KR20130026383A - Liquid crystal element, liquid crystal display - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A liquid crystal element and a liquid crystal display device thereof are provided to omit basically required power besides power required for display conversion by using the bistability of two orientation states of the liquid crystal element. CONSTITUTION: A first and a second substrate(11,12) set an orientation processing direction for generating a first orientation state of liquid crystal molecules. A liquid crystal layer(24) contains a chiral agent for generating a second orientation state of the liquid crystal molecules. If a voltage is supplied to a gap between a second electrode and a common electrode(23), the second orientation state of the liquid crystal layer is transferred to the first orientation state. If the voltage is supplied to a gap between a first electrode and the second electrode, the first orientation state of the liquid crystal layer is transferred to the second orientation state. The orientation state is maintained after the voltage supply is released.

Description

액정 소자, 액정 표시 장치{Liquid crystal element, liquid crystal display}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a liquid crystal device,

본 발명은 2개의 배향 상태 사이의 천이를 이용한 신규 액정 소자 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a novel liquid crystal device and a liquid crystal display device using a transition between two alignment states.

일본등록특허공보 제2510150호에는, 대향 배치된 한 쌍의 기판의 각각에 실시된 배향 처리 방향의 조합으로 규제되는 선회 방향과는 반대의 선회 방향으로 액정 분자를 비틀림 배향시킴으로써, 전기 광학 특성을 향상시킨 액정 표시 장치가 개시되어 있다(선행예 1). 또한, 일본공개특허공보 2007-293278호에는, 대향 배치된 한 쌍의 기판의 각각에 실시된 배향 처리 방향의 조합으로 규제되는 선회 방향(제 1 선회 방향)과는 반대의 선회 방향(제 2 선회 방향)으로 비트는 키랄제를 첨가하면서도, 액정 분자를 상술한 제 1 선회 방향으로 비틀림 배향시킴으로써 액정층 내의 변형을 증가시키며, 그에 따라 역치 전압을 저하시켜서 저전압 구동을 가능하게 하는 액정 소자가 개시되어 있다(선행예 2).Japanese Patent Publication No. 2510150 discloses a liquid crystal display device in which liquid crystal molecules are torsionally oriented in a turning direction opposite to the turning direction restricted by a combination of alignment treatment directions applied to each of a pair of substrates arranged opposite to each other, (Prior Art 1). Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2007-293278 discloses a method of manufacturing a semiconductor device in which a pair of substrates arranged opposite to each other is rotated in a direction opposite to the turning direction (first turning direction) A liquid crystal element is disclosed in which a bit in the direction of tilt is oriented in the above first pivot direction while adding a chiral agent to increase the deformation in the liquid crystal layer thereby lowering the threshold voltage to enable low voltage driving (Prior Example 2).

그런데, 상기한 선행예 1의 액정 표시 장치는, 역 비틀림의 배향 상태가 불안정하고, 액정층에 대하여 비교적 높은 전압을 인가함으로써 역 비틀림의 배향 상태를 얻는 것은 가능하지만, 시간 경과와 함께 순 비틀림의 배향 상태로 천이해버리는 문제가 있다. 또한, 선행예 2의 액정 소자는, 상기한 바와 같이 역치 전압을 저하시키는 이점이 있지만, 전압을 끄면 바로(예를 들어, 수초 정도) 순 비틀림의 배향 상태로 천이해 버려서, 반대로 역치 전압을 높이는 문제가 있다. 그리고, 선행예 1, 2의 어디에서도 순 비틀림과 역 비틀림의 2개의 배향 상태를 표시 등의 용도로서 적극적으로 이용하는 것에 대해서는 상정하고 있지 않다. 즉, 쌍안정성을 적극 이용하기 위하여 필요한 구성, 구동 방법 등의 기술 사상에 대한 개시, 시사 모두가 전혀 존재하지 않았다.In the liquid crystal display device of the above-described prior art example 1, although the orientation state of the reverse twist is unstable and it is possible to obtain an orientation state of reverse twist by applying a relatively high voltage to the liquid crystal layer, There is a problem of discarding the fabric in the oriented state. Although the liquid crystal device of the prior art example 2 has an advantage of lowering the threshold voltage as described above, when the voltage is turned off, the liquid crystal device transitions to a state of net torsion immediately (for example, several seconds), and conversely, there is a problem. It is not assumed in the prior art examples 1 and 2 that two orientation states of net torsion and reverse torsion are actively used as display or the like. That is, there are no disclosures or suggestions on the technical ideas such as the configuration and driving method necessary for positively utilizing bistability.

