배열상태가 수주간 이상 유지되었다. 도 22의 (f)에 그 액정소자의 표시 외관을 나타낸다. 본 발명자들의 관찰 결과, 셀두께가 두꺼운 경우나(조건 F) 얇은 경우에도(조건 E), 조건 A에서 제작한 액정소자와 마찬가지로, 리버스 트위스트 배열상태의 전압 무인가시에 비교적 어두운 검은 표시가 얻어졌다. 이로부터 액정소자의 셀두께에 다소 얼룩이 있었다고 하여도, 예를 들어, 콘트라스트비가 높은 쌍안정성 표시가 가능한 것을 알 수 있다. 도 22의 (b)의 표에 결과를 나타내는 관찰로부터, 셀두께를 적어도 3㎛ 이상 5㎛ 이하로 하여 액정소자를 제작함으로써, 리버스 트위스트 배열상태에서의 전압 무인가시의 검은 표시를 장시간 유지할 수 있는 것이 확인되었다.When the cell thickness is 5 占 퐉 thick (Condition F), the range of d / p having a longer holding time compared to Condition A or E is narrow, and only the liquid crystal element manufactured with d / p = 0.16 has a reverse twist arrangement. It lasted more than a few weeks. Fig. 22 (f) shows a display appearance of the liquid crystal element. As a result of the observations of the present inventors, even when the cell thickness is thick (condition F) or thin (condition E), similarly to the liquid crystal element fabricated in condition A, a relatively dark black display was obtained when no voltage was applied in the reverse twisted arrangement state. . This shows that even if the cell thickness of the liquid crystal element is somewhat uneven, for example, bistable display having a high contrast ratio is possible. From the observations showing the results in the table of Fig. 22B, by producing a liquid crystal element with a cell thickness of at least 3 μm or more and 5 μm or less, it is possible to maintain a black display in the absence of voltage in a reverse twist arrangement for a long time. It was confirmed.

d/p는, 다른 조건과도 상관이 있겠지만, 예를 들어, 조건 A, D 및 E에서 제작한 액정소자의 검은 표시 유지시간으로부터, 0.04를 넘고, 0.25 미만으로 하는 것이 바람직하다고 생각할 수 있을 것이다.Although d / p may be correlated with other conditions, for example, it may be considered that it is preferable to set it to more than 0.04 and less than 0.25 from the black display holding time of the liquid crystal elements produced under conditions A, D and E. .

본 발명자들은 이상의 예비적 고찰에 입각하여, 실시예에 따른 액정소자를 제작하였다.The present inventors produced the liquid crystal element which concerns on an Example based on the above preliminary consideration.

도 23은 실시예에 따른 액정소자의 1화소 안의 개략적인 단면도이다.23 is a schematic cross-sectional view in one pixel of the liquid crystal element according to the embodiment.

실시예에 따른 액정소자는, 서로 평행하게 대향배치된 상측기판(110a), 하측기판(110b), 및 두 기판(110a, 110b) 사이에 끼워진 트위스트 네마틱 액정층(115)을 포함하여 구성된다.The liquid crystal device according to the embodiment includes an upper substrate 110a, a lower substrate 110b, and a twisted nematic liquid crystal layer 115 sandwiched between the two substrates 110a and 110b, which are disposed to face each other in parallel. .

상측기판(110a)은, 상측투명기판(111a), 상측투명기판(111a) 위에 형성된 상측전극(112a), 및 상측전극(112a) 위에 형성된 상측배향막(114a)을 포함한다. 하측기판(110b)은, 하측투명기판(111b), 하측투명기판(111b) 위에 형성된 하측전극(112b), 하측전극(112b) 위에 형성된 절연막(113), 절연막(113) 위에 형성된 제1, 제2 빗살전극(112c, 112d), 및 제1, 제2 빗살전극(112c, 112d)을 덮도록 절연막(113) 위에 형성된 하측배향막(114b)을 포함한다. 한편, 상측전극(112a)이 '제1 전극', 하측전극(112b)이 '제2 전극', 제1 빗살전극(112c)이 '제3 전극', 제2 빗살전극(112d)이 '제4 전극'에 상당한다.The upper substrate 110a includes an upper transparent substrate 111a, an upper electrode 112a formed on the upper transparent substrate 111a, and an upper alignment layer 114a formed on the upper electrode 112a. The lower substrate 110b includes the lower transparent substrate 111b, the lower electrode 112b formed on the lower transparent substrate 111b, the insulating film 113 formed on the lower electrode 112b, and the first and second insulating films 113 formed on the lower substrate 112b. And the lower alignment film 114b formed on the insulating film 113 to cover the second comb electrodes 112c and 112d and the first and second comb electrodes 112c and 112d. Meanwhile, the upper electrode 112a is the first electrode, the lower electrode 112b is the second electrode, the first comb electrode 112c is the third electrode, and the second comb electrode 112d is the first electrode. It corresponds to four electrodes'.

상측, 하측투명기판(111a, 111b)은 예를 들어, 글라스로 형성된다. 상측, 하측전극(112a, 112b) 및 제1, 제2 빗살전극(112c, 112d)은 예를 들어, ITO 등의 투명도전재료로 형성된다. 제1, 제2 빗살전극(112c, 112d)은 각각 복수개의 빗살부분을 구비하는 빗살전극이다. 제1, 제2 빗살전극(112c, 112d)의 빗살부분은 도 23의 좌우방향에 따라서 서로 다르게 배치되어 있다.The upper and lower transparent substrates 111a and 111b are formed of glass, for example. The upper and lower electrodes 112a and 112b and the first and second comb electrodes 112c and 112d are formed of, for example, a transparent conductive material such as ITO. The first and second comb electrodes 112c and 112d are comb electrodes each having a plurality of comb portions. Comb portions of the first and second comb electrodes 112c and 112d are arranged differently along the left and right directions of FIG. 23.

액정층(115)은 상측기판(110a)의 상측배향막(114a)과 하측기판(110b)의 하측배향막(114b) 사이에 배치된다.The liquid crystal layer 115 is disposed between the upper alignment layer 114a of the upper substrate 110a and the lower alignment layer 114b of the lower substrate 110b.

상측배향막(114a) 및 하측배향막(114b)에는 러빙에 의해 배향처리가 실시되어 있다. 상측배향막(114a)과 하측배향막(114b)의 배향처리방향은, 상측기판(110a) 및 하측기판(110b)의 법선방향에서 보았을 때, 서로 직교하고 있다. 상측배향막(114a)의 러빙방향을 제1 방향, 하측배향막(114b)의 러빙방향을 제2 방향이라고 하면, 제2 방향은 상측기판(110a)의 법선방향에서 보아 제1 방향을 기준으로 반시계 방향으로 90°를 이루는 방향이다. 상측기판(110a) 및 하측기판(110b)의 배향처리방향과 프리틸트각의 조합으로 규정되는 액정층(115)의 액정분자의 배열상태는, 상측기판(110a)의 법선방향에서 보아, 오른쪽으로 90° 비틀어지는 유니폼 트위스트(리버스 트위스트) 배열이 된다.The upper alignment film 114a and the lower alignment film 114b are subjected to an alignment process by rubbing. The orientation processing directions of the upper alignment film 114a and the lower alignment film 114b are orthogonal to each other when viewed from the normal direction of the upper substrate 110a and the lower substrate 110b. If the rubbing direction of the upper alignment layer 114a is referred to as the first direction and the rubbing direction of the lower alignment layer 114b is referred to as the second direction, the second direction is counterclockwise with respect to the first direction as viewed from the normal direction of the upper substrate 110a. 90 degrees in the direction. The arrangement state of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 115, which is defined by the combination of the orientation processing direction of the upper substrate 110a and the lower substrate 110b and the pretilt angle, is viewed from the normal direction of the upper substrate 110a to the right. A 90 ° twisted uniform twist (reverse twist) arrangement.

액정층(115)을 형성하는 액정재료에는 카이랄제가 첨가되어 있다. 카이랄제의 영향력을 근거로 발생하는 액정분자의 배열상태는, 상측기판(110a)의 법선방향에서 보아, 상측기판(110a)으로부터 하측기판(110b)을 향하는 방향에 따라서 좌측 비틀림 방향으로 비틀리는 스프레이 트위스트 배열이 된다.The chiral agent is added to the liquid crystal material forming the liquid crystal layer 115. The arrangement state of the liquid crystal molecules generated based on the influence of the chiral agent is distorted in the left torsion direction according to the direction from the upper substrate 110a to the lower substrate 110b as seen from the normal direction of the upper substrate 110a. It becomes a spray twist arrangement.

액정 셀 완성상태에서의 액정분자의 비틀림 방향은, 카이랄제에 의한 비틀림 방향과 같은 방향인 좌측 비틀림(스프레이 트위스트 배열)이었다.The twist direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell completion state was the left twist (spray twist arrangement) which is the same direction as the twist direction by the chiral agent.

전원(120)이 상측, 하측전극(112a, 112b) 및 제1, 제2 빗살전극(112c, 112d)에 전기적으로 접속되어 있다. 전원(120)에 의해 전극(112a~112d)에 전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 두 전극(112a, 112b) 사이에 임계값 전압 이상의 교류전압을 인가함으로써, 액정분자의 배열상태를 스프레이 트위스트 배열에서 유니폼 트위스트(리버스 트위스트) 배열로 전이시킬 수 있다.The power supply 120 is electrically connected to the upper and lower electrodes 112a and 112b and the first and second comb electrodes 112c and 112d. A voltage may be applied to the electrodes 112a to 112d by the power supply 120. For example, by applying an alternating voltage of at least a threshold voltage between the two electrodes 112a and 112b, the arrangement state of the liquid crystal molecules can be transferred from the spray twist arrangement to the uniform twist (reverse twist) arrangement.

상측기판(110a), 하측기판(110b)에서의 액정층(115)과 반대측 면에는, 각각 상측편광판(116a), 하측편광판(116b)이 배치된다. 두 편광판(116a, 116b)은 크로스 니콜로, 광투과축이 상측기판(110a) 및 하측기판(110b)의 러빙방향과 평행해지도록 배치된다. 실시예에 따른 액정소자는 노멀리 화이트(normally white)형 액정소자이다.The upper polarizing plate 116a and the lower polarizing plate 116b are disposed on the surface opposite to the liquid crystal layer 115 on the upper substrate 110a and the lower substrate 110b, respectively. The two polarizing plates 116a and 116b are cross nicol so that the light transmission axis is parallel to the rubbing direction of the upper substrate 110a and the lower substrate 110b. The liquid crystal device according to the embodiment is a normally white liquid crystal device.

도 24 내지 도 28을 참조하여, 실시예에 따른 액정소자의 구성 및 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.24 to 28, a configuration and a manufacturing method of the liquid crystal device according to the embodiment will be described in detail.

도 24는 상측투명기판(111a) 위에 형성되는 ITO막의 패턴을 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 24에 나타내는 ITO막으로 예를 들어, 화소전극(각 화소에서 상측전극(112a)을 형성하는 전극) 및 그 화소전극의 추출전극이 형성된다.24 is a schematic plan view showing a pattern of an ITO film formed on the upper transparent substrate 111a. As the ITO film shown in FIG. 24, for example, a pixel electrode (an electrode forming the upper electrode 112a in each pixel) and an extraction electrode of the pixel electrode are formed.

ITO막 패턴은 예를 들어, 도 24의 좌우방향으로 ITO막이 스트라이프 형상으로 뻗도록 형성된다. 도 24에서는 화소전극을 구성하는 ITO막에 112A1~112A10의 부호를 사용하여 나타내었다.For example, the ITO film pattern is formed such that the ITO film extends in a stripe shape in the left and right directions in FIG. 24. In FIG. 24, reference numerals 112A 1 to 112A 10 are used for the ITO film constituting the pixel electrode.

ITO막의 패터닝은 ITO 부착 글라스 기판을 세정한 후, 포토리소 공정을 이용하여 실시하였다. ITO의 에칭은 제2 염화철을 이용한 습식 에칭으로 실시하였다. 레이저 빔을 조사하여 ITO막을 제거함으로써 패터닝하여도 된다.Patterning of the ITO film | membrane was performed using the photolithographic process after washing the glass substrate with ITO. ITO was etched by wet etching with ferric chloride. You may pattern by irradiating a laser beam and removing an ITO film | membrane.

도 25는 하측투명기판(111b) 위에 형성되는 ITO막의 패턴을 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 25에 나타내는 ITO막으로 예를 들어, 화소전극(각 화소에서 하측전극(112b)을 형성하는 전극) 및 그 화소전극의 추출전극이 형성된다.25 is a schematic plan view showing a pattern of an ITO film formed on the lower transparent substrate 111b. As the ITO film shown in FIG. 25, for example, a pixel electrode (an electrode forming the lower electrode 112b in each pixel) and an extraction electrode of the pixel electrode are formed.

ITO막 패턴은 예를 들어, 도 25의 상하방향으로 ITO막이 스트라이프 형상으로 뻗도록 형성된다. 도 25에서는 화소전극을 구성하는 ITO막의 일부에 112B1~112B9의 부호를 사용하여 나타내었다. 한편, 도 25의 상하방향과 도 24의 좌우방향은 서로 직교하는 방향이다.For example, the ITO film pattern is formed such that the ITO film extends in a stripe shape in the vertical direction in FIG. 25. In Figure 25 is shown with a sign of a part 112B 1 ~ 112B 9 ITO film constituting the pixel electrode. In addition, the up-down direction of FIG. 25 and the left-right direction of FIG. 24 are directions orthogonal to each other.

ITO막의 패터닝은 도 24를 참조하여 설명한 ITO막 패턴의 형성방법과 같은 방법으로 실시할 수 있다.The patterning of the ITO film can be performed by the same method as the method for forming the ITO film pattern described with reference to FIG. 24.

ITO막을 패터닝한 후, ITO막 위를 포함하는 하측투명기판(111b) 위에 절연막(113)을 형성한다. 절연막(113)은 예를 들어 추출전극(112BT1~112BT9) 부분(단자부분)에는 형성하지 않는다. 도 25에서는 절연막(113)을 형성하지 않는 영역을 사선으로 나타내었다. 절연막(113)은, 추출전극 부분 등에 레지스트를 형성하고, 절연막 형성후에 리프트 오프로 레지스트를 제거하는 방법, 메탈 마스크로 추출전극 부분 등을 덮은 상태에서 스퍼터에 의해 형성하는 방법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 절연막(113)은 유기절연막이나 SiO2, SiNx 등의 무기절연막으로 할 수 있다. 그 조합들로 형성하여도 된다. 실시예에서는 아크릴계 유기절연막과 SiO2의 적층막을 절연막(113)으로서 사용하였다.After the ITO film is patterned, the insulating film 113 is formed on the lower transparent substrate 111b including the ITO film. The insulating film 113 is not formed in, for example, a portion (terminal portion) of the extraction electrodes 112BT 1 to 112BT 9 . In FIG. 25, regions where the insulating film 113 is not formed are shown by diagonal lines. The insulating film 113 can be formed by forming a resist on a portion of the extraction electrode or the like, removing the resist by lift-off after the formation of the insulating film, or by forming a sputter with a metal mask covering the portion of the extraction electrode. . The insulating film 113 may be an organic insulating film or an inorganic insulating film such as SiO 2 or SiN x . It may be formed by combinations thereof. In the embodiment, an acrylic organic insulating film and a laminated film of SiO 2 were used as the insulating film 113.

실시예에서는 먼저, 추출전극 부분 등에 내열성 필름(폴리이미드 테이프)을 붙이고, 막두께 1㎛로 유기절연막을 스핀코트(2000rpm으로 30초간 스핀)하였다. 이어서, 유기절연막이 스핀코트된 하측투명기판(111b)을 클린오븐으로 220℃에서 1시간 소성하고, 그 후 내열성 필름을 붙인 채로 하측투명기판(111b)을 80℃로 가열하며, SiO2막을 스퍼터법(교류방전)에 의해 두께 1000Å로 형성하였다. SiO2막은 진공증착법, 이온빔법, CVD법 등을 사용하여 형성할 수도 있다.In the embodiment, first, a heat resistant film (polyimide tape) was attached to the extraction electrode portion, and the organic insulating film was spin-coated (spinned at 2000 rpm for 30 seconds) with a film thickness of 1 m. Subsequently, the lower transparent substrate 111b spin-coated with the organic insulating film was baked at 220 ° C. for 1 hour with a clean oven, and then the lower transparent substrate 111b was heated to 80 ° C. with the heat resistant film attached thereto, and the SiO 2 film was sputtered. It formed by thickness (1000 micrometers) by the method (AC discharge). The SiO 2 film may be formed using a vacuum deposition method, an ion beam method, a CVD method, or the like.