이에 대하여, 일본공개특허공보 2010-186045호에는, 초기 상태에서는 스프레이 트위스트 배향이지만, 세로 전계를 1회 인가하면 리버스 트위스트 배향으로 안정되는 리버스 TN(Reverse Twisted Nematic)형 액정 소자에 관한 기술이 개시되어 있다(선행예 3). 하지만, 선행예 3의 액정 소자는 양호한 콘트라스트가 얻어지는 범위가 좁다는 점에서 아직 개량의 여지가 있었다.On the other hand, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2010-186045 discloses a technique relating to a reverse twisted nematic (TN) type liquid crystal device which is in a spray twist orientation in the initial state but is stabilized in a reverse twist orientation when a vertical electric field is applied once (Prior Example 3). However, the liquid crystal device of the preceding example 3 still has room for improvement in that a range in which a good contrast can be obtained is narrow.

그래서, 본 발명의 발명자들은 상기한 선행예 1~3에서의 불량을 해소할 수 있는 신규 리버스 TN형 액정 소자에 대하여 검토를 진행하고 있다. 또한, 본 발명의 발명자들은, 상기한 신규 리버스 TN형 액정 소자를 이용한 액정 표시 장치의 일 실시형태로서, 복수의 액정 소자를 배열하고, 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자를 이용하여 각 액정 소자를 개별적으로 구동하는 액정 표시 장치에 대해서도 검토를 진행하고 있다. 여기에서, 수평 전계를 이용한 구동을 하기 위한 스위칭 소자 및 전극의 구조예는, 예를 들어 일본등록특허공보 제4238877호에 개시되어 있다(선행예 4). 하지만, 이러한 선행예 4에 개시되어 있는 스위칭 소자 및 전극의 구조는, 본 발명의 발명자들에 의한 신규 리버스 TN형 액정 소자를 구동하기에는 적합하지 않다.Therefore, the inventors of the present invention are studying a novel reverse-type TN liquid crystal device capable of eliminating defects in the above-mentioned prior art examples 1-3. In addition, the inventors of the present invention have proposed a liquid crystal display device using the above-described novel reverse TN liquid crystal device, in which a plurality of liquid crystal devices are arranged and each liquid crystal device is individually The liquid crystal display device which is driven is also being studied. Here, an example of the structure of the switching element and the electrode for driving using the horizontal electric field is disclosed, for example, in Japanese Patent Publication No. 4238877 (Prior Example 4). However, the structure of the switching element and the electrode disclosed in the foregoing Example 4 is not suitable for driving the novel reverse TN type liquid crystal device by the inventors of the present invention.

본 발명에 따른 구체적인 실시형태는, 2개의 배향 상태 사이의 천이를 발생시키기에 적합한 스위칭 소자 및 전극의 구조를 가지는 신규 액정 소자를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.It is a further object of the present invention to provide a novel liquid crystal device having a switching element and electrode structure suitable for generating transitions between two alignment states.

또한, 본 발명에 따른 구체적인 실시형태는, 신규 액정 소자를 이용한 저소비 전력 구동이 가능한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적의 하나로 한다.It is another object of the present invention to provide a liquid crystal display device capable of driving with low power consumption using a novel liquid crystal device.