여기서, 내열성 필름을 벗기면, 내열성 필름의 부착 부분에 대하여 유기절연막 및 SiO2막을 제거할 수 있었다. 이어서, SiO2막의 절연성과 투명성을 향상시키기 위하여, 하측투명기판(111b)을 클린오븐으로 220℃에서 1시간 소성하였다.Here, when the heat resistant film was peeled off, the organic insulating film and the SiO 2 film could be removed from the attachment portion of the heat resistant film. Subsequently, in order to improve the insulation and transparency of the SiO 2 film, the lower transparent substrate 111b was baked in a clean oven at 220 ° C. for 1 hour.

SiO2막의 형성은 필수는 아니지만, SiO2막을 형성함으로써 절연막(113)의 절연성을 향상시킬 수 있다. 또한, 절연막(113) 위에 형성하는 제1, 제2 빗살전극(112c, 112d)의 밀착성 및 패터닝성을 향상시킬 수 있다.Although the formation of the SiO 2 film is not essential, the insulating property of the insulating film 113 can be improved by forming the SiO 2 film. In addition, the adhesion and patterning properties of the first and second comb electrodes 112c and 112d formed on the insulating film 113 can be improved.

유기절연막을 형성하지 않고, 절연막(113)을 SiO2막만으로 구성하여도 된다. SiO2막은 다공질이 되기 쉽기 때문에, 이 경우에는 SiO2막의 두께를 4000~8000Å로 하는 것이 바람직하다. SiO2막과 SiNX막의 적층으로 이루어지는 무기절연막(113)으로 할 수도 있다.The insulating film 113 may be composed of only SiO 2 film without forming an organic insulating film. Since the SiO 2 film tends to be porous, in this case, the thickness of the SiO 2 film is preferably 4000 to 8000 Pa. The inorganic insulating film 113 formed of a stack of a SiO 2 film and a SiN X film may be used.

절연막(113) 위에 ITO막을 형성하였다. ITO막은 하측투명기판(111b)을 100℃로 가열하고, 스퍼터법(교류방전)에 의해 기판 전체면에 형성하였다. 막두께는 약 1200Å로 하였다. ITO막은 진공증착법, 이온빔법, CVD법 등을 이용하여 형성할 수도 있다. 이 ITO막을 포토리소 공정으로 패터닝하고, 제1 빗살전극(112c), 제2 빗살전극(112d) 및 이 전극(112c, 112d)들의 추출전극을 형성하였다.An ITO film was formed over the insulating film 113. The ITO film was formed on the entire substrate by heating the lower transparent substrate 111b to 100 ° C. by sputtering (alternative discharge). The film thickness was about 1200 kPa. The ITO film may be formed using a vacuum deposition method, an ion beam method, a CVD method, or the like. The ITO film was patterned by a photolithography process to form a first comb electrode 112c, a second comb electrode 112d and extraction electrodes of the electrodes 112c and 112d.

도 26은 ITO막의 에칭에 사용하는 포토마스크를 나타내는 개략적인 평면도이다. 포토마스크는 제1 빗살전극(112c) 대응부분, 제2 빗살전극(112d) 대응부분, 제1 빗살전극(112c)의 추출전극 대응부분, 제2 빗살전극(112d)의 추출전극 대응부분 및 하측전극(112b)의 추출전극 대응부분을 포함한다. 에칭시에 각 대응부분으로 덮힌 ITO막으로 전극이 형성된다. 한편, 본 발명자들은, 빗살전극의 빗살부분의 전극폭을 20㎛, 30㎛로 하고, 2개의 빗살전극의 빗살부분을 번갈아 배치하였을 때의 전극 간격을 20㎛, 30㎛, 50㎛, 100㎛, 200㎛로 하는 복수개의 전극패턴으로, 제1 빗살전극(112c) 및 제2 빗살전극(112d)을 제작하였다.Fig. 26 is a schematic plan view showing a photomask used for etching an ITO film. The photomask includes a portion corresponding to the first comb electrode 112c, a portion corresponding to the second comb electrode 112d, a portion corresponding to the extraction electrode of the first comb electrode 112c, a portion corresponding to the extraction electrode of the second comb electrode 112d, and a lower side. And an extracting electrode corresponding portion of the electrode 112b. At the time of etching, an electrode is formed of an ITO film covered with each corresponding portion. On the other hand, the present inventors set the electrode width of the comb portion of the comb electrode to 20 µm and 30 µm, and the electrode spacing when alternating the comb portions of the two comb electrodes were 20 µm, 30 µm, 50 µm, 100 µm. The first comb electrode 112c and the second comb electrode 112d were produced using a plurality of electrode patterns having a thickness of 200 µm.

이상과 같은 공정을 거쳐서 전극부착 기판을 2장 준비하였다(도 19의 단계 S101). 2장의 전극부착 기판을 세정하고 건조한다(단계 S102). 물세정의 경우, 순수세정을 한다. 세제를 사용하여 실시하여도 된다. 브러시 세정, 스프레이 세정 중 어느 것으로나 세정할 수 있다. 그 후 물기를 빼고, 건조시킨다. 물세정 이외의 방법으로서 UV세정, IR건조를 실시할 수 있다.Two board | substrates with electrode were prepared through the above process (step S101 of FIG. 19). Two substrates with electrodes are washed and dried (step S102). In the case of water washing, pure cleaning should be performed. You may carry out using a detergent. Any of brush cleaning and spray cleaning can be cleaned. The water is then drained and dried. As a method other than water washing, UV washing and IR drying can be performed.

2장의 전극부착 기판 위에 ITO 전극을 덮도록 배향막 재료를 도포하였다(단계 S103). 배향막 재료의 도포는 스핀코트를 이용하여 실시하였다. 플렉소 인쇄나 잉크젯 인쇄를 사용하여 실시하여도 된다. 통상은 수직배향막의 형성에 사용되는 폴리이미드 배향막 재료의 측쇄밀도를 낮추어서 배향막 재료로서 사용하였다. 배향막 재료는 배향막의 두께가 500~800Å이 되도록 도포하였다. 배향막 재료를 도포한 전극부착 기판에 대하여 가소성(단계 S104) 및 본소성(단계 S105)을 실시하였다. 본소성은 160℃에서 1시간 실시하였다. 160℃ 이상 180℃ 이하의 온도에서 실시하여도 된다. 이렇게 하여 ITO 전극을 덮는 배향막을 형성하였다(단계 S103~ S105).An alignment film material was applied onto the two electrode substrates to cover the ITO electrode (step S103). Application of the alignment film material was carried out using spin coat. You may implement using flexographic printing or inkjet printing. Usually, the side chain density of the polyimide oriented film material used for formation of a vertical alignment film was lowered, and it used as an oriented film material. The alignment film material was applied so that the thickness of the alignment film became 500 to 800 Pa. The plasticity (step S104) and the main baking (step S105) were performed with respect to the substrate with an electrode coated with the alignment film material. This firing was carried out at 160 ° C. for 1 hour. You may carry out at the temperature of 160 degreeC or more and 180 degrees C or less. In this way, an alignment film covering the ITO electrode was formed (steps S103 to S105).

도 27은 하측기판(110b)에 형성되는 하측배향막(114b)의 형성영역의 일부를 나타내는 개략적인 평면도이다. 하측배향막(114b)은 예를 들어, 제1, 제2 빗살전극(112c, 112d)이 배치되고, 화소가 구분되는 영역에 형성된다. 도 27에는 하측배향막(114b)의 형성영역으로서 좌측 위쪽 부분만을 나타내었는데, 그 밖의 빗살전극(112c, 112d) 배치영역도 마찬가지이다.FIG. 27 is a schematic plan view showing a part of the formation region of the lower alignment layer 114b formed on the lower substrate 110b. For example, the lower alignment layer 114b includes first and second comb electrodes 112c and 112d and is formed in a region where pixels are divided. In FIG. 27, only the upper left portion is shown as the formation region of the lower alignment film 114b. The same applies to the other comb electrodes 112c and 112d arrangement areas.

이어서, 러빙처리(배향처리)를 하였다(단계 S106). 러빙처리는 압입량을 0.8mm로 하여 실시하였다. 또한, 액정소자의 트위스트각이 90°가 되도록 실시하였다.Next, a rubbing process (orientation process) was performed (step S106). The rubbing treatment was carried out with an indentation amount of 0.8 mm. Moreover, it implemented so that the twist angle of a liquid crystal element might be 90 degrees.

셀두께를 4㎛로 하기 위하여, 한쪽 기판면 위에 입경 4㎛의 갭 조절재를 살포하였다(단계 S107). 셀두께를 3㎛ 이상 5㎛ 이하로 하기 위하여, 입경 3㎛ 이상 5㎛ 이하의 갭 조절재를 살포하는 것도 가능하다. 다른 쪽 기판면 위에는 시일재를 인쇄하여 메인시일 패턴을 형성하였다(단계 S108). 2장의 기판을 소정의 위치에서 겹쳐서(단계 S109), 시일재를 경화시켰다.In order to make the cell thickness 4 micrometers, the gap regulator of 4 micrometers of particle diameters was spread | dispersed on one board | substrate surface (step S107). In order to make the cell thickness into 3 micrometers or more and 5 micrometers or less, it is also possible to spread | disperse a gap control material with a particle diameter of 3 micrometers or more and 5 micrometers or less. On the other substrate surface, a sealing material was printed to form a main seal pattern (step S108). Two board | substrates were overlapped at the predetermined position (step S109), and the sealing material was hardened.

2장의 기판을 겹치는 것은, 액정분자의 배열이 상측기판 법선방향에서 보아 오른쪽으로 90° 비틀리는 유니폼 트위스트(리버스 트위스트) 배열이 되도록, 상측배향막(114a)의 러빙방향을 제1 방향, 하측배향막(114b)의 러빙방향을 제2 방향이라고 하였을 때, 제2 방향이 상측기판(110a)의 법선방향에서 보아 제1 방향을 기준으로 반시계 방향으로 90°를 이루는 방향이 되도록 하였다. 한편, 트위스트각은 90° 이상 100° 이하로 할 수 있다.The two substrates are stacked in a rubbing direction of the upper alignment layer 114a in the first direction and the lower alignment layer so that the alignment of the liquid crystal molecules becomes a uniform twist (reverse twist) array twisted 90 degrees to the right as viewed from the upper substrate normal direction. When the rubbing direction of 114b) was referred to as the second direction, the second direction was set to be 90 ° counterclockwise with respect to the first direction as viewed from the normal direction of the upper substrate 110a. In addition, a twist angle can be 90 degrees or more and 100 degrees or less.

진공주입법으로 네마틱 액정을 주입하였다(단계 S110). 액정재료로는 가부시키가이샤 메르크 제품 ZLI2293을 사용하였다. 액정중에는 카이랄제를 첨가하였다. 카이랄제로는 가부시키가이샤 메르크 제품 CB15를 사용하였다. 카이랄제의 첨가량은 카이랄 피치를 p, 액정층의 두께를 d라고 하였을 때, d/p가 0.16이 되도록 조정하였다. 0.04를 넘고 0.25 미만으로 할 수 있다.The nematic liquid crystal was injected by vacuum injection (step S110). As liquid crystal material, ZLI2293 manufactured by Merck Co., Ltd. was used. Chiral agent was added to the liquid crystal. As chiral agent, Merck CB15 by the company was used. The addition amount of the chiral agent was adjusted so that d / p was 0.16 when p was the chiral pitch and the thickness of the liquid crystal layer was d. It may be more than 0.04 and less than 0.25.

액정주입구를 자외선 경화형 엔드시일재로 밀봉하고(단계 S111), 액정분자의 배향을 조정하기 위하여, 액정의 상전이온도 이상으로 셀을 가열하였다(단계 S112). 그 후, 스크라이버 장치로 투명기판에 생긴 자국에 따라 브레이킹하여 개개의 셀로 작게 나눈다. 작게 나뉜 셀에 대하여 모따기(단계 S113)와 세정(단계 S114)을 실시하였다.The liquid crystal inlet was sealed with an ultraviolet curable end seal material (step S111), and the cell was heated above the phase transition temperature of the liquid crystal to adjust the orientation of the liquid crystal molecules (step S112). Thereafter, the scriber device breaks according to the marks on the transparent substrate and divides the cells into small cells. Chamfering (step S113) and washing | cleaning (step S114) were performed about the cell divided | segmented small.

마지막으로, 2장의 기판에서의 액정층과 반대측의 면에 편광판을 부착하였다(단계 S115). 2장의 편광판은 크로스 니콜로, 투과축의 방향과 러빙방향이 평행해지도록 배치하였다. 직교하도록 배치할 수도 있다. 두 기판의 ITO 전극(상측, 하측전극(112a, 112b)) 및 제1, 제2 빗살전극(112c, 112d)) 사이에는 전원을 접속하였다.Finally, the polarizing plate was affixed on the surface opposite to the liquid crystal layer in two board | substrates (step S115). The two polarizing plates were cross nicol, and were arrange | positioned so that the direction of a transmission axis and a rubbing direction might become parallel. It may be arranged to be orthogonal. A power source was connected between the ITO electrodes (upper and lower electrodes 112a and 112b) and the first and second comb electrodes 112c and 112d of the two substrates.

도 28은 실시예에 따른 액정소자의 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다. 도 28에는 도 24 내지 도 27에 나타낸 구조를 모두 겹쳐서 나타내었다. 좌우방향으로 뻗은 가로전극과 상하방향으로 뻗은 세로전극으로 1개의 화소가 구분된다. 도 28에서는 가로전극에 부호 112A1~112A10을 사용하고, 세로전극의 일부에 부호 112B1~112B9를 사용하여 나타내었다. 화살표로 나타낸 것은, 가로전극(112A9)과 세로전극(112B8)이 기판 법선방향에서 보아 겹쳐지는 영역에 구분지어진 화소이다. 이 화소에서의 가로전극(112A9)은 도 23의 상측전극(112a)에 상당하고, 세로전극(112B8)은 하측전극(112b)에 상당한다.28 is a schematic plan view showing the structure of a liquid crystal element according to the embodiment. In FIG. 28, all the structures shown in FIGS. 24 to 27 are superimposed. One pixel is divided into a horizontal electrode extending in the left and right directions and a vertical electrode extending in the vertical direction. In FIG. 28, reference numerals 112A 1 to 112A 10 are used for the horizontal electrodes, and reference numerals 112B 1 to 112B 9 are used for some of the vertical electrodes. Indicated by the arrows, the horizontal electrodes 112A 9 and the vertical electrodes 112B 8 are pixels which are divided in regions where the horizontal electrodes 112A 9 overlap in the substrate normal direction. The horizontal electrode 112A 9 in this pixel corresponds to the upper electrode 112a in FIG. 23, and the vertical electrode 112B 8 corresponds to the lower electrode 112b.

도 29의 (a)~(c)는 실시예에 따른 액정소자의 외관사진이고, 도 29의 (d)~(f)는 전압 인가시의 전계방향을 나타내는 개략적인 단면도이다. 한편, 도 29의 (a)~(c)에 나타내는 것은, 제1, 제2 빗살전극(112c, 112d)의 빗살부분의 전극폭을 20㎛로 하고, 두 빗살전극(112c, 112d)의 빗살부분을 번갈아 배치하였을 때의 전극 간격을 20㎛로 하여 제작한 액정소자의 빗살전극(112c, 112d) 형성영역의 외관사진이다.29A to 29C are external photographs of the liquid crystal device according to the exemplary embodiment, and FIGS. 29D to 29F are schematic cross-sectional views showing electric field directions when voltage is applied. 29A to 29C, the electrode width of the comb portions of the first and second comb electrodes 112c and 112d is 20 µm, and the comb teeth of the two comb electrodes 112c and 112d are shown. It is an external photograph of the comb electrode 112c, 112d formation area | region of the liquid crystal element produced by making the electrode space | interval 20 micrometers when a part alternately arrange | positions.

도 29의 (a)는 액정소자가 완성된 상태(초기상태)의 외관사진을 나타낸다. 초기상태에서 액정분자는 스프레이 트위스트 배열상태가 된다.FIG. 29A shows an external photograph of a state in which a liquid crystal element is completed (initial state). In the initial state, the liquid crystal molecules are in a spray twist arrangement.

이 상태에서, 도 29의 (d)에 나타내는 바와 같이, 상측전극(112a)과 하측전극(112b) 사이에 전압을 인가하였다. 두 전극(112a, 112b)에 대한 전압 인가에 의해, 액정층에는 세로전계(액정층의 두께방향의 전계)가 발생한다.In this state, as shown in Fig. 29D, a voltage was applied between the upper electrode 112a and the lower electrode 112b. By applying voltage to the two electrodes 112a and 112b, a vertical electric field (an electric field in the thickness direction of the liquid crystal layer) is generated in the liquid crystal layer.

도 29의 (b)는 전극(112a, 112b)에 전압을 인가한 후의 외관사진이다. 전체가 스프레이 트위스트 배열상태로부터 리버스 트위스트 배열상태로 천이한 것을 알 수 있다. 반대로, 이로부터 두 전극(112a, 112b)에 대한 전압 인가에 의해 액정층에 세로전계가 발생하는 것이 확인된다.FIG. 29B is a photograph of appearance after voltage is applied to the electrodes 112a and 112b. It can be seen that the whole has transitioned from the spray twist arrangement to the reverse twist arrangement. On the contrary, it is confirmed that a vertical electric field is generated in the liquid crystal layer by applying voltages to the two electrodes 112a and 112b.

이어서, 도 29의 (e)에 나타내는 바와 같이, 제1 빗살전극(112c)과 제2 빗살전극(112d) 사이에 전압을 인가하였다. 두 전극(112c, 112d)에 대한 전압 인가에 의해, 액정층에는 가로전계(액정층의 두께방향과 직교하는 방향의 전계, 기판면내 방향의 전계)가 발생한다. 한편, 제1, 제2 빗살전극(112c, 112d)에 대한 전압 인가에 의해, 액정층에 가로전계를 발생시켜서 액정소자를 구동하는 구동모드를 IPS 모드(in-plane switching mode)라고 한다.Next, as shown in FIG. 29E, a voltage was applied between the first comb electrode 112c and the second comb electrode 112d. By applying voltages to the two electrodes 112c and 112d, a transverse electric field (an electric field in a direction orthogonal to the thickness direction of the liquid crystal layer and an electric field in the substrate plane direction) is generated in the liquid crystal layer. On the other hand, the driving mode for driving the liquid crystal element by generating a transverse electric field in the liquid crystal layer by applying the voltage to the first and second comb electrodes 112c and 112d is called an in-plane switching mode.

도 29의 (b)에 나타내는 상태의 액정소자를 IPS 모드로 구동하였더니, 초기상태와 마찬가지 상태(스프레이 트위스트 배열상태)로 재천이한 것이 확인되었다.When the liquid crystal element in the state shown in FIG. 29B was driven in the IPS mode, it was confirmed that the liquid crystal element was transitioned to the same state as the initial state (spray twist arrangement).

더욱이, 도 29의 (f)에 나타내는 바와 같이, 하측전극(11b), 제1 빗살전극(112c), 제2 빗살전극(112d)에 전압을 인가하였다. 전극(112b, 112c, 112d)에 대한 전압 인가에 의해서도 액정층에는 가로전계가 발생한다. 한편, 전극(112b, 112c, 112d)에 대한 전압 인가에 의해 액정층에 가로전계를 발생시켜서 액정소자를 구동하는 구동모드를 FFS 모드(fringe field switching mode)라고 한다.Furthermore, as shown in FIG. 29 (f), a voltage was applied to the lower electrode 11b, the first comb electrode 112c, and the second comb electrode 112d. The transverse electric field is also generated in the liquid crystal layer by applying the voltage to the electrodes 112b, 112c, and 112d. On the other hand, the driving mode for driving the liquid crystal element by generating a transverse electric field in the liquid crystal layer by applying voltage to the electrodes 112b, 112c, and 112d is called a fringe field switching mode.

도 29의 (c)는 도 29의 (b)에 나타내는 상태의 액정소자를 FFS 모드로 구동한 후의 외관사진이다. 전면이 초기상태와 마찬가지 상태(스프레이 트위스트 배열상태)로 재천이한 것을 알 수 있다.FIG. 29C is a photograph of appearance after driving the liquid crystal element in the state shown in FIG. 29B in the FFS mode. It can be seen that the front surface has transitioned to the same state as the initial state (spray twist arrangement).

본 발명자들의 관찰 결과, IPS 모드로 구동하였을 경우, 전면이 스프레이 트위스트 배열상태로 천이하는 것이 아니라, 빗살전극의 패턴에 대응한 스트라이프 형상으로 스프레이 트위스트 배열상태로 천이하였다. IPS 모드에서는 빗살전극(112c, 112d) 사이에만 가로전계가 발생하기 때문이라고 생각된다. 이에 대하여, FFS 모드로 구동하였을 경우, 전면이 스프레이 트위스트 배열상태로 천이한 것은, FFS 모드에서는 빗살전극(112c, 112d) 위에도 가로전계가 발생하기 때문이라고 생각된다. 실시예에 따른 액정소자는, 스프레이 트위스트 배열상태와 리버스 트위스트 배열상태를 스위칭할 수 있는 액정소자이다. 세로전계의 인가에 의해 전자를 후자로 천이할 수 있다. 또한, 가로전계의 인가에 의해 후자를 전자로 천이할 수 있다. 한편, 가로전계의 인가에 관해서는 개구율, 광투과율, 콘트라스트비 등의 점에서 IPS 모드보다 FFS 모드에 의한 구동이 바람직하다.As a result of observation by the present inventors, when driving in the IPS mode, the entire surface did not transition to the spray twist arrangement, but instead of the front surface, the transition was made to the spray twist arrangement in a stripe shape corresponding to the pattern of the comb electrode. It is considered that in the IPS mode, the transverse electric field is generated only between the comb electrodes 112c and 112d. On the other hand, when driving in the FFS mode, it is considered that the front side transitions to the spray twist arrangement state because the transverse electric field is also generated on the comb electrodes 112c and 112d in the FFS mode. The liquid crystal element according to the embodiment is a liquid crystal element capable of switching the spray twist arrangement state and the reverse twist arrangement state. The former can be transferred to the latter by the application of a longitudinal electric field. In addition, the latter can be transferred to the former by the application of the transverse electric field. On the other hand, in the application of the transverse electric field, driving in the FFS mode is preferable to the IPS mode in terms of aperture ratio, light transmittance, contrast ratio, and the like.

액정층의 두께방향의 중앙 부근의 액정분자가 세로전계의 부가에 의해 가로방향으로부터 세로방향으로 기울어짐으로써, 스프레이 트위스트 배열상태로부터 리버스 트위스트 배열상태로의 스위칭이 이루어지는 것으로 생각된다. 또한, 액정층의 두께방향의 중앙 부근의 액정분자가 가로전계의 부가에 의해 세로방향으로부터 가로방향으로 기울어짐으로써, 리버스 트위스트 배열상태로부터 스프레이 트위스트 배열상태로의 스위칭이 이루어지는 것으로 생각된다.It is considered that the liquid crystal molecules near the center in the thickness direction of the liquid crystal layer are inclined from the transverse direction to the longitudinal direction by the addition of the longitudinal electric field, so that switching from the spray twist arrangement to the reverse twist arrangement is achieved. In addition, it is considered that the liquid crystal molecules in the vicinity of the center of the thickness direction of the liquid crystal layer are inclined from the longitudinal direction to the horizontal direction by the addition of the transverse electric field, thereby switching from the reverse twist arrangement to the spray twist arrangement.

실시예에 따른 액정소자는, 부가하는 전계의 방향에 의해 스프레이 트위스트 배열상태와 리버스 트위스트 배열상태가 서로 천이하고, 또한 각각의 상태가 안정적으로 유지되는 액정소자이다. 실시예에 따른 액정소자에서는 예를 들어, 메모리성을 이용한 표시가 가능하다.The liquid crystal element according to the embodiment is a liquid crystal element in which the spray twist arrangement state and the reverse twist arrangement state transition from each other by the direction of the added electric field, and each state is stably maintained. In the liquid crystal device according to the embodiment, for example, display using memory characteristics is possible.

하얀 표시를 하고자 하는 화소는 스프레이 트위스트 배열상태로 하고, 검은 표시를 하고자 하는 화소는 리버스 트위스트 배열상태로 한다. 적어도 하얀 표시로부터 검은 표시로 바꾸고자 하는 화소에는 세로전계를 가한다. 검은 표시를 유지하고자 하는 화소에도 세로전계를 가하여도 된다. 반대로, 적어도 검은 표시로부터 하얀 표시로 바꾸고자 하는 화소에는 가로전계를 가한다. 하얀 표시를 유지하고자 하는 화소에도 가로전계를 가하여도 된다.The pixels to be displayed in white are in the spray twist arrangement, and the pixels to be in black are in the reverse twist arrangement. At least a vertical electric field is applied to the pixel to change from white display to black display. A vertical electric field may also be applied to the pixel for which the black display is to be maintained. Conversely, a horizontal electric field is applied to at least the pixel to change from black display to white display. A horizontal electric field may also be applied to the pixel for which the white display is to be maintained.

표시 갱신은 예를 들어 라인마다 실시할 수 있다. 일례로서, 도 28에서 세로전극(112B1~112B9) 중 1개, 예를 들어 세로전극(112B1)에 배열상태의 천이가 발생하지 않을 정도의 구형파(예를 들어, 150Hz, 5V 정도)를 인가한다. 이와 함께, 가로전극(112A6~112A10) 또는 제1, 제2 빗살전극에 세로전극(112B1)에 인가하는 전압과 동기한 혹은 반주기 어긋난 구형파(예를 들어, 150Hz, 5V 정도)를 인가한다.The display update can be performed for each line, for example. For example, in FIG. 28, a square wave (for example, about 150 Hz and 5V) that does not occur in one of the vertical electrodes 112B 1 to 112B 9 , for example, the vertical electrodes 112B 1 . Apply. In addition, a square wave (for example, about 150 Hz or 5V) is applied to the horizontal electrodes 112A 6 to 112A 10 or to the first and second comb electrodes in synchronism with the voltage applied to the vertical electrodes 112B 1 . do.

세로전극(112B1)에 가한 파형과 동기한 파형을 가한 화소에서는, 실효적으로 전압이 인가되지 않은 상태가 되기 때문에 표시가 변하지 않고, 세로전극(112B1)에 가한 파형과 반주기 어긋난 파형을 가한 화소에서는, 실효적으로는 10V 정도의 전압이 인가되는 상태가 되기 때문에, 포화전압 이상의 전압이 되어, 하얀 표시와 검은 표시 사이를 서로 변화시킬 수 있다.Vertically in the electrode (112B 1) waveform, and adding the synchronized waveform pixel added to, effectively as without the display change since the state voltage is not applied, the longitudinal electrodes (112B 1) was added to the waveform and the half-period shifted waveform added to the In the pixel, since a voltage of about 10 V is effectively applied, the pixel becomes a voltage higher than the saturation voltage, so that the white display and the black display can be changed to each other.

예를 들어, 하얀 표시를 하고자 하는 화소에는 제1, 제2 빗살전극에 반주기 어긋난 구형파를 인가하고, 가로전극(112A6~112A10)에는 전압을 인가하지 않는다. 검은 표시를 하고자 하는 화소에는 가로전극(112A6~112A10)에 반주기 어긋난 구형파를 인가하고, 제1, 제2 빗살전극에는 전압을 인가하지 않는다.For example, a square wave having a half cycle shifted to the first and second comb electrodes is applied to the pixel for white display, and no voltage is applied to the horizontal electrodes 112A 6 to 112A 10 . Square pixels shifted by half a period from the horizontal electrodes 112A 6 to 112A 10 are applied to the pixels to be displayed in black, and no voltage is applied to the first and second comb electrodes.

세로전극(112B1) 후에 세로전극(112B2~112B9)에 대해서도 구형파를 인가하고, 마찬가지로 구동함으로써 매트릭스 표시가 가능해진다. 갱신된 표시는 반영구적으로 유지할 수 있다.A matrix wave is also applied to the vertical electrodes 112B 2 to 112B 9 after the vertical electrodes 112B 1 and driven in a similar manner. The updated display can be maintained semipermanently.

실시예에 따른 액정소자는 예를 들어, 상술한 선순차 갱신법(선순차구동:線順次驅動) 등의 메모리성을 이용한 구동방법으로 구동할 수 있다. 표시의 갱신시 이외에는 전력을 소비하지 않는 초저소비 전력구동이 가능하다. 특히, 반사형 디스플레이에 적용하였을 경우에 이점이 크다. 또한, 고가의 TFT 등을 이용하지 않고, 단순 매트릭스 표시에 의해 대용량의 도트 매트릭스 표시를 할 수 있다. 즉, 낮은 비용으로 대용량 표시를 할 수 있다. 더욱이, 실시예에 따른 액정소자는 예를 들어, 도 19 및 도 24 내지 도 28을 참조하여 설명한 제조방법으로 저가로 제조할 수 있다.The liquid crystal element according to the embodiment can be driven by, for example, a driving method using memory characteristics such as the above-described line sequential update method (line sequential drive). Ultra-low power consumption without power consumption is possible except when updating the display. In particular, the advantage is large when applied to a reflective display. In addition, a large-capacity dot matrix display can be performed by simple matrix display without using expensive TFT or the like. That is, a large capacity display can be performed at low cost. Furthermore, the liquid crystal device according to the embodiment can be manufactured at low cost by, for example, the manufacturing method described with reference to FIGS. 19 and 24 to 28.

도 30의 (a)~(d)는 실시예에 따른 액정소자, 및 다른 바람직한 조건에서 제작한 액정소자의 전압-광투과율 특성을 나타내는 그래프이다. 각 그래프의 가로축은 인가전압을 단위 'V'로 나타내고, 세로축은 광투과율을 단위 '%'로 나타낸다. 실선으로 나타내는 곡선은 리버스 트위스트 배열상태(도면에서는 '천이후'라고 표시)에서의 전압-광투과율 특성을 나타내고, 파선으로 나타내는 곡선은 스프레이 트위스트 배열상태(도면에서는 '천이전'이라고 표시)에서의 전압-광투과율 특성을 나타낸다. 도시하는 것은, 각 배열상태에서 상측, 하측전극(112a, 112b) 사이에 전압을 인가하고, 세로전계를 발생시켰을 경우의 전기광학특성이다. 한편, '천이전', '천이후'의 앞에 붙인 숫자는 도 30의 (a)~(c)에서는 d/p값, 도 30의 (d)에서는 셀두께를 나타낸다.30A to 30D are graphs showing voltage-transmittance characteristics of the liquid crystal device according to the embodiment and the liquid crystal device manufactured under other preferable conditions. The horizontal axis of each graph represents the applied voltage in units of 'V', and the vertical axis represents the light transmittance in units of '%'. The solid curve shows the voltage-transmittance characteristics in the reverse twisted arrangement (indicated as 'after transition' in the drawing), and the curve in broken lines indicates the 'before transition' in the spray twist arrangement. The voltage-light transmittance characteristics are shown. It is the electro-optical characteristic at the time of applying a voltage between the upper and lower electrodes 112a and 112b in each arrangement state, and generating a vertical electric field. On the other hand, the numbers before the "before transition" and "after the transition" represent d / p values in FIGS. 30A to 30C and cell thicknesses in FIG.

도 30의 (a)에 도 22의 (a)의 조건 A로 제작한 액정소자(실시예에 따른 액정소자)의 전기광학특성을 나타낸다. 전압 무인가시의 두 배열상태의 광투과율이 크게 다르고, 높은 콘트라스트비의 표시가 가능한 것을 알 수 있다. 실시예에 따른 액정소자는 콘트라스트비가 높고, 또한 하얀 표시상태와 검은 표시상태가 모두 안정적인 고품질의 표시를 간편하게 실현할 수 있는 액정소자이다. 검은 표시가 어둡고 분명한 표시를 하기 쉽다.FIG. 30A shows the electro-optical characteristics of the liquid crystal device (liquid crystal device according to the embodiment) manufactured under condition A of FIG. 22A. It can be seen that the light transmittances of the two arrays in the absence of voltage are significantly different, and that a high contrast ratio can be displayed. The liquid crystal device according to the embodiment has a high contrast ratio and is a liquid crystal device that can easily realize high quality display in which both the white display state and the black display state are stable. The black marks are dark and easy to see clearly.