본 발명에 따른 일 실시형태의 액정 소자는, (a) 각각의 일면에 배향 처리가 실시되어 있고, 대향 배치된 제 1 기판 및 제 2 기판과, (b) 상기 제 1 기판의 일면측에 설치된 제 1 전극과, (c) 상기 제 1 전극과 이간하여 상기 제 1 기판의 일면측에 설치된 제 2 전극과, (d) 상기 제 1 기판의 일면측에 설치되며, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극에 접속된 스위칭 소자와, (e) 적어도 일부가 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 중첩하도록 하여 상기 제 2 기판의 일면측에 설치된 공통 전극과, (f) 상기 제 1 기판의 일면과 상기 제 2 기판의 일면 사이에 설치된 액정층을 포함하고, (g) 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판은, 상기 액정층의 액정 분자가 제 1 방향으로 비틀어진 제 1 배향 상태를 발생하도록 상기 배향 처리 방향을 설정하며, (h) 상기 액정층은 상기 액정 분자가 상기 제 1 방향과는 반대인 제 2 방향으로 비틀어진 제 2 배향 상태를 발생시키는 성질의 키랄제를 함유하고, (i) 상기 제 2 전극과 상기 공통 전극 사이에 전압이 인가됨으로써 상기 액정층이 상기 제 2 배향 상태에서 상기 제 1 배향 상태로 천이하며, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전압이 인가됨으로써 상기 액정층이 상기 제 1 배향 상태에서 상기 제 2 배향 상태로 천이하는 것을 특징으로 하는 액정 소자이다.A liquid crystal device according to an embodiment of the present invention includes: (a) a first substrate and a second substrate which are aligned on one side and are disposed to face each other; (b) (C) a second electrode provided on one surface of the first substrate and spaced apart from the first electrode, (d) a second electrode provided on one surface of the first substrate, (E) a common electrode provided on one surface side of the second substrate so that at least a part of the common electrode overlaps with the first electrode and the second electrode, and (f) And a liquid crystal layer provided between one surface of the first substrate and the second substrate, and (g) the first substrate and the second substrate are arranged such that liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are twisted in a first direction (H) the liquid crystal layer is a liquid crystal molecule, (I) a voltage is applied between the second electrode and the common electrode to cause the liquid crystal layer to generate a second alignment state in a second direction opposite to the first direction, The liquid crystal layer transits from the first alignment state to the second alignment state by applying a voltage between the first electrode and the second electrode, .

상기 구성에 따르면, 2개의 배향 상태 사이의 천이를 발생시키기에 적합한 스위칭 소자 및 전극의 구조를 가지는 신규 액정 소자가 얻어진다.According to the above configuration, a novel liquid crystal device having a structure of a switching element and an electrode suitable for generating a transition between two alignment states is obtained.

상기 액정 소자에 있어서, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 적어도 한 쪽은, 상호 이간하여 평행 배치된 복수의 직선부를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극은 절연막을 통하여 적층되어 있는 것도 바람직하다.In the liquid crystal device, it is preferable that at least one of the first electrode and the second electrode has a plurality of rectilinear portions arranged in parallel and spaced apart from each other. It is also preferable that the first electrode and the second electrode are laminated via an insulating film.

이에 따라, 2개의 배향 상태 사이의 천이를 발생시키기 위하여 필요한 기판면과 평행 방향의 전계(가로 전계)를 보다 효과적으로 액정층에 인가할 수 있다.Thus, it is possible to more effectively apply the electric field (horizontal electric field) in the direction parallel to the substrate surface necessary for generating the transition between the two alignment states to the liquid crystal layer.

상기 액정 소자에 있어서, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판은 각각 상기 액정층과의 계면에 있어서 그 액정층의 액정 분자에 20°이상의 프리틸트각을 부여하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 키랄제는 상기 액정층의 층 두께(d)에 대한 키랄 피치의 비(d/p)가 0.04 이상 0.6 이하가 되도록 첨가되는 것이 바람직하다.In the liquid crystal device, it is preferable that the first substrate and the second substrate respectively give a pretilt angle of 20 DEG or more to the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer at the interface with the liquid crystal layer. It is preferable that the chiral agent is added so that the ratio of the chiral pitch (d / p) to the layer thickness (d) of the liquid crystal layer is 0.04 or more and 0.6 or less.

이에 따라, 2개의 배향 상태의 쌍안정성을 보다 높일 수 있다.As a result, the bistability of the two alignment states can be further enhanced.

본 발명에 따른 일 실시형태의 액정 표시 장치는, 복수의 화소부를 구비하고, 그 복수의 화소부의 각각이 상기한 본 발명에 따른 액정 소자를 이용하여 구성된 액정 표시 장치이다.A liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention is a liquid crystal display device having a plurality of pixel portions, each of which is constituted by using the above-described liquid crystal device according to the present invention.

상기 구성에 따르면, 액정 소자의 2개의 배향 상태의 쌍안정성(메모리성)을 이용함으로써 표시 변환시 이외에는 기본적으로 전력을 필요로 하지 않는 저소비 전력의 액정 표시 장치가 얻어진다.According to the above configuration, by using the bistability (memory property) of the two alignment states of the liquid crystal element, it is possible to obtain a low power consumption liquid crystal display device which basically requires no power other than the display conversion.

도 1은 리버스 TN형 액정 소자의 원리를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 2는 리버스 트위스트 상태에서 스프레이 트위스트 상태로 천이할 때의 액정층의 배향 상태와 전계 방향의 관계에 대하여 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 제 1 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 리버스 TN형 액정 소자의 평면도이다.
도 5는 제 1 실시형태에 따른 리버스 TN형 액정 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 6은 제 1 실시형태에 따른 리버스 TN형 액정 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 7은 리버스 TN형 액정 표시 소자의 표시 특성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 제 2 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 8에 나타내는 리버스 TN형 액정 소자의 평면도이다.
도 10은 제 2 실시형태에 따른 리버스 TN형 액정 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 11은 제 2 실시형태에 따른 리버스 TN형 액정 소자의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 12는 제 3 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자의 구성예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 13은 제 3 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 14는 제 3 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자의 반사율 특성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15는 제 4 실시형태의 액정 표시 장치의 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다.
1 is a schematic diagram schematically showing the principle of a reverse-TN liquid crystal device.
2 is a conceptual diagram for explaining the relationship between the alignment state of the liquid crystal layer and the electric field direction when transitioning from the reverse twist state to the spray twist state.
3 is a cross-sectional view showing a configuration example of a reverse-TN liquid crystal device according to the first embodiment.
4 is a plan view of the reverse TN type liquid crystal device shown in Fig.
5 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of a reverse TN type liquid crystal device according to the first embodiment.
6 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of a reverse TN liquid crystal device according to the first embodiment.
7 is a diagram showing an example of display characteristics of a reverse-TN liquid crystal display device.
8 is a cross-sectional view showing a configuration example of a reverse-TN liquid crystal device according to the second embodiment.
Fig. 9 is a plan view of the reverse TN liquid crystal device shown in Fig. 8. Fig.
10 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of a reverse TN liquid crystal device according to the second embodiment.
11 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of a reverse TN liquid crystal device according to the second embodiment.
12 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a reverse-TN liquid crystal device according to the third embodiment.
13 is a cross-sectional view showing a configuration example of a reverse TN liquid crystal device according to the third embodiment.
14 is a diagram showing an example of the reflectance characteristic of the reverse-TN liquid crystal device of the third embodiment.
15 is a diagram schematically showing a configuration example of a liquid crystal display device according to the fourth embodiment.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 리버스 TN형 액정 소자의 원리를 개략적으로 나타내는 모식도이다. 리버스 TN형 액정 소자는, 기본적인 구성으로서, 대향 배치된 상측 기판(1) 및 하측 기판(2)과, 그들 사이에 설치된 액정층(3)을 구비한다. 상측 기판(1)과 하측 기판(2)의 각각의 표면에는 러빙 처리 등의 배향 처리가 실시된다. 이들 배향 처리 방향(도면 속에서 화살표로 나타냄)이 90°전후의 각도로 서로 교차하도록 하여 상측 기판(1)과 하측 기판(2)이 상대적으로 배치된다. 액정층(3)은 네마틱 액정 재료를 상측 기판(1)과 하측 기판(2) 사이에 주입함으로써 형성된다. 이러한 액정층(3)에는 액정 분자를 그 방위각 방향에 있어서 특정 방향(도 1의 예에서는 오른쪽 선회 방향)으로 비트는 작용을 발생시키는 키랄제가 첨가된 액정 재료가 이용된다. 상측 기판(1)과 하측 기판(2)의 상호 간격(셀 두께)을 d, 키랄제의 키랄 피치를 p로 하면, 이들의 비(d/p)의 값은, 예를 들어 0.04~0.6 정도로 설정된다. 이와 같은 리버스 TN형 액정 소자는, 키랄제의 작용에 의하여 초기 상태에는 액정층(3)이 스프레이 배향하면서 비트는 스프레이 트위스트 상태(제 2 배향 상태)가 된다. 이러한 스프레이 트위스트 상태의 액정층(3)에 대하여 그 층 두께 방향으로 포화 전압을 넘는 전압을 인가하면, 액정 분자가 왼쪽 선회 방향으로 비틀어지는 리버스 트위스트 상태(유니폼 트위스트 상태: 제 1 배향 상태)로 천이한다. 이와 같은 리버스 트위스트 상태의 액정층(3)에 있어서는 벌크 중의 액정 분자가 치우쳐져 있으므로, 액정 소자의 구동 전압을 저감하는 효과가 나타난다.1 is a schematic diagram schematically showing the principle of a reverse-TN liquid crystal device. The reverse-type TN liquid crystal device has, as a basic configuration, an upper substrate 1 and a lower substrate 2 arranged opposite to each other, and a liquid crystal layer 3 provided therebetween. The surfaces of the upper substrate 1 and the lower substrate 2 are subjected to alignment treatment such as rubbing treatment. The upper substrate 1 and the lower substrate 2 are relatively arranged such that the alignment treatment directions (indicated by arrows in the drawing) cross each other at an angle of about 90 °. The liquid crystal layer 3 is formed by injecting a nematic liquid crystal material between the upper substrate 1 and the lower substrate 2. [ In the liquid crystal layer 3, a liquid crystal material to which a chiral agent is added is used, which causes the liquid crystal molecules to beat in a specific direction (rightward turning direction in the example of Fig. 1) in the azimuthal direction. (D / p) is about 0.04 to 0.6, for example, where d is the interval (cell thickness) between the upper substrate 1 and the lower substrate 2 and p is the chiral pitch of the chiral agent Respectively. In such a reverse TN type liquid crystal device, the liquid crystal layer 3 is spray-aligned in the initial state due to the action of the chiral agent, and the bit becomes a spray twist state (second alignment state). When a voltage exceeding the saturation voltage is applied to the liquid crystal layer 3 in the spray twist state in the layer thickness direction, a transition is made to a reverse twist state (uniform twist state: first alignment state) in which the liquid crystal molecules are twisted in the leftward turning direction do. In the liquid crystal layer 3 in the reverse twist state as described above, the liquid crystal molecules in the bulk are biased, so that the effect of reducing the driving voltage of the liquid crystal element appears.