도 30의 (b)에 도 22의 (a)의 조건 B로 제작한 액정소자의 전기광학특성을 나타낸다. 도 30의 (a)에 나타내는 예에는 다소 떨어지지만, 역시 전압 인가시의 두 배열상태의 광투과율이 크게 다르고, 높은 콘트라스트비, 고품질의 표시가 가능하다. 한편, 도 30의 (a)에 나타내는 전기광학특성과 도 30의 (b)에 나타내는 전기광학특성에서는, 광투과율의 d/p에 대한 의존성 경향이 반대로 되어 있다. 그 상세한 원인은 분명하지 않지만, 제작조건에 따라서 최적의 전기광학특성을 얻기 위한 d/p의 경향이 다른 것을 알 수 있다.30B shows electro-optical characteristics of the liquid crystal element produced under condition B of FIG. 22A. Although slightly different from the example shown in Fig. 30A, the light transmittances of the two arrays at the time of voltage application differ greatly, and high contrast ratio and high quality display are possible. On the other hand, in the electro-optical characteristics shown in FIG. 30A and the electro-optical characteristics shown in FIG. 30B, the dependency tendency of d / p of light transmittance is reversed. Although the detailed cause is not clear, it turns out that the tendency of d / p to obtain the optimal electro-optical characteristic differs according to manufacturing conditions.

도 30의 (c)는 도 22의 (a)의 조건 D로 제작한 액정소자의 전기광학특성이다. 도 30의 (a)에 나타내는 예와 크게 다르지 않고, 높은 콘트라스트비, 고품질의 표시가 가능하다. 또한, 도 30의 (c)에 나타내는 예에서는, 광투과율의 d/p에 대한 의존성이 작고, d/p에 대하여 안정되어 있는 것을 알 수 있다.FIG. 30C is an electro-optical characteristic of the liquid crystal device manufactured under condition D of FIG. 22A. It does not differ significantly from the example shown in FIG. 30A, and high contrast ratio and high quality display are possible. In addition, in the example shown in (c) of FIG. 30, it turns out that dependency of light transmittance on d / p is small and it is stable about d / p.

도 30의 (d)에 셀두께에 따른 전기광학특성의 차이를 나타낸다. 셀두께를 3㎛, 4㎛, 5㎛ 중 어느 것으로 하여도, 리버스 트위스트 배열상태의 전압 무인가시에 비교적 어두운 검은 표시가 얻어지는 것을 알 수 있다. 액정재료를 최적화함으로써, 어느 셀두께에서도 비교적 밝은 광투과율과 높은 콘트라스트비를 양립할 수 있는 것으로 생각된다.The difference in the electro-optical characteristics of the cell thickness is shown in FIG. Even if the cell thickness is any of 3 µm, 4 µm and 5 µm, it can be seen that a relatively dark black display is obtained when no voltage is applied in the reverse twisted array state. By optimizing the liquid crystal material, it is considered that a relatively bright light transmittance and a high contrast ratio can be achieved at any cell thickness.

도 31의 (a) 및 (b)는 실시예에 따른 액정소자의 시각-콘트라스트 특성을 나타내는 그래프이다. 두 그래프에서, 가로축은 가장 좋은 시인방향에서의 시각(극각(polar angle), 기판 법선방향으로부터의 경사각)을 단위 '°'로 나타낸다. 리버스 트위스트 배열상태에서 액정층 두께방향의 중앙의 액정분자가 일어서고 있는 방향이 가장 좋은 시인방향이 된다. 또한, 세로축은 콘트라스트비를 나타낸다. 콘트라스트비는 스프레이 트위스트 배열상태(하얀 표시)에서의 광투과율을, 리버스 트위스트 배열상태(검은 표시)에서의 광투과율로 나눈 값이다.31A and 31B are graphs showing visual-contrast characteristics of the liquid crystal device according to the embodiment. In both graphs, the horizontal axis represents the time in the best viewing direction (polar angle, tilt angle from the substrate normal direction) in units of '°'. The direction in which the liquid crystal molecules in the center of the liquid crystal layer thickness direction rise in the reverse twist arrangement state becomes the best viewing direction. In addition, the vertical axis shows contrast ratio. The contrast ratio is a value obtained by dividing the light transmittance in the spray twist arrangement (white display) by the light transmittance in the reverse twist arrangement (black display).

도 31의 (a)에 나타내는 바와 같이, 실시예에 따른 액정소자에서는 약 40°의 시각(극각)에서 16 이상의 콘트라스트비가 얻어지고 있다.As shown in FIG. 31A, a contrast ratio of 16 or more is obtained at a time (polar angle) of about 40 ° in the liquid crystal element according to the embodiment.

도 31의 (b)에는 실시예에 따른 액정소자의 시각-콘트라스트 특성(실선)과 함께, 예를 들어, 도 21의 (c)에 표시외관을 나타낸 종래의 액정소자의 시각-콘트라스트 특성(파선)을 나타낸다. 도시되는 바와 같이, 종래의 액정소자에서는 시각(극각)에 상관없이 콘트라스트비가 1 전후이다. 또한, 종래의 액정소자의 콘트라스트비의 최대값은 1.09이었다. 실시예에 따른 액정소자는 넓은 시각범위에서 높은 콘트라스트가 실현되는 높은 표시품질을 가지는 액정소자인 것을 알 수 있다.31 (b) shows the visual-contrast characteristic (solid line) of the liquid crystal element according to the embodiment, for example, the visual-contrast characteristic (dashed line) of the conventional liquid crystal element showing the display appearance in FIG. 21 (c). ). As shown, in the conventional liquid crystal element, the contrast ratio is around 1 regardless of time (polar angle). In addition, the maximum value of the contrast ratio of the conventional liquid crystal element was 1.09. It can be seen that the liquid crystal device according to the embodiment is a liquid crystal device having high display quality in which high contrast is realized in a wide viewing range.

이상, 실시예에 따라서 본 발명을 설명하였는데, 본 발명은 이것들로 한정되지 않는다.As mentioned above, although this invention was demonstrated according to the Example, this invention is not limited to these.

예를 들어, 실시예에서는 편광판을 크로스 니콜로 배치하고 노멀리 화이트 표시의 액정소자로 하였는데, 편광판을 평행 니콜로 배치하고 노멀리 블랙 표시의 액정소자로 하여도 된다. 단, 노멀리 화이트로 하는 편이 높은 콘트라스트비로 표시하기 쉬울 것이다. 노멀리 화이트 표시의 경우, 양호한 검은 표시를 얻기 위해서는 상측 및 하측 편광판(116a, 116b)의 투과축 방향이 이루는 각도가 90° 부근인 것이 바람직하다.For example, in the embodiment, the polarizing plate is arranged in cross nicol and used as a liquid crystal element of normally white display. The polarizing plate may be arranged in parallel nicol and may be a liquid crystal element of normally black display. However, it would be easier to display normally at a higher contrast ratio. In the case of normally white display, in order to obtain a good black display, it is preferable that the angle formed by the transmission axis directions of the upper and lower polarizing plates 116a and 116b is around 90 °.

한편, 실시예에서는 상측 및 하측편광판(116a, 116b)으로서 광투과율이 비교적 낮은 타입을 사용하였기 때문에, 예를 들어, 도 30의 (a)에 나타내는 바와 같이, 하얀 표시(스프레이 트위스트 배열상태)의 광투과율이 15~20% 정도로 되어 있는데, 광투과율이 비교적 높은 형태를 사용하면, 하얀 표시의 광투과율을 예를 들어 25~30% 정도로 하는 것이 가능할 것이다.On the other hand, in the embodiment, since the upper and lower polarizing plates 116a and 116b use a type having a relatively low light transmittance, for example, as shown in FIG. 30 (a), a white display (spray twist arrangement) is shown. Although the light transmittance is about 15 to 20%, when using a form with a relatively high light transmittance, it may be possible to set the light transmittance of a white display to, for example, about 25 to 30%.

또한, 실시예에서는 트위스트각을 90°로 하였지만, 그 밖의 각도로 할 수도 있다. 이 경우, 하얀 표시에서의 밝기를 밝게 하기 위하여, 액정층 내의 지연값(retardation valve)을 조정할 필요가 있다.In addition, although the twist angle was 90 degrees in the Example, it can also be set as another angle. In this case, it is necessary to adjust a retardation valve in the liquid crystal layer in order to brighten the brightness in the white display.

더욱이, 실시예에서는 하측기판(110b)에만 가로전계를 발생시키는 전극을 형성하였는데, 하측기판(110b) 뿐만 아니라, 상측기판(110a)에도 형성할 수 있다. 가로전계를 발생시키는 전극은 상측기판(110a), 하측기판(110b) 중 적어도 한쪽에 형성되면 된다.Further, in the embodiment, the electrode for generating the transverse electric field is formed only on the lower substrate 110b, but may be formed on the upper substrate 110a as well as the lower substrate 110b. The electrode for generating the transverse electric field may be formed on at least one of the upper substrate 110a and the lower substrate 110b.

이하, 본 발명에 따른 다른 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.Hereinafter, another embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 32는 실시예에 따른 액정소자(200)의 1화소 안의 개략적인 단면도이다. 실시예에 따른 액정소자(200)는, 서로 평행하게 대향배치된 상측기판(201), 하측기판(202), 및 두 기판(201, 202) 사이에 협지된 트위스트 네마틱 액정층(203)을 포함하여 구성된다.32 is a schematic cross-sectional view in one pixel of the liquid crystal device 200 according to the embodiment. In the liquid crystal device 200 according to the embodiment, the upper substrate 201, the lower substrate 202, and the twisted nematic liquid crystal layer 203 sandwiched between the two substrates 201 and 202 are arranged in parallel to each other. It is configured to include.

상측기판(201)은, 상측투명기판(212), 상측투명기판(212) 위에 형성된 투명전극(213), 및 투명전극(213) 위에 형성된 상측배향막(214)을 포함한다. 하측기판(220)은, 하측투명기판(222), 하측투명기판(222) 위에 형성된 투명전극(223), 및 투명전극(223) 위에 형성된 하측배향막(224)을 포함한다.The upper substrate 201 includes an upper transparent substrate 212, a transparent electrode 213 formed on the upper transparent substrate 212, and an upper alignment layer 214 formed on the transparent electrode 213. The lower substrate 220 includes a lower transparent substrate 222, a transparent electrode 223 formed on the lower transparent substrate 222, and a lower alignment layer 224 formed on the transparent electrode 223.

상측, 하측 투명기판(212, 222)은 예를 들어, 글라스로 형성된다. 투명전극(213, 223)은 예를 들어, ITO 등의 투명도전재료로 형성된다.The upper and lower transparent substrates 212 and 222 are formed of, for example, glass. The transparent electrodes 213 and 223 are formed of, for example, a transparent conductive material such as ITO.

액정층(203)은 상측기판(201)의 상측배향막(214)과 하측기판(202)의 하측배향막(224) 사이에 배치된다.The liquid crystal layer 203 is disposed between the upper alignment layer 214 of the upper substrate 201 and the lower alignment layer 224 of the lower substrate 202.

상측 및 하측 배향막(214, 224)에는 러빙에 의해 배향처리가 실시되어 있다. 상측배향막(214)과 하측배향막(224)의 배향처리 방향은 상측 및 하측기판(201, 202)의 시인방향으로부터 보았을 때 서로 직교하고 있다.The upper and lower alignment films 214 and 224 are subjected to an alignment treatment by rubbing. The orientation processing directions of the upper alignment film 214 and the lower alignment film 224 are perpendicular to each other when viewed from the viewing directions of the upper and lower substrates 201 and 202.

액정층(203)을 형성하는 액정재료에는 카이랄제가 첨가되어 있다. 카이랄제의 영향력을 근거로 생기는 액정분자의 배향상태는, 상측기판(201)의 법선방향에서 보아 상측기판(201)으로부터 하측기판(202)을 향하는 방향에 따라서 좌측 비틀림 방향으로 비틀리는 스프레이 트위스트 배향이 된다.A chiral agent is added to the liquid crystal material which forms the liquid crystal layer 203. The alignment state of the liquid crystal molecules generated based on the influence of the chiral agent is spray twist twisted in the left torsion direction according to the direction from the upper substrate 201 to the lower substrate 202 in the normal direction of the upper substrate 201. Orientation.

도 33의 (a)는 스프레이 트위스트 배열상태에서의 액정층(203) 안의 액정분자(203a)의 배향상태를 나타내는 개략적인 평면도이다. 상측기판(201)의 시인방향에서 본 상태를 나타낸다.FIG. 33A is a schematic plan view showing the alignment state of the liquid crystal molecules 203a in the liquid crystal layer 203 in the spray twist arrangement state. The state seen from the viewing direction of the upper substrate 201 is shown.

도 33의 (b)는 실시예에 따른 액정층(203) 안의 액정분자(203a)가 스프레이 트위스트 배향상태인 경우에 액정층(203)을 정면(도 33의 (a)의 A1 방향)에서 보았을 때의 개략적인 단면도이다.33B illustrates the liquid crystal layer 203 as viewed from the front (A1 direction in FIG. 33A) when the liquid crystal molecules 203a in the liquid crystal layer 203 according to the embodiment are in a spray twist alignment state. A schematic cross section of the time.

도 33의 (c)는 실시예에 따른 액정층(203) 안의 액정분자(203a)가 스프레이 트위스트 배향상태인 경우에 액정층(203)을 가로(도 33의 (a)의 A2 방향)에서 보았을 때의 개략적인 단면도이다.FIG. 33C shows the liquid crystal layer 203 horizontally (A2 direction in FIG. 33A) when the liquid crystal molecules 203a in the liquid crystal layer 203 according to the embodiment are in a spray twist alignment state. A schematic cross section of the time.

도 33의 (d)는 유니폼 트위스트(리버스 트위스트) 배향상태에서의 액정층(203) 안의 액정분자(203a)의 배향상태를 나타내는 개략적인 평면도이다. 상측기판(201)의 시인방향으로부터 본 상태를 나타낸다.FIG. 33D is a schematic plan view showing the alignment state of the liquid crystal molecules 203a in the liquid crystal layer 203 in the uniform twist (reverse twist) alignment state. The state seen from the viewing direction of the upper substrate 201 is shown.

도 33의 (e)는 실시예에 따른 액정층(203) 안의 액정분자(203a)가 유니폼 트위스트(리버스 트위스트) 배향상태인 경우에 액정층(203)을 정면(도 33의 (d)의 A1 방향)에서 보았을 때의 개략적인 단면도이다.FIG. 33E shows the liquid crystal layer 203 in front of the liquid crystal layer 203 when the liquid crystal molecules 203a in the liquid crystal layer 203 according to the embodiment are in a uniform twist (reverse twist) alignment state (A1 in FIG. 33 (d)). Is a schematic cross-sectional view as seen from (direction).

도 33의 (f)는 실시예에 따른 액정층(203) 안의 액정분자(203a)가 유니폼 트위스트(리버스 트위스트) 배향상태인 경우에 액정층(203)을 가로(도 33의 (d)의 A2 방향)에서 보았을 때의 개략적인 단면도이다.FIG. 33 (f) crosses the liquid crystal layer 203 when the liquid crystal molecules 203a in the liquid crystal layer 203 according to the embodiment are in a uniform twist (reverse twist) alignment state (A2 in FIG. 33 (d)). Is a schematic cross-sectional view as seen from (direction).

액정셀 완성상태에서의 액정분자(203a)의 비틀림 방향은, 도 33의 (a)~(c)에 나타내는 바와 같은 카이랄제에 의한 비틀림 방향과 같은 방향인 좌측 비틀림(RD1)이 되는 스프레이 트위스트 배향상태이었다.The twist direction of the liquid crystal molecules 203a in the liquid crystal cell completion state is the spray twist which becomes the left twist RD1 which is the same direction as the twist direction by the chiral agent as shown in Figs. 33A to 33C. It was an orientation state.

스프레이 트위스트 배향상태란, 도 33의 (a)~(c)에 나타내는 바와 같이, 액정층(203)을 사이에 끼우는 두 배향막(214, 224)과의 계면에서의 프리틸트각의 방향이 같고, 두 계면의 프리틸트각이 같은 경우, 액정층 중간 부근의 영역에서는 액정분자(203a)의 극각이 0이 되도록 변하여, 액정분자의 배향방향이 액정층(203)을 가로(도면에서 A2 방향)에서 보았을 때, 도 33의 (c)에 나타내는 바와 같이, 부채형상으로 분포하는 스프레이 배향과, 상하기판 사이에서 액정분자가 수평방향으로 90도 비틀리는 트위스트 배향이 조합된 배향이다.As shown in (a)-(c) of FIG. 33, the spray twist orientation state has the same direction of the pretilt angle in the interface with the two alignment films 214 and 224 which sandwich the liquid crystal layer 203, When the pretilt angles of the two interfaces are the same, the polar angle of the liquid crystal molecules 203a is changed to 0 in the region near the middle of the liquid crystal layer, so that the alignment direction of the liquid crystal molecules crosses the liquid crystal layer 203 (in the A2 direction in the drawing). As shown in Fig. 33 (c), it is an orientation in which a spray orientation distributed in a fan shape and a twist orientation in which the liquid crystal molecules are twisted 90 degrees in the horizontal direction between the upper and lower substrates are combined.

리버스 트위스트(유니폼 트위스트) 배향상태는 도 33의 (d)~(f)에 나타내는 바와 같이, 도 33의 (a)~(c)에 나타내는 스프레이 트위스트 배향상태와는 반대방향(RD2)으로 비틀려 있는 배향상태이다.The reverse twist (uniform twist) alignment state is twisted in the opposite direction RD2 to the spray twist alignment state shown in Figs. 33A to 33C as shown in Figs. 33D to 33F. It is an orientation state.

상측배향막(214)의 러빙방향을 제1 방향(OD1), 하측배향막(224)의 러빙방향을 제2 방향(OD2)이라고 하면, 제2 방향(OD2)은 상측기판(201)의 시인방향에서 보아, 제1 방향(OD1)을 기준으로 반시계 방향으로 90°를 이루는 방향이다. 상측 및 하측기판(201, 202)의 배향처리 방향과 프리틸트각의 조합으로 규정되는 액정층(203)의 액정분자의 배향상태는, 도 33의 (d)에 나타내는 바와 같이, 상측기판(201)의 법선방향에서 보아 오른쪽(제2 선회방향)(RD2)으로 90° 비틀리는 유니폼 트위스트(리버스 트위스트) 배향이 된다.When the rubbing direction of the upper alignment layer 214 is the first direction OD1 and the rubbing direction of the lower alignment layer 224 is the second direction OD2, the second direction OD2 is the viewing direction of the upper substrate 201. It is a direction which makes 90 degrees counterclockwise with respect to 1st direction OD1. The orientation state of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 203, which is defined by the combination of the orientation processing directions of the upper and lower substrates 201 and 202 and the pretilt angle, is shown in FIG. 33D, the upper substrate 201. ), It is a uniform twist (reverse twist) orientation twisted 90 ° to the right (second turning direction) RD2 from the normal direction.

도 32로 돌아가서, 구동전원(220)이 상하투명전극(213, 223)에 전기적으로 접속되어 있다. 구동전원(220)에 의해 전극(213, 223)에 전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 두 전극(213, 223) 사이에 임계값 전압 이상의 교류전압을 인가함으로써, 액정분자의 배향상태를 스프레이 트위스트 배향으로부터 유니폼 트위스트(리버스 트위스트) 배향으로 전이시킬 수 있다.Returning to FIG. 32, the drive power supply 220 is electrically connected to the vertically transparent electrodes 213 and 223. As shown in FIG. The voltage may be applied to the electrodes 213 and 223 by the driving power source 220. For example, by applying an alternating voltage equal to or greater than the threshold voltage between the two electrodes 213 and 223, the alignment state of the liquid crystal molecules can be transferred from the spray twist orientation to the uniform twist (reverse twist) orientation.

상측기판(201), 하측기판(202) 각각에서의 액정층(203)과 반대측 면에는 상측편광판(211), 하측편광판(221)이 배치된다. 두 편광판(211, 221)은 크로스 니콜로, 광투과축이 상측 및 하측기판(201, 202)의 러빙방향과 평행해지도록 배치된다. 실시예에 따른 액정소자(200)는 노멀리 화이트 타입의 액정소자이다.The upper polarizing plate 211 and the lower polarizing plate 221 are disposed on the surface opposite to the liquid crystal layer 203 in each of the upper substrate 201 and the lower substrate 202. The two polarizing plates 211 and 221 are cross nicol and are arranged such that the light transmission axis is parallel to the rubbing directions of the upper and lower substrates 201 and 202. The liquid crystal device 200 according to the embodiment is a normally white liquid crystal device.

도 34는 실시예에 따른 액정소자(200)의 제조방법을 나타내는 흐름도이다. 본 발명자들은 먼저 도 34에 나타내는 흐름도에 따라 도 32에 나타내는 실시예에 의한 액정소자(200)를 여러 조건에서 제작하고, 양호한 표시를 실현하는 배향막의 소성조건 및 러빙처리에서의 압입량에 대하여 고찰하였다. 이하, 도 32 및 도 34를 참조하여, 실시예에 따른 액정소자(200)의 제조방법을 설명한다.34 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the liquid crystal device 200 according to the embodiment. The present inventors first manufacture the liquid crystal device 200 according to the embodiment shown in FIG. 32 according to the flowchart shown in FIG. 34 under various conditions, and consider the firing conditions and the amount of indentation in the rubbing treatment of the alignment film for achieving good display. It was. Hereinafter, a method of manufacturing the liquid crystal device 200 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 32 and 34.

투명전극(213) 예를 들어, ITO(indium tin oxide) 전극(213)이 형성된 투명기판(212)을 준비하는 동시에, 투명전극(223) 예를 들어, ITO 전극(223)이 형성된 투명기판(222)을 준비한다(단계 S201). 여기서는, 평행평판형 전극을 가지는 테스트 셀을 사용하여, 2장의 투명기판(212, 222)을 세정, 건조하였다(단계 S202).A transparent electrode 213, for example, prepares a transparent substrate 212 on which an indium tin oxide (ITO) electrode 213 is formed, and at the same time, a transparent substrate on which a transparent electrode 223, for example, an ITO electrode 223 is formed ( 222 is prepared (step S201). Here, two transparent substrates 212 and 222 were cleaned and dried using a test cell having a parallel plate type electrode (step S202).

투명기판(212, 222) 위에 ITO 전극(213, 223)을 덮도록 배향막 재료를 도포한다(단계 S203). 배향막 재료의 도포는 스핀코트를 이용하여 실시하였다. 플렉소 인쇄나 잉크젯 인쇄를 이용하여 실시하여도 된다.An alignment film material is applied onto the transparent substrates 212 and 222 so as to cover the ITO electrodes 213 and 223 (step S203). Application of the alignment film material was carried out using spin coat. You may implement using flexographic printing or inkjet printing.

한쌍의 투명기판(212, 222) 중 한쪽 기판(212)에 대해서는, 통상은 수직배향막의 형성에 사용되는 폴리이미드 배향막 재료의 측쇄밀도를 낮추어서 배향막(초고 프리틸트측 배향막)(214)의 재료로서 사용하였다. 다른 쪽 기판(222)에 대해서는, 통상은 슈퍼 트위스트 네마틱(super twisted nematic; STN)용 배향막으로서 사용되는 비교적 높은 프리틸트각을 나타내는 폴리이미드막을 배향막(고 프리틸트측 배향막)(224)의 재료로서 사용하였다. 배향막 재료는 배향막(214, 224)의 두께가 500~800Å이 되도록 도포하였다. 배향막 재료를 도포한 투명기판(212, 222)에 대하여 가소성(단계 S204) 및 본소성(단계 S205)을 실시한다. 본소성은 180℃와 220℃의 2가지 조건에서 실시하였다. 이렇게 하여 ITO 전극(213, 223)을 덮는 배향막(214, 224)이 형성되었다(단계 S203~S205).With respect to one of the pair of transparent substrates 212 and 222, the side chain density of the polyimide alignment layer material used for forming the vertical alignment layer is usually lowered and used as the material of the alignment layer (ultra high pretilt side alignment layer) 214. Used. For the other substrate 222, a polyimide film exhibiting a relatively high pretilt angle, which is usually used as an alignment film for super twisted nematic (STN), is made of the material of the alignment film (high pretilt side alignment film) 224. Used as. The alignment film material was applied such that the thicknesses of the alignment films 214 and 224 were 500 to 800 GPa. Plasticity (step S204) and main baking (step S205) are performed on the transparent substrates 212 and 222 coated with the alignment film material. Main firing was carried out under two conditions of 180 ° C and 220 ° C. In this way, alignment layers 214 and 224 covering the ITO electrodes 213 and 223 were formed (steps S203 to S205).

이어서, 배향막(214, 224) 각각에 대하여 러빙처리(배향처리)를 한다(단계 S206). 러빙처리는 예를 들어, 천을 감은 원통형상의 롤을 고속으로 회전시켜서 배향막 위를 스치는 공정으로, 이에 의해 기판에 접하는 액정분자를 일방향으로 나열(배향)할 수 있다. 러빙처리는 압입량을 0mm, 0.2mm, 0.4mm, 0.6mm, 0.8mm로 조건을 바꾸어 실시하였다. 또한, 러빙처리는 액정소자(200)의 트위스트각이 90°가 되도록 실시하였다. Next, rubbing treatment (orientation treatment) is performed on each of the alignment films 214 and 224 (step S206). The rubbing treatment is, for example, a step of rotating the rolled cylindrical rolls at high speed to rub on the alignment film, whereby the liquid crystal molecules in contact with the substrate can be aligned (orientated) in one direction. The rubbing treatment was carried out by changing the conditions to 0 mm, 0.2 mm, 0.4 mm, 0.6 mm, 0.8 mm. In addition, the rubbing treatment was performed such that the twist angle of the liquid crystal element 200 was 90 degrees.

이어서, 액정셀의 두께(기판 사이 거리)를 일정하게 유지하기 위하여, 한쪽 투명기판면 위에 갭 조절재를 예를 들어 건식살포법으로 살포한다(단계 S207). 갭 조절재로는 입경 4㎛의 플라스틱 볼을 사용하였다.Subsequently, in order to keep the thickness (distance between substrates) of the liquid crystal cell constant, the gap adjusting material is sprayed on the one transparent substrate surface by, for example, a dry spray method (step S207). As the gap adjusting material, a plastic ball having a particle diameter of 4 μm was used.

다른 쪽 투명기판면 위에는 시일재를 인쇄하고, 메인시일 패턴을 형성한다(단계 S208). 예를 들어, 입경 4㎛의 글라스 화이버를 포함한 열경화성 시일재를 스크린 인쇄법으로 인쇄한다. 디스펜서를 이용하여 시일재를 도포할 수도 있다. 또한, 열경화성이 아닌 광경화성 시일재나 광·열병용 경화형 시일재를 사용하여도 된다.On the other transparent substrate surface, a sealing material is printed and a main seal pattern is formed (step S208). For example, a thermosetting sealing material including a glass fiber having a particle diameter of 4 µm is printed by screen printing. The sealing material may also be applied using a dispenser. Moreover, you may use the photocurable sealing material which is not thermosetting, or the hardening type sealing material for light and heat diseases.

투명기판(212, 222)을 겹친다(단계 S209). 2장의 투명기판을 소정의 위치에서 겹쳐서 셀화하고, 프레스한 상태에서 열처리를 실시하여 시일재를 경화시킨다. 예를 들어, 핫 프레스법을 이용하여 시일재를 열경화한다. 이렇게 하여 빈 셀이 제작된다.The transparent substrates 212 and 222 are overlapped (step S209). Two transparent substrates are superimposed on a predetermined position and cellized and heat-treated in a pressed state to cure the sealing material. For example, the sealing material is thermosetted by using a hot press method. In this way, an empty cell is produced.

예를 들어, 진공주입법으로 빈 셀에 네마틱 액정을 주입한다(단계 S210). 액정중에는 카이랄제를 첨가하였다. 카이랄제로는 가부시키가이샤 메르크 제품 CB15를 사용하였다. 카이랄제의 첨가량은 카이랄 피치를 p, 액정층의 두께(셀두께)를 d라고 하였을 때, d/p가 0.4가 되도록 조정하였다. 또한, 후술하는 바와 같이, 육안에 의한 관찰결과가 양호한 액정셀 작성조건에 대해서는, 카이랄제의 첨가량을 d/p=0.04~1.0까지 조건을 바꾸어 실험하였다.For example, the nematic liquid crystal is injected into the empty cell by vacuum injection (step S210). Chiral agent was added to the liquid crystal. As chiral agent, Merck CB15 by the company was used. The amount of chiral addition was adjusted so that d / p was 0.4 when the chiral pitch was p and the thickness (cell thickness) of the liquid crystal layer was d. In addition, as mentioned later, about the liquid crystal cell preparation conditions with favorable visual observation, the amount of addition of a chiral agent was experimented by changing conditions to d / p = 0.04-1.0.

이어서, 액정주입구를 예를 들어, 자외선(UV) 경화형 엔드시일재로 밀봉하고(단계 S211), 액정분자의 배향을 조정하기 위하여, 액정의 상전이온도 이상으로 셀을 가열한다(단계 S212). 그 후, 스크라이버 장치로 투명기판에 생긴 자국에 따라 브레이킹하여 개개의 셀로 작게 나눈다. 작게 나뉜 셀에 대하여 모따기(단계 S213)와 세정(단계 S214)을 실시한다.Subsequently, the liquid crystal inlet is sealed with, for example, an ultraviolet (UV) curable end seal material (step S211), and the cell is heated above the phase transition temperature of the liquid crystal to adjust the orientation of the liquid crystal molecules (step S212). Thereafter, the scriber device breaks according to the marks on the transparent substrate and divides the cells into small cells. Chamfering (step S213) and washing (step S214) are performed for the cells divided into small sections.

마지막으로, 2장의 투명기판(212, 222)의 액정층(203)과 반대측의 면에 편광판(211, 221)을 부착한다(단계 S215). 2장의 편광판(211, 221)은 크로스 니콜로, 투과축의 방향과 러빙방향이 평행해지도록 배치하였다. 2장의 편광판(211, 221)은 투과축의 방향과 러빙방향이 직교하도록 배치할 수도 있다. 두 투명기판(212, 222)의 ITO 전극(213, 223) 사이에는 구동전원(220)을 접속하였다.Finally, the polarizing plates 211 and 221 are attached to the surface opposite to the liquid crystal layer 203 of the two transparent substrates 212 and 222 (step S215). The two polarizing plates 211 and 221 were cross nicol and were arrange | positioned so that the direction of a transmission axis and a rubbing direction might become parallel. The two polarizing plates 211 and 221 can also be arrange | positioned so that the direction of a transmission axis and a rubbing direction may orthogonally cross. The driving power source 220 is connected between the ITO electrodes 213 and 223 of the two transparent substrates 212 and 222.

도 35는 도 34에 나타내는 제조방법으로 제작한 액정소자의 셀 제작조건(배향막 형성시의 소성온도, 및 러빙처리시의 압입량의 조합)의 대표예(No.1~No.8) 및 표시상태를 육안으로 관찰한 결과를 나타내는 표이다. 한편, 본 발명자들은 도 35에 나타내는 것 이외의 셀 제작조건으로도 액정소자를 작성하였는데, 모두 결과적으로 검은 표시를 얻을 수는 없었다.FIG. 35 is a representative example (No. 1 to No. 8) and display of cell fabrication conditions (combination of firing temperature at the time of alignment film formation and indentation amount at the rubbing treatment) of the liquid crystal element produced by the manufacturing method shown in FIG. 34; It is a table which shows the result of having observed the state visually. On the other hand, the present inventors produced liquid crystal elements even under cell production conditions other than those shown in Fig. 35, but as a result, no black display was obtained.