도 2는 리버스 트위스트 상태에서 스프레이 트위스트 상태로 천이할 때의 액정층의 배향 상태와 전계 방향의 관계에 대하여 설명하기 위한 개념도이다. 도 2의 (A)에 나타내는 바와 같이, 기판면에 대하여 수평 방향의 전계(Electric field)에 대하여, 리버스 트위스트 상태에서의 액정층의 층 두께 방향의 대략 중앙의 액정 분자(도면 속에서 모양을 부여한 액정 분자)의 장축 방향이 가능한 한 평행하지 않고, 직교 또는 그에 가까운 상태가 되도록 전계의 인가 방향을 설정한다. 이에 따라, 액정층의 층 두께 방향의 대략 중앙의 액정 분자가 전계 방향을 따라서 재배향되므로, 도 2의 (B)에 나타내는 바와 같이 액정층의 배향 상태는 리버스 트위스트 상태에서 스프레이 트위스트 상태로 천이한다. 또한, 리버스 트위스트 상태의 액정층에 대하여, 그 층 두께 방향의 대략 중앙의 액정 분자의 장축 방향과 평행하거나 그에 가까운 상태가 되도록 하여서 전계를 인가한 경우에는, 리버스 트위스트 상태에서 스프레이 트위스트 상태로의 천이는 발생하기 어렵다. 이것은, 액정층의 층 두께 방향의 대략 중앙에 있어서 전계에 의한 액정 분자의 재배향이 거의 발생하지 않기 때문이다. 이상으로부터, 리버스 TN형 액정 소자에 있어서 2개의 배향 상태 사이를 자유롭게 천이하기 위해서는, 액정층의 층 두께 방향에 대한 전계(세로 전계)와 이에 직교하는 방향의 전계(가로 전계)를 발생시킬 필요가 있으며, 가로 전계에 대해서는 리버스 트위스트 상태의 액정층의 층 두께 방향의 대략 중앙의 액정 분자의 장축 방향과 대략 직교하거나 그에 가까운 방향이 되도록 할 필요가 있다. 이들의 세로 전계와 가로 전계를 자유롭게 부여하기 위한 소자 구조에 대하여, 다음에 구체적인 예를 들어서 설명한다. 2 is a conceptual diagram for explaining the relationship between the alignment state of the liquid crystal layer and the electric field direction when transitioning from the reverse twist state to the spray twist state. As shown in Fig. 2 (A), the electric field in the horizontal direction with respect to the substrate surface is divided into liquid crystal molecules at substantially the center in the thickness direction of the liquid crystal layer in the reverse twisted state The direction of the electric field is set so that the major axis direction of the liquid crystal molecules is not as parallel as possible, but orthogonally or nearly in parallel. As a result, since the liquid crystal molecules at substantially the center in the thickness direction of the liquid crystal layer are redirected along the electric field direction, the alignment state of the liquid crystal layer transitions from the reverse twist state to the spray twist state as shown in Fig. 2B . In the case where an electric field is applied to the liquid crystal layer in the reverse twisted state so as to be in parallel with or close to the long axis direction of the liquid crystal molecules at substantially the center in the layer thickness direction, Is difficult to occur. This is because almost no reorientation of the liquid crystal molecules due to the electric field occurs at the approximate center of the liquid crystal layer in the layer thickness direction. From the above, it is necessary to generate an electric field (longitudinal electric field) with respect to the layer thickness direction of the liquid crystal layer and an electric field (transverse electric field) in a direction orthogonal to the layer thickness direction in order to freely shift between the two alignment states in the reverse TN liquid crystal device And it is necessary for the transverse electric field to be in a direction substantially orthogonal to or close to the major axis direction of the liquid crystal molecules at substantially the center in the layer thickness direction of the liquid crystal layer in the reverse twisted state. The device structure for giving these vertical electric fields and lateral electric fields freely will be described below with specific examples.