액정소자가 완성된 상태에서는 제2 선회방향으로 비틀리는 배향상태(스프레이 트위스트 배향상태)이고, 이 때는 크로스 니콜 배치의 트위스트 네마틱(TN)-LCD가 되기 때문에, No.1~No.8 중 어느 셀 제작조건에서 제작한 액정소자든지 밝은 하얀 표시가 얻어졌다. 이 액정소자에 포화전압 이상의 전압을 인가(도 32의 전극(213, 223) 사이에 임계값 전압 이상의 교류전압을 인가)함으로써, 액정분자의 배향상태는 스프레이 트위스트 배향으로부터 리버스 트위스트 배향으로 전이한다.In the state where the liquid crystal element is completed, it is an alignment state (spray twist alignment state) twisted in the second turning direction, and in this case, since it becomes twist nematic (TN) -LCD of cross nicol arrangement, it is No.1-No.8. Bright white marks were obtained in the liquid crystal elements produced under any cell fabrication conditions. By applying a voltage equal to or higher than the saturation voltage to the liquid crystal element (an alternating voltage equal to or greater than the threshold voltage between the electrodes 213 and 223 in Fig. 32), the alignment state of the liquid crystal molecules is shifted from the spray twist orientation to the reverse twist orientation.

표의 No.1의 조건(초고 프리틸트측 배향막(214)의 소성온도 180℃, 러빙처리시의 압입량 0.8mm, 고 프리틸트측 배향막(224)의 소성온도 220℃, 러빙처리시의 압입량 0.8mm)으로 제작한 액정소자에서는, 리버스 트위스트 배향으로 전이한 후의 OFF 상태에서 옅은 검은 표시가 5분 정도 남은 것을 관찰하였다.Conditions of No. 1 in the table (180 ° C firing temperature of the ultra-high tilt side alignment film 214, 0.8 mm of indentation during rubbing treatment, 220 ° C of firing temperature of high pretilt-side alignment membrane 224, and indentation during rubbing treatment In the liquid crystal element produced at 0.8 mm), it was observed that a light black display remained for about 5 minutes in the OFF state after the transition to the reverse twist orientation.

표의 No.2의 조건(초고 프리틸트측 배향막(214)의 소성온도 180℃, 러빙처리시의 압입량 0.6mm, 고 프리틸트측 배향막(224)의 소성온도 220℃, 러빙처리시의 압입량 0.8mm)으로 제작한 액정소자, No.3의 조건(초고 프리틸트측 배향막(214)의 소성온도 180℃, 러빙처리시의 압입량 0.4mm, 고 프리틸트측은 No.2와 동일)으로 제작한 액정소자, No.7의 조건(초고 프리틸트측 배향막(214)의 소성온도 180℃, 러빙처리시의 압입량 0.4mm, 고 프리틸트측 배향막(224)의 소성온도 220℃, 러빙처리시의 압입량 0.4mm)으로 제작한 액정소자는, 리버스 트위스트 배향으로 전이한 후에는 전압을 전혀 가하지 않았음(OFF 상태)에도 불구하고, 그 투과상태가 비교적 어두운 검은 표시를 나타내었다. 즉, 초고 프리틸트측 배향막(214)의 소성조건을 180°로 하고, 러빙처리에서의 압입량을 0.4mm 또는 0.6mm로 하였을 경우, 제작된 액정소자의 투과상태가 비교적 어두운 검은 표시를 나타내었다.The condition of No. 2 in the table (180 ° C firing temperature of the ultra-high tilt side alignment film 214, 0.6 mm of indentation amount during the rubbing treatment, 220 ° C of firing temperature of the high pretilt side alignment layer 224, and indentation amount during the rubbing treatment 0.8 mm) and the conditions of No. 3 (the firing temperature of the ultra-high tilt side alignment film 214 is 180 ° C., the indentation amount at the time of rubbing treatment 0.4 mm, and the high pre-tilt side are the same as No. 2). Conditions of the liquid crystal element No. 7 (firing temperature of 180 deg. C of the ultra-high tilt side alignment film 214, 0.4 mm of indentation amount during rubbing treatment, firing temperature of 220 deg. The liquid crystal element fabricated with the indentation amount of 0.4 mm) exhibited a dark display in which the transmission state was relatively dark even though no voltage was applied (OFF state) after the transition to the reverse twist orientation. That is, when the firing condition of the ultra-high pretilt side alignment film 214 was set to 180 ° and the amount of indentation in the rubbing treatment was 0.4 mm or 0.6 mm, the transmission state of the produced liquid crystal element was relatively dark. .

한편, 고 프리틸트측 배향막(224)의 러빙처리시의 압입량을 0.8mm로 한 No.3의 액정소자와, 고 프리틸트측 배향막(224)의 러빙처리시의 압입량을 0.4mm로 한 No.7의 액정소자에서, 관찰결과(육안 관찰상태 및 검은 표시가 유지되는 시간(이 조건들에서는 15분))에 변화가 없는 것으로부터, 고 프리틸트측 배향막(224)의 제작조건에는 그다지 의존성이 없는 것으로 생각된다.On the other hand, the liquid crystal element of No. 3 in which the indentation amount during the rubbing treatment of the high pretilt side alignment film 224 was 0.8 mm, and the indentation amount during rubbing treatment of the high pretilt side alignment film 224 was 0.4 mm In the liquid crystal element of No. 7, there is no change in the observation result (the visual observation state and the time for which the black display is maintained (15 minutes in these conditions)), and thus, the manufacturing conditions of the high pretilt side alignment film 224 are not so high. It seems to have no dependencies.

또한, 초고 프리틸트측 배향막(214)의 러빙처리시의 압입량을 0.6mm로 한 No.2의 액정소자에서는, 검은 표시가 유지되는 시간이 5분이었던 것으로부터, 초고 프리틸트측 배향막(214)의 러빙처리시의 압입량이 늘어나면, 검은 표시가 유지되는 시간이 감소하는 것으로 생각된다.Further, in the liquid crystal element of No. 2 in which the indentation amount during the rubbing treatment of the ultra-high pretilt side alignment film 214 was 0.6 mm, the black display was maintained for 5 minutes, and thus the ultra high pretilt-side alignment film 214 was used. When the amount of indentation in the rubbing process of 늘어나 increases, it is considered that the time for holding the black display decreases.

상기 비교적 어두운 검은 표시가 얻어진 조건 No.2에서의 초고 프리틸트측 배향막(214)의 프리틸트각을 분광 에리프소법으로 측정하여 보았더니, 45° 정도의 프리틸트각을 나타내고 있는 것을 알 수 있었다. 또한, No.3 및 No.7에서의 초고 프리틸트측 배향막(214)의 프리틸트각을 분광 에리프소법으로 측정하여 보았더니, 61° 정도의 프리틸트각을 나타내고 있는 것을 알 수 있었다.When the pretilt angle of the ultra-high pretilt-side alignment film 214 under the condition No. 2 in which the relatively dark black display was obtained was measured by the spectroscopy ellipsis method, it was found that the pretilt angle was about 45 °. . Moreover, when the pretilt angle of the ultra-high pretilt side oriented film 214 in No.3 and No.7 was measured by the spectroscopic ellipsis method, it turned out that the pretilt angle of about 61 degrees is shown.

표의 No.4~6의 조건(초고 프리틸트측 배향막(214)의 소성온도 220℃, 러빙처리시의 압입량 0.2mm, 0.0mm, 0.2mm, 고 프리틸트측 배향막(224)은 모두 소성온도 220℃, 러빙처리시의 압입량 0.4mm)으로 제작한 액정소자, 및 No.8의 조건(초고 프리틸트측 배향막(214)의 소성온도 220℃, 러빙처리시의 압입량 0.4mm, 고 프리틸트측은 No.4~6과 동일)으로 제작한 액정소자에서는, 리버스 트위스트 배향으로 전이한 후의 OFF 상태에서, 상기 조건 No.2, No.3 및 No.7과 같은 비교적 어두운 검은 표시에는 이르지 않는 수색 표시를 5분 유지하는데 그쳤다.The conditions of Nos. 4 to 6 in the table (the firing temperature of the ultra high pretilt-side alignment film 214 at 220 ° C., the indentation amounts at the time of rubbing 0.2 mm, 0.0mm, 0.2 mm, and the high pretilt-side alignment film 224 are all at the firing temperatures). Liquid crystal element produced at 220 ° C., 0.4 mm of indentation during rubbing, and No. 8 conditions (firing temperature of 220 ° C. of ultra-high pretilt side alignment film 214, 0.4 mm of rubbing during rubbing), and high free The tilt side is the same as Nos. 4 to 6), and in the OFF state after the transition to the reverse twist orientation, relatively dark black displays such as the above conditions No. 2, No. 3 and No. 7 do not reach. I only kept the search mark for five minutes.

상기 수색 표시를 나타내는 조건 No.4~6 및 No.8에서의 초고 프리틸트측 배향막(214)의 프리틸트각을 분광 에리프소법으로 측정하여 보았더니, 35°정도의 프리틸트각을 나타내고 있는 것을 알 수 있었다.The pretilt angle of the ultra-high pretilt-side alignment film 214 under the conditions Nos. 4 to 6 and No. 8 indicating the search display was measured by the spectroscopic ellipsis method and showed a pretilt angle of about 35 °. I could see that.

이상으로부터, 리버스 트위스트 배향으로 전이한 후의 OFF 상태에서, 비교적 어두운 검은 표시를 나타내는 액정소자를 얻기 위해서는, 초고 프리틸트측 배향막(214)의 프리틸트각이 대체로 40° 이상 65° 이하의 범위일 필요가 있다고 생각된다. 한편, 고 프리틸트측 배향막(224)의 프리틸트각을 측정하였더니, 8~12° 정도의 프리틸트각을 나타내고 있는 것을 알 수 있었다. 따라서, 고 프리틸트측 배향막(224)의 프리틸트각은 20° 이하이어야 하고, 1~15°인 것이 바람직하며, 10° 전후인 것이 더욱 바람직하다고 생각된다.As described above, in order to obtain a liquid crystal device exhibiting a relatively dark black display in the OFF state after the transition to the reverse twist orientation, the pretilt angle of the ultra-high pretilt side alignment film 214 needs to be in the range of generally 40 ° or more and 65 ° or less. I think there is. On the other hand, when the pretilt angle of the high pretilt side oriented film 224 was measured, it turned out that the pretilt angle of about 8-12 degrees is shown. Therefore, the pretilt angle of the high pretilt side alignment film 224 should be 20 degrees or less, it is preferable that it is 1-15 degrees, and it is thought that it is more preferable to be around 10 degrees.

도 36은 도 35에 나타내는 표의 조건 No.1~3(초고 프리틸트측 배향막(214)의 소성온도 180℃, 러빙처리시의 압입량은 각각 0.4mm, 0.6mm, 0.8mm, 고 프리틸트측 배향막(224)은 모두 소성온도 220℃, 러빙처리시의 압입량 0.8mm로 공통)에 의해 작성된 실시예에 따른 액정소자의 전압-광투과율 특성을 나타내는 그래프이다. 각 그래프의 가로축은 인가전압을 단위 'V'로 나타내고, 세로축은 광투과율을 단위 '%'로 나타낸다. 실선으로 나타내는 곡선은 리버스 트위스트 배향상태에서의 전압-광투과율 특성을 나타내고, 파선으로 나타내는 곡선은 스프레이 트위스트 배향상태에서의 전압-광투과율 특성을 나타낸다. 도시하는 것은 각각의 배향상태에서 상측, 하측전극(213, 223) 사이에 전압을 인가하여 세로전계를 발생시킨 경우의 전기광학특성이다.Fig. 36 shows conditions No. 1 to 3 of the table shown in Fig. 35 (the firing temperature of the ultra high pretilt side alignment film 214 at 180 ° C, and the amount of indentations during the rubbing treatment are 0.4 mm, 0.6 mm, 0.8 mm, and high pretilt side, respectively). The alignment films 224 are graphs showing the voltage-light transmittance characteristics of the liquid crystal element according to the embodiment, all made by the firing temperature of 220 ° C. and common to the indentation amount of 0.8 mm at the time of rubbing. The horizontal axis of each graph represents the applied voltage in units of 'V', and the vertical axis represents the light transmittance in units of '%'. The curve shown by the solid line shows the voltage-light transmittance characteristic in the reverse twist orientation, and the curve shown by the broken line shows the voltage-light transmittance characteristic in the spray twist orientation. Shown are electro-optical characteristics when a vertical electric field is generated by applying a voltage between the upper and lower electrodes 213 and 223 in each alignment state.

초고 프리틸트측 배향막(214)의 러빙처리시의 압입량이 0.8mm인 도 4에 나타내는 표의 조건 No.1에 의한 액정소자에서는, 스프레이 트위스트 배향(상승)시에 비교적 높은 임계값을 나타내고, 리버스 트위스트 배향(하강)시에는 임계값이 낮아지지만, OFF 전압(0V)에서는 20% 정도의 투과율을 나타내는 것을 알 수 있다. 이러한 결과는, 종래기술에 의한 RTN형 액정소자에서 많이 보이는 결과와 같다.In the liquid crystal element according to condition No. 1 of the table shown in FIG. 4 in which the indentation amount during the rubbing treatment of the ultra-high tilt side alignment film 214 is 0.8 mm, a relatively high threshold value is exhibited at the time of spray twist orientation (rising), and the reverse twist is performed. In the orientation (falling), the threshold value is lowered, but it can be seen that the transmittance is about 20% at the OFF voltage (0V). These results are the same as those seen in the RTN type liquid crystal device according to the prior art.

초고 프리틸트측 배향막(214)의 러빙처리시의 압입량이 0.6mm인 도 4에 나타내는 표의 조건 No.2, 0.4mm인 도 35에 나타내는 표의 조건 No.3에 의한 액정소자에서는, 스프레이 트위스트 배향(상승)시에는 No.1의 조건에 따른 액정소자(종래의 RTN형 액정소자와 같은 특성)와 같은 특성을 나타낸다. 하지만, 리버스 트위스트 배향(하강)시에는 OFF 전압(0V)에서 매우 낮은 투과율을 나타내는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 압입량이 0.6mm인 도 35에 나타내는 표의 조건 No.2에 따른 액정소자에서는, OFF 전압(0V)에서의 투과율이 1.2%, ON 투과율은 20%이고, 콘트라스트비가 17이었다. 압입량이 0.4mm인 도 35에 나타내는 표의 조건 No.3에 따른 액정소자에서는, OFF 전압(0V)에서의 투과율이 2.4%, ON 투과율은 17.8%이고, 콘트라스트비가 7.4이었다. 이 결과로부터, 표시성능으로서는 압입량이 0.6mm인 도 35에 나타내는 표의 조건 No.2에 의한 액정소자가 보다 뛰어난 것을 알 수 있다.In the liquid crystal element according to condition No. 2 of the table | surface shown in FIG. 4 which is 0.6 mm, and the indentation amount at the time of the rubbing process of the ultrahigh tilt side oriented film 214 in 0.4 mm, spray twist orientation ( In the case of rise, the same characteristics as that of the liquid crystal element (the same characteristics as the conventional RTN type liquid crystal element) under the condition of No. 1 are exhibited. However, it can be seen that in the reverse twist orientation (falling), the transmittance is very low at the OFF voltage (0V). Specifically, in the liquid crystal element according to condition No. 2 of the table shown in FIG. 35 having a press-fit amount of 0.6 mm, the transmittance at the OFF voltage (0 V) was 1.2%, the ON transmittance was 20%, and the contrast ratio was 17. In the liquid crystal element according to condition No. 3 in the table shown in FIG. 35 having a press-fit amount of 0.4 mm, the transmittance at OFF voltage (0 V) was 2.4%, the ON transmittance was 17.8%, and the contrast ratio was 7.4. From this result, it turns out that the liquid crystal element by condition No. 2 of the table shown in FIG. 35 whose intrusion amount is 0.6 mm as display performance is more excellent.

이와 같이, 도 35에 나타내는 표의 조건 No.2 및 No.3에 의한 액정소자에서는, 전압 무인가시의 두 배향상태의 광투과율이 크게 달라져 있으며, 높은 콘트라스트비의 표시가 가능한 것을 알 수 있다. 실시예에 따른 액정소자는 콘트라스트비가 높고, 하얀 표시상태와 검은 표시상태가 모두 안정적인 고품질의 표시를 간편하게 실현할 수 있는 액정소자이다. 검은 표시가 어둡고 분명한 표시를 하기 쉽다.As described above, in the liquid crystal elements according to conditions No. 2 and No. 3 in the table shown in FIG. 35, it is understood that the light transmittances of the two alignment states in the absence of voltage are greatly different, and that the display of high contrast ratio is possible. The liquid crystal device according to the embodiment is a liquid crystal device having a high contrast ratio and capable of easily realizing a high quality display in which both a white display state and a black display state are stable. The black marks are dark and easy to see clearly.

한편, 도 35에 나타내는 표의 조건 No.7에 따른 액정소자에 대해서는 전압-광투과율 특성을 측정하지 않았지만, 상술한 바와 같이 고 프리틸트측 배향막(224)의 제작조건에는 그다지 의존성이 없는 것으로 생각되기 때문에, 조건 No.7에 따른 액정소자도 조건 No.2 및 No.3에 따른 액정소자와 마찬가지의 전압-광투과율 특성을 나타낼 것으로 추측된다.On the other hand, for the liquid crystal element according to condition No. 7 of the table shown in FIG. 35, voltage-transmittance characteristics were not measured, but as described above, it is considered that there is little dependence on the manufacturing conditions of the high pretilt-side alignment film 224. Therefore, it is assumed that the liquid crystal element according to condition No. 7 also exhibits the same voltage-light transmittance characteristics as the liquid crystal element according to conditions No. 2 and No. 3.

도 35에 나타내는 표의 조건 No.2 및 No.3에 따른 액정소자가 OFF 상태에서 비교적 어두운 검은 표시를 나타내는(OFF 전압에서의 투과율이 매우 낮은) 특성을 가지는 상세한 원인은 불명확하지만, RTN형 액정소자에는 하강시(리버스 트위스트 배열상태)의 임계값이 상승시(스프레이 트위스트 배열상태)의 임계값보다 낮아지는 성질이 있으며, 특수한 조건에 의해 임계값이 0V보다 낮아졌기 때문에 이와 같은 표시가 실현된 것으로 추측된다.Although the detailed cause of the characteristics in which the liquid crystal elements according to conditions No. 2 and No. 3 in the table shown in FIG. 35 have a relatively dark black display in the OFF state (the transmittance at the OFF voltage is very low) is not clear, an RTN type liquid crystal element is unknown. It has a property that the threshold value at the time of falling (reverse twist arrangement) is lower than the threshold value at the time of rising (spray twist arrangement), and this indication is realized because the threshold value is lower than 0V under special conditions. I guess.

또한, 일반적으로 리버스 트위스트 배열상태에서는, 기판의 배향처리에서 주어지는 프리틸트각과 카이랄제에 의해 부여되는 비틀림력에 의해 액정층 내부에 커다란 왜곡이 발생하고, 이 왜곡에 의해 전압 무인가시에도 액정층의 두께방향의 중앙 부근의 액정분자는 기판 평면에 대하여 기울어진 상태가 될 것으로 생각된다. 20° 이상이라는 높은 프리틸트각을 가지는 RTN형 액정소자에서는, 액정층 두께방향의 중앙 부근의 액정분자의 기울기각이 매우 크고, 기판에 대하여 거의 수직하게 일어설 것으로 추측된다. 그 때문에, 전압 무인가시에도 비교적 어두운 검은 표시가 얻어질 것으로 생각된다. 한편, 일반적으로 리버스 트위스트 배열상태에서는, 기판과의 계면에서의 프리틸트각보다 벌크에서의 경사각이 높아진다. 이는 연속체 이론에 근거한 액정분자 배향 시뮬레이션에 의해서도 확인되고 있다.In general, in the reverse twisted arrangement state, a large distortion occurs inside the liquid crystal layer due to the pretilt angle given by the substrate alignment process and the torsion force imparted by the chiral agent. It is thought that the liquid crystal molecules near the center in the thickness direction will be inclined with respect to the substrate plane. In the RTN type liquid crystal device having a high pretilt angle of 20 ° or more, the inclination angle of the liquid crystal molecules in the vicinity of the center in the thickness direction of the liquid crystal layer is very large, and is assumed to stand almost perpendicular to the substrate. Therefore, it is thought that a relatively dark black display is obtained even when no voltage is applied. On the other hand, in the reverse twist arrangement, the inclination angle in bulk becomes higher than the pretilt angle at the interface with the substrate. This has also been confirmed by liquid crystal molecular orientation simulation based on continuum theory.

도 36의 스프레이 트위스트 배향(상승)시의 특성에 착안하면, 초고 프리틸트측 배향막(214)의 러빙처리시의 압입량이 적어짐에 따라서 임계값이 낮아지고 있는 것을 알 수 있다.Focusing on the characteristic at the time of spray twist orientation (rising) of FIG. 36, it turns out that the threshold value becomes low, as the amount of indentation at the time of the rubbing process of the ultrahigh-tilt side oriented film 214 becomes small.

스프레이 트위스트 배향에서는, 두 계면의 프리틸트각이 같은 경우, 액정층의 중앙 부근의 액정분자의 기울기각은 기판 평면과 평행하게 된다. 이에 대하여, 본 실시예에서는, 배향막(214)과 액정층(203)의 계면과 배향막(224)과 액정층(203)의 계면에서 서로 다른 프리틸트각을 부여하고 있기 때문에, 두 계면에서 부여하는 프리틸트각의 차이가 커짐에 따라서 액정층(203)의 중앙 부근의 액정분자의 기울기각이 커지고, 임계값이 낮아지는 경향을 나타낼 것으로 생각된다.In the spray twist orientation, when the pretilt angles of the two interfaces are the same, the inclination angle of the liquid crystal molecules near the center of the liquid crystal layer becomes parallel to the substrate plane. In contrast, in the present embodiment, different pretilt angles are provided at the interface between the alignment film 214 and the liquid crystal layer 203 and at the interface between the alignment film 224 and the liquid crystal layer 203. As the difference in the pretilt angle increases, it is considered that the inclination angle of the liquid crystal molecules near the center of the liquid crystal layer 203 increases and the threshold value tends to decrease.

도 36에 나타내는 액정소자의 고 프리틸트측 배향막(224)의 배향처리 조건은 모두 공통이기 때문에, 초고 프리틸트측 배향막(214)의 러빙처리시의 압입량이 적어짐에 따라서 초고 프리틸트측 배향막(214)과 액정층(203)의 계면에서의 프리틸트각이 높아지고, 그 결과 임계값이 낮아져 있는 것으로 예측된다.Since the alignment processing conditions of the high pretilt side alignment film 224 of the liquid crystal element shown in FIG. 36 are all common, the ultra high pretilt side alignment film 214 as the indentation amount during the rubbing treatment of the ultra high pretilt side alignment film 214 decreases. ) And the pretilt angle at the interface between the liquid crystal layer 203 increases, and as a result, the threshold value is predicted to be low.

또한, 도 35에 나타내는 표로부터 명확한 바와 같이, 검은 표시상태의 유지시간이라는 점에서도, 초고 프리틸트측 배향막(214)의 러빙처리시의 압입량이 0.6mm에서는 5분 정도였던 것이, 압입량이 0.4mm인 경우에는 15분 정도로 늘어났다. 이로부터 초고 프리틸트측 배향막(214)과 액정층(203)의 계면에서의 프리틸트각이 높은 것이 유지시간의 면에서 유리한 것을 알 수 있다.In addition, as is clear from the table shown in FIG. 35, the indentation amount during the rubbing treatment of the ultra high pretilt-side alignment film 214 during the rubbing treatment of the ultra-high tilt side alignment film 214 was about 5 minutes at 0.4 mm, and the indentation amount was 0.4 mm. In the case of increased to about 15 minutes. From this, it is understood that a high pretilt angle at the interface between the ultra-high pretilt side alignment film 214 and the liquid crystal layer 203 is advantageous in terms of holding time.

도 37은 도 35의 표에 나타낸 육안 관찰결과가 양호하였던 셀 제작조건 No.3(초고 프리틸트측 배향막(214)의 소성온도 180℃, 러빙처리시의 압입량 0.4mm, 고 프리틸트측 배향막(224)의 소성온도 220℃, 러빙처리시의 압입량 0.8mm)에 의한 액정소자에 대하여, 카이랄제의 첨가량을 변화시켜서 검은 표시상태의 유지시간을 육안으로 관찰한 결과를 나타내는 표이다. 카이랄 피치를 p, 액정층의 두께(셀두께)를 d라고 하였을 때, d/p가 0.040~1.000이 되도록 카이랄제의 첨가량을 변화시켰다.FIG. 37 shows the cell fabrication condition No. 3 in which the visual observation results shown in the table of FIG. 35 were good (firing temperature of 180 ° C. of the ultra high pretilt side alignment film 214, 0.4 mm of indentation during rubbing treatment, and high pretilt side alignment film). Table 22 shows the results of visually observing the holding time of the black display state by varying the addition amount of the chiral agent with respect to the liquid crystal element with a firing temperature of 220 ° C. (224 mm and an indentation amount of 0.8 mm at the time of rubbing treatment). When the chiral pitch was p and the thickness (cell thickness) of the liquid crystal layer was d, the addition amount of the chiral agent was changed so that d / p was 0.040 to 1.000.

d/p가 0.125~0.5인 범위에서는, 액정소자가 완성된 시점에서는 스프레이 트위스트 배향상태가 되고, 포화전압 이상의 전압을 인가하면 리버스 트위스트 배향에서의 비교적 어두운 검은 표시가 관찰되었다.In the range of d / p of 0.125-0.5, when the liquid crystal element was completed, it became a spray twist orientation state, and when the voltage more than saturation voltage was applied, the comparatively dark black display in reverse twist orientation was observed.

d/p가 0.125 미만인 경우, 액정소자가 완성된 시점에 이미 리버스 트위스트 배향에서의 비교적 어두운 검은 표시상태로 되어 있어서, 스프레이 트위스트 배향상태로 천이할 수 없었다.When d / p was less than 0.125, the comparatively dark black display state in the reverse twist orientation was already at the time when the liquid crystal element was completed, and thus it was not possible to transition to the spray twist alignment state.

또한, d/p가 0.125 이상이어도, 0.125~0.154의 범위에서는, 액정소자가 완성된 시점에 이미 리버스 트위스트 배향에서의 비교적 어두운 검은 표시상태로 되어 있는 것도 혼재되어 있었다. 따라서, 0.125~0.154의 범위가 쌍안정 표시를 하는데 있어서의 하한이라고 생각된다.Moreover, even if d / p is 0.125 or more, it was mixed in the range of 0.125-0.54 that the comparatively dark black display state in reverse twist orientation was already at the time of completion of a liquid crystal element. Therefore, it is considered that the range of 0.125 to 0.154 is the lower limit for bistable display.

한편, d/p가 0.5보다 클 때는, 다른 트위스트 상태(아마 270°트위스트)로 되어 있어서 리버스 트위스트 배향상태로 천이할 수 없었다.On the other hand, when d / p was larger than 0.5, it became another twist state (perhaps 270 degree twist), and was not able to transition to a reverse twist orientation state.

또한, 리버스 트위스트 배향상태의 유지시간에는 편차가 있지만, d/p가 작을수록 긴 경향이 보였다. 따라서, 쌍안정 표시를 하는 범위(도 37의 표에서는 d/p가 0.154보다 위이고 0.5 이하)에서 가능한 한 작은 d/p가 바람직하다고 생각된다. 따라서, 도 37의 표로부터, d/p가 0.167~0.182 정도인 것이 가장 양호하다고 생각되며, 이 경우 약 20분간 리버스 트위스트 배향상태를 유지한다. 한편, d/p를 0.2에서 0.5로 바꾸어감에 따라, 유지시간이 15분에서 5분으로 서서히 짧아지는 것으로부터, d/p를 바꿈으로써 어느 정도 유지시간을 제어할 수 있는 것을 알 수 있다.In addition, there was a variation in the holding time of the reverse twist alignment state, but the longer the d / p was, the longer the trend was. Therefore, it is considered that d / p as small as possible in the range of bistable display (d / p above 0.154 and 0.5 or less in the table of FIG. 37) is preferable. Therefore, from the table of Fig. 37, it is considered that d / p is about 0.167 to 0.182, which is the best, and in this case, the reverse twist orientation is maintained for about 20 minutes. On the other hand, as d / p is changed from 0.2 to 0.5, since the holding time is gradually shortened from 15 minutes to 5 minutes, it can be seen that the holding time can be controlled to some extent by changing the d / p.

본 실시예에 따른 액정소자를 디스플레이에 응용하는 경우, 메모리성을 이용한 구동이 가능하다. 예를 들어, 도트 매트릭스 표시를 상정하였을 경우, 라인마다 표시 갱신을 하면 되고, 하얀 표시를 하고자 하는 화소에는 전압을 인가하지 않고, 검은 표시를 하고자 하는 화소에는 포화전압 이상의 전압을 인가하면 된다.When the liquid crystal device according to the present embodiment is applied to a display, driving using memory characteristics is possible. For example, when a dot matrix display is assumed, a display update may be performed for each line, and a voltage higher than a saturation voltage may be applied to a pixel for black display, without applying a voltage to a pixel for white display.

구동은 여러가지 방법을 생각할 수 있는데, 일례로서 XY 전극 매트릭스 표시의 경우, X 전극의 어느 1개의 라인(예를 들어, X1 라인)에는 임계값 전압 정도의 구형파(예를 들어, 1.5V 정도에서 150Hz)를 인가하고, 그것과 직교하는 Y 전극(Y1~Yn)에는 X 전극에 인가하는 구형파와 동기한 혹은 반주기 어긋난 임계값 전압 정도의 구형파(예를 들어, 1.5V 정도에서 150Hz)를 인가한다. X1 라인에 인가한 파형과 동기한 파형을 Y 라인에 인가한 화소에서는, 실효적으로는 전압이 걸리지 않은 상태가 되기 때문에 표시는 변하지 않는다. X1 라인에 인가한 파형과 반주기 어긋난 파형을 Y 라인에 인가한 화소에서는, 실효적으로는 3V 정도의 전압이 걸리는 상태가 되기 때문에, 포화전압 이상의 전압에 의해 스프레이 트위스트 배향상태로부터 리버스 트위스트 배향상태로 천이하고, 하얀 표시가 검은 표시로 변한다. 선택되지 않은 X1 라인 이외의 라인형상의 화소에는 임계값 전압 정도의 구형파(예를 들어, 1.5V 정도에서 150Hz)가 인가되는데, 배향상태를 변화시킬 정도의 전압이 아니기 때문에 배향상태는 변하지 않는다. X1 라인에서 실시한 구동을 차례로 다른 라인에 실시함으로써 매트릭스 표시가 가능하다.For driving, various methods can be considered. As an example, in the case of the XY electrode matrix display, a square wave (for example, about 1.5V at about 150V at about 1.5V) is applied to one line (for example, X1 line) of the X electrode. ) Is applied to the Y electrodes Y1 to Yn orthogonal thereto, and a square wave (for example, 1.5 Hz to about 150 Hz) is applied to the Y electrodes Y1 to Yn orthogonal to the square wave applied to the X electrode or about a threshold voltage shifted by half the period. In a pixel in which a waveform synchronized with the waveform applied to the X1 line is applied to the Y line, the display is effectively unchanged since the voltage is effectively not applied. In the pixel to which the waveform applied to the X1 line and the waveform shifted by half the period is applied to the Y line, a voltage of about 3 V is effectively applied. Therefore, from a spray twist orientation state to a reverse twist orientation state by a voltage higher than the saturation voltage The white mark changes to a black mark. A square wave (for example, about 1.5V to 150 Hz) about the threshold voltage is applied to the pixel of the line shape other than the unselected X1 line, but the orientation state does not change because the voltage is not enough to change the orientation state. The matrix display can be performed by sequentially driving the X1 line to the other lines.

상술한 바와 같은 구동방법에 의해 갱신된 표시는 5~20분 정도 전압을 가하지 않고 유지할 수 있다. 이 표시를 갱신하는 경우에는 유지시간(5~20분 정도)을 기다리거나, 혹은 액정의 상전이온도 이상의 열을 액정소자에 가함으로써 모든 화소를 스프레이 트위스트 배향상태로 리셋할 수 있다. 그 후, 또한 차례로 갱신할 수 있게 된다.The display updated by the driving method as described above can be maintained without applying a voltage for about 5 to 20 minutes. In the case of updating this display, all the pixels can be reset to the spray twist alignment state by waiting for the holding time (about 5 to 20 minutes) or by applying heat above the phase transition temperature of the liquid crystal to the liquid crystal element. After that, it can be updated one after another.