도 3은 제 1 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자의 구성예를 나타내는 단면도이다. 또한, 도 4는 도 3에 나타내는 리버스 TN형 액정 소자의 평면도이다. 그리고, 도 3은 도 4에 나타내는 Ⅱ-Ⅱ선의 단면을 나타내고 있다. 각 도면에 나타내는 본 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자는, 제 1 기판(하측 기판)(11), 제 2 기판(상측 기판)(12), 제 1 전극(13), 공통선(14), 주사선(15), 절연막(16), 반도체막(17), 소스 전극(18), 드레인 전극(19), 제 2 전극(화소 전극)(20), 제 1 배향막(21), 제 2 배향막(22), 공통 전극(23), 액정층(24), 신호선(25), 제 1 편광판(하측 편광판)(31) 및 제 2 편광판(상측 편광판)(32)을 포함하여 구성되어 있다.3 is a cross-sectional view showing a configuration example of a reverse-TN liquid crystal device according to the first embodiment. 4 is a plan view of the reverse TN liquid crystal device shown in Fig. 3 shows a cross section taken along the line II-II in Fig. The reverse type TN liquid crystal device of the present embodiment shown in each figure has a first substrate (lower substrate) 11, a second substrate (upper substrate) 12, a first electrode 13, a common line 14, The second electrode (pixel electrode) 20, the first alignment film 21, the second alignment film 21, and the second alignment film 21 A liquid crystal layer 24, a signal line 25, a first polarizing plate (lower polarizing plate) 31, and a second polarizing plate (upper polarizing plate)

제 1 기판(11) 및 제 2 기판(12)은 상호 대향 배치되어 있고, 각각 예를 들어 글라스 기판, 플라스틱 기판 등의 투명 기판이다. 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12)의 상호 간에는, 예를 들어 다수의 스페이서(입상체)가 분산 배치되어 있고(미도시), 그들의 스페이서에 의하여 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12)의 상호 간격이 유지된다.The first substrate 11 and the second substrate 12 are opposed to each other and are transparent substrates such as glass substrates and plastic substrates, for example. A plurality of spacers (grains) are dispersed (not shown) between the first substrate 11 and the second substrate 12, and the first substrate 11 and the second substrate 12 are separated by their spacers The mutual spacing of the substrates 12 is maintained.

제 1 전극(13)은 제 1 기판(11)의 일면측에 설치되어 있다. 이러한 제 1 전극(13)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 대략 직사각형 형상으로 형성되어 있으며, 일부가 공통선(14)과 접속하고 있다. 이러한 제 1 전극(13)은, 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO) 등의 투명 도전막을 패터닝함으로써 얻어진다.The first electrode 13 is provided on one side of the first substrate 11. As shown in Fig. 4, the first electrode 13 is formed in a substantially rectangular shape, for example, and a part of the first electrode 13 is connected to the common line 14. [ The first electrode 13 is obtained, for example, by patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO).