더욱이, 적극적으로 리버스 트위스트 배향상태로부터 스프레이 트위스트 배향상태로 돌아가고자 하는 경우에는, 가로전계가 실리는 전극을 형성하면 효과적이다. 예를 들어, 상부기판측과 하부기판측에서 평면적으로 위치가 어긋난 라인형상의 전극을 배치하였을 경우, 전극 사이에 전압을 인가함으로써 액정층에 비스듬한 전계를 가할 수 있다. 이와 같은 간단한 전극배치에 의해서도 경사를 주어(혹은 계단형상으로) 전압을 하강시킴으로써 스프레이 트위스트 배향으로부터 리버스 트위스트 배향으로 천이할 수 있고, 가파르게(펄스형상으로) 전압을 하강시킴으로써 리버스 트위스트 배향으로부터 스프레이 트위스트 배향으로 적극적으로 되돌리는 것을 본 발명자들이 실험에 의해 확인하였다.Furthermore, in the case of actively returning from the reverse twist alignment state to the spray twist alignment state, it is effective to form an electrode carrying a transverse electric field. For example, when a line-shaped electrode which is displaced in a planar position on the upper substrate side and the lower substrate side is disposed, an oblique electric field can be applied to the liquid crystal layer by applying a voltage between the electrodes. This simple electrode arrangement also allows the transition from spray twist orientation to reverse twist orientation by dropping the voltage by dropping the voltage (or stepwise), and spray twist orientation from reverse twist orientation by steeply dropping the voltage (pulse shape). It was confirmed by the inventors that the present inventors actively return.

한편, 상술한 가로전계에 실리는 전극을 가지는 액정소자의 구성 및 제조방법의 다른 예로서, 본 명세서의 단락 <0119>~<0152>의 기재를 참조한다. 또한, 그 구동방법에 대해서는 본 명세서의 단락 <0153>~<0169>의 기재를 참조한다.In addition, as another example of the structure and manufacturing method of the liquid crystal element which has the electrode mounted in the above-mentioned transverse electric field, description of Paragraph <0119>-<0152> of this specification is referred. In addition, the description of Paragraph <0153>-<0169> of this specification is referred for the driving method.

이상, 본 발명의 실시예에 따르면, 콘트라스트가 높은 하얀 표시상태, 검은 표시상태의 쌍안정 표시를 간단하게 실현할 수 있다. 동시에, 일반적인 TN-LCD와 마찬가지로, 비교적 뛰어난 시각특성을 가진다. 또한, 시각보상을 하는 경우에는, 일반적인 TN-LCD와 마찬가지로 저가의 광학보상필름을 활용할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, bistable display in a high contrast white display state and a black display state can be easily realized. At the same time, it has a comparatively excellent visual characteristic as in general TN-LCD. In addition, when performing visual compensation, a low-cost optical compensation film can be utilized as in a general TN-LCD.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 표시를 갱신할 때 이외에는 전력을 필요로 하지 않기 때문에, 초저소비 전력구동이 가능해진다. 특히, 반사형 디스플레이에 적용하였을 경우, 초저소비 전력구동의 이점이 크다고 생각된다. 또한, 유지시간이 짧은 경우에는 정기적인 전압 인가가 필요하게 되는데, 종래에는 수시로 필요하였던데 대하여, 본 실시예에서는 수분(5~20분)에 1회 인가하면 되기 때문에, 비약적으로 소비 전력을 줄일 수 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, since no power is required except when updating the display, ultra-low power consumption can be driven. In particular, when applied to a reflective display, it is considered that the advantage of ultra-low power consumption is great. In addition, when the holding time is short, regular voltage application is required. In the present embodiment, since it is often necessary, the present embodiment only needs to apply it once every few minutes (5 to 20 minutes), thereby dramatically reducing power consumption. Can be.

또한, 메모리성을 이용한 구동방법(선순차 갱신법 등)의 적용이 가능해지기 때문에, 고가의 TFT 등을 이용하지 않고, 단순 매트릭스 표시에 의해 대용량의 도트 매트릭스 표시가 가능해진다.In addition, since it is possible to apply a driving method (line sequential update method or the like) using the memory property, a large-capacity dot matrix display can be performed by simple matrix display without using expensive TFT or the like.

한편, 상술한 실시예에 의한 제조공정은, 기본적으로는 일반적인 TN-LCD의 제조공정과 마찬가지이다. 다른 점은, 상부기판과 하부기판에서 다른 배향막 재료를 사용하는 것과, 상부기판과 하부기판에서 러빙조건(압입량의 제어), 배향막의 소성조건을 다르게 한다는(단, 설정온도조건은 일반적인 TN-LCD의 제조공정에서 사용되는 범위 내) 등이다. 따라서, 제조공정에서의 비용상승의 요인은 적고, 일반적인 TN-LCD와 마찬가지로 저가로 제조할 수 있다.In addition, the manufacturing process by the above-mentioned Example is basically the same as that of the general TN-LCD manufacturing process. The difference is that the use of different alignment film materials on the upper and lower substrates differs from the rubbing conditions (control of indentation amount) and the firing conditions of the alignment film on the upper and lower substrates. Within the range used in the LCD manufacturing process). Therefore, there is little cause of cost increase in a manufacturing process, and it can manufacture at low cost like general TN-LCD.

이상, 실시예에 따라서 본 발명을 설명하였는데, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다.As mentioned above, although this invention was demonstrated according to the Example, this invention is not limited to this.

예를 들어, 실시예에서는 편광판을 크로스 니콜로 배치하고 노멀리 화이트 표시의 액정소자로 하였는데, 편광판을 평행 니콜로 배치하고 노멀리 블랙 표시의 액정소자로 하여도 된다. 단, 노멀리 화이트로 하는 편이 높은 콘트라스트비에 의한 표시를 실현하기 쉬울 것이다. 노멀리 화이트 표시의 경우, 양호한 검은 표시를 얻기 위해서는, 상측 및 하측 편광판(211, 221)의 투과축 방향이 이루는 각도가 90° 부근인 것이 바람직하다.For example, in the embodiment, the polarizing plate is arranged in cross nicol and used as a liquid crystal element of normally white display. The polarizing plate may be arranged in parallel nicol and may be a liquid crystal element of normally black display. However, it is easier to realize display with a higher contrast ratio if it is normally white. In the case of normally white display, in order to obtain good black display, it is preferable that the angle which the transmission axis direction of the upper and lower polarizing plates 211 and 221 make is 90 degree vicinity.

한편, 실시예에서는 상측 및 하측 편광판(211, 221)으로서 광투과율이 비교적 낮은 형태를 사용하였기 때문에, 예를 들어, 도 36에 나타내는 바와 같이 하얀 표시(스프레이 트위스트 배열상태)의 광투과율이 20~25% 정도로 되어 있는데, 광투과율이 비교적 높은 형태를 사용하면, 하얀 표시의 광투과율을 예를 들어, 30~35% 정도로 하는 것이 가능할 것이다.On the other hand, in the embodiment, since the upper and lower polarizing plates 211 and 221 use a form with a relatively low light transmittance, for example, as shown in FIG. 36, the light transmittance of the white display (spray twist arrangement) is 20 to 20. FIG. Although it is about 25%, when using a form with a relatively high light transmittance, it will be possible to set the light transmittance of a white display to about 30 to 35%, for example.

또한, 실시예에서는 트위스트각을 90°로 하였는데, 그 밖의 각도로 할 수도 있다. 이 경우, 하얀 표시에서의 밝기를 밝게 하기 위하여, 액정층 안의 지연값을 조정할 필요가 있을 것이다.In addition, although the twist angle was 90 degrees in the Example, it can also be set as another angle. In this case, it will be necessary to adjust the delay value in the liquid crystal layer in order to brighten the brightness in the white display.

한편, 본 발명은 상술한 실시예의 내용으로 한정되지 않고, 본 발명의 요지의 범위내에서 여러가지로 변형하여 실시할 수 있다. 상술한 실시형태 및 실시예에서는 배향처리의 구체적인 예로서 러빙처리를 들었는데, 그 이외의 배향처리(예를 들어, 광배향법, 사방증착법 등)를 사용할 수도 있다. 또한, 설명중에 나타낸 수치조건 등도 바람직한 일례에 지나지 않으며, 그것들로 한정되지 않는다.In addition, this invention is not limited to the content of the above-mentioned Example, It can variously deform and implement within the range of the summary of this invention. Although the rubbing process was mentioned as a specific example of an orientation process in embodiment and Example mentioned above, other orientation processing (for example, a photo-alignment method, a diagonal deposition method, etc.) can also be used. In addition, numerical conditions etc. which were shown in description are only a preferable example, and are not limited to them.

액정소자 전반 예를 들어, 단순 매트릭스 구동을 하는 액정소자 전반에 이용할 수 있다. 또한, 저소비 전력, 넓은 시각특성, 낮은 가격 등이 요구되는 액정소자에 이용할 수 있다.Overall liquid crystal element For example, it can use for the whole liquid crystal element which performs a simple matrix drive. Also, the present invention can be used for liquid crystal devices requiring low power consumption, wide visual characteristics, low cost, and the like.

메모리성을 가지는 점에서는 예를 들어, 전력을 절약하고 빈번한 갱신이 필요하지 않은 정보기기(PC, 휴대정보단말 등)의 표시면 등, 반사형, 투과형, 투사형의 디스플레이에 바람직하게 적용할 수 있다. 또한, 자기기록 내지 전기기록된 카드의 정보표시면, 아동용 완구, 전자 페이퍼 등에 이용할 수 있다.In terms of memory characteristics, the present invention can be suitably applied to reflective, transmissive, and projection displays such as display surfaces of information devices (PCs, portable information terminals, etc.) that save power and do not require frequent updates. . It can also be used for the information display surface of magnetically recorded or electrically recorded cards, children's toys, electronic paper and the like.

11: 제1 기판 12: 제1 전극
13, 20: 배향막 14, 115, 203: 액정층
15: 제2 기판 16: 제2 전극
17: 절연층 18: 제3 전극
19: 제4 전극 21: 제1 편광판
22: 제2 편광판 31, 32, 33: 드라이버
34: 화소부 110a, 201: 상측기판
110b, 202: 하측기판 111a, 212: 상측투명기판
111b, 222: 하측투명기판 112a: 상측전극
112b: 하측전극 112c: 제1 빗살전극
112d: 제2 빗살전극 113: 절연막
114a, 214: 상측배향막 114b, 224: 하측배향막
116a, 211: 상측편광판 116b, 221: 하측편광판
120: 전원 213: 상측 ITO 전극
223: 하측 ITO 전극 220: 구동전원
11: first substrate 12: first electrode
13, 20: alignment layer 14, 115, 203: liquid crystal layer
15: second substrate 16: second electrode
17: insulating layer 18: third electrode
19: fourth electrode 21: first polarizing plate
22: second polarizer 31, 32, 33: driver
34: pixel portion 110a, 201: upper substrate
110b, 202: lower substrate 111a, 212: upper transparent substrate
111b and 222: lower transparent substrate 112a: upper electrode
112b: lower electrode 112c: first comb electrode
112d: second comb electrode 113: insulating film
114a, 214: upper alignment layer 114b, 224: lower alignment layer
116a and 211: upper polarizing plate 116b and 221: lower polarizing plate
120: power supply 213: upper ITO electrode
223: lower ITO electrode 220: driving power source

Claims (10)

각각의 일면에 배향처리가 실시되고, 서로 대향배치된 제1 기판 및 제2 기판과,
상기 제1 기판의 일면과 상기 제2 기판의 일면 사이에 설치된 액정층과,
상기 액정층에 전계를 인가하기 위한 전계인가수단을 포함하고,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 상기 액정층의 액정분자에 대하여 제1 선회방향으로 비틀어진 제1 배향상태가 발생하도록 상대적으로 배치되어 있고,
상기 액정층은 상기 액정분자에 대하여 상기 제1 선회방향과 반대되는 제2 선회방향으로 비틀어진 제2 배향상태를 발생시키는 성질을 가지는 카이랄제가 첨가되어 있으며,
상기 액정층은 상기 전계인가수단에 의해 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 각 일면에 거의 수직한 방향으로 전계가 인가됨으로써 상기 제1 배향상태로 천이하는 액정소자.
The first substrate and the second substrate which is subjected to an orientation treatment on each surface, and disposed to face each other,
A liquid crystal layer provided between one surface of the first substrate and one surface of the second substrate;
An electric field applying means for applying an electric field to the liquid crystal layer,
The first substrate and the second substrate are relatively arranged to generate a first alignment state twisted in the first pivot direction with respect to the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer,
The liquid crystal layer includes a chiral agent having a property of generating a second alignment state twisted in a second turning direction opposite to the first turning direction with respect to the liquid crystal molecules,
And the liquid crystal layer transitions to the first alignment state by applying an electric field in a direction substantially perpendicular to each one surface of the first substrate and the second substrate by the electric field applying means.
제 1 항에 있어서,
상기 전계인가수단은 적어도, 상기 제1 기판의 일면측에 설치된 제1 전극과, 상기 제2 기판의 일면측에 설치된 제2 전극을 가지는 액정소자.
The method of claim 1,
And said electric field applying means has at least a first electrode provided on one side of said first substrate and a second electrode provided on one side of said second substrate.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 액정층은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 각 일면에 거의 평행한 방향으로 전계가 인가됨으로써 상기 제2 배향상태로 천이하는 액정소자.
The method according to claim 1 or 2,
And the liquid crystal layer transitions to the second alignment state by applying an electric field in a direction substantially parallel to one surface of each of the first substrate and the second substrate.
제 3 항에 있어서,
상기 전계인가수단은 상기 제2 기판의 상기 제2 전극의 상측에 절연층을 통하여 설치되고, 서로 이간하여 배치된 제3 전극 및 제4 전극을 더 가지는 액정소자.
The method of claim 3, wherein
The electric field applying means further includes a third electrode and a fourth electrode which are provided on an upper side of the second electrode of the second substrate through an insulating layer and are spaced apart from each other.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 각각 20° 이상 45° 이하의 프리틸트각이 발현하도록 배향처리되어 있는 액정소자.
The method according to claim 1 or 2,
And the first substrate and the second substrate are oriented so as to exhibit a pretilt angle of 20 ° or more and 45 ° or less, respectively.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 각각 31° 이상 37° 이하의 프리틸트각이 발현하도록 배향처리되어 있는 액정소자.
The method of claim 5, wherein
And the first substrate and the second substrate are oriented so as to exhibit a pretilt angle of 31 ° or more and 37 ° or less, respectively.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 액정층에 대한 상기 카이랄제의 첨가량은 카이랄 피치를 p, 상기 액정층의 두께를 d라고 할 때, d/p가 0.04를 넘고 0.25 미만이 되도록 조정되어 있는 액정소자.
The method according to claim 1 or 2,
The amount of the chiral agent added to the liquid crystal layer is adjusted so that d / p is greater than 0.04 and less than 0.25 when the chiral pitch is p and the thickness of the liquid crystal layer is d.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1 기판은 40° 이상 65° 이하의 프리틸트각이 발현하도록 배향처리되고,
상기 제2 기판은 1° 이상 15° 이하의 프리틸트각이 발현하도록 배향처리되어 있는 액정소자.
The method according to claim 1 or 2,
The first substrate is oriented to express a pretilt angle of 40 ° or more and 65 ° or less,
And the second substrate is oriented so that a pretilt angle of 1 ° or more and 15 ° or less is expressed.
제 8 항에 있어서,
상기 액정층에 대한 상기 카이랄제의 첨가량은 카이랄 피치를 p, 상기 액정층의 두께를 d라고 할 때, d/p가 0.125 이상 0.5 이하가 되도록 조정되어 있는 액정소자.
The method of claim 8,
The amount of the chiral agent added to the liquid crystal layer is adjusted so that d / p is 0.125 or more and 0.5 or less when p is the chiral pitch and d is the thickness of the liquid crystal layer.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1 기판의 배향처리방향과 상기 제2 기판의 배향처리방향이 이루는 각이, 상기 제1 기판 및 제2 기판 각각의 법선방향에서 보았을 때, 90° 이상 100° 이하인 액정소자.
The method according to claim 1 or 2,
An angle formed between an orientation processing direction of the first substrate and an orientation processing direction of the second substrate is 90 ° or more and 100 ° or less as viewed from the normal direction of each of the first and second substrates.
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