공통선(14)은 제 1 기판(11)의 일면측에 설치되어 있고, 한 방향(도 4에 나타내는 Y방향)으로 연장된다. 이러한 공통선(14)을 통하여, 도시하지 않은 전압 공급 수단으로부터 제 1 전극(13)에 대하여 소정의 전위가 주어진다. 공통선(14)으로는, 예를 들어 알루미늄과 몰리브덴의 적층막 등의 금속막이 이용된다.The common line 14 is provided on one surface of the first substrate 11 and extends in one direction (Y direction in Fig. 4). Through this common line 14, a predetermined potential is given to the first electrode 13 from voltage supply means (not shown). As the common line 14, for example, a metal film such as a laminated film of aluminum and molybdenum is used.

주사선(15)은 제 1 기판(11)의 일면측에 설치되어 있고, 한 방향(도 4에 나타내는 Y방향)으로 연장된다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 주사선(15)은, 공통선(14)과의 사이에 제 1 전극(13)을 끼우고 배치되어 있다. 주사선(15)으로는, 예를 들어 알루미늄과 몰리브덴의 적층막 등의 금속막이 이용된다.The scanning lines 15 are provided on one surface side of the first substrate 11 and extend in one direction (Y direction in FIG. 4). As shown in Fig. 4, the scanning line 15 of the present embodiment is disposed with the first electrode 13 sandwiched between the scanning line 15 and the common line 14. Fig. As the scanning line 15, for example, a metal film such as a laminated film of aluminum and molybdenum is used.

절연막(16)은 제 1 기판(11)의 일면측에 제 1 전극(13), 공통선(14) 및 주사선(15)을 덮으며 설치되어 있다. 이러한 절연막(16)으로는, 예를 들어 질화 실리콘막, 산화 실리콘막 또는 이들의 적층막이 이용된다.The insulating film 16 covers the first electrode 13, the common line 14 and the scanning line 15 on one surface of the first substrate 11. As the insulating film 16, for example, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a laminated film thereof is used.

반도체막(17)은 절연막(16) 위이며, 주사선(15)과 중첩하는 소정 위치에 설치되어 있다. 이러한 반도체막(17)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 섬 형상으로 패터닝되어 있다. 반도체막(17)으로는, 예를 들어 아모퍼스 실리콘막이 이용된다. 주사선(15)의 반도체막(17)과 겹치는 부분은 박막 트랜지스터의 게이트 전극으로서 기능한다. 또한, 절연막(16)의 반도체(17)와 겹치는 부분은 박막 트랜지스터의 게이트 절연막으로서 기능한다.The semiconductor film 17 is provided on the insulating film 16 at a predetermined position overlapping with the scanning line 15. [ Such a semiconductor film 17 is patterned into an island shape as shown in Fig. As the semiconductor film 17, for example, an amorphous silicon film is used. A portion of the scanning line 15 which overlaps with the semiconductor film 17 functions as a gate electrode of the thin film transistor. A portion of the insulating film 16 overlapping with the semiconductor 17 functions as a gate insulating film of the thin film transistor.

소스 전극(18)은 절연막(16) 위의 소정 위치에 설치되어 있고, 일부가 반도체막(17)과 접속하고 있다. 본 실시예의 소스 전극(18)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 신호선(25)과 일체로 형성되어 있다. 이들의 소스 전극(18) 및 신호선(25)으로는, 예를 들어 알루미늄과 몰리브덴의 적층막 등의 금속막이 이용된다.The source electrode 18 is provided at a predetermined position on the insulating film 16, and a part of the source electrode 18 is connected to the semiconductor film 17. The source electrode 18 of this embodiment is formed integrally with the signal line 25 as shown in Fig. As the source electrode 18 and the signal line 25, for example, a metal film such as a laminated film of aluminum and molybdenum is used.

드레인 전극(19)은 절연막(16) 위의 소정 위치에 설치되어 있고, 일부가 반도체막(17)과 접속하고 있다. 이러한 드레인 전극(19)으로는, 예를 들어 알루미늄과 몰리브덴의 적층막 등의 금속막이 이용된다.The drain electrode 19 is provided at a predetermined position on the insulating film 16, and a part of the drain electrode 19 is connected to the semiconductor film 17. As the drain electrode 19, for example, a metal film such as a laminated film of aluminum and molybdenum is used.

제 2 전극(20)은 절연막(16) 위이며, 적어도 일부가 상기한 제 1 전극(13)과 중첩하는 소정 위치에 설치되어 있다. 이러한 제 2 전극(20)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 개구부(슬릿)(20a)를 가진다. 이러한 제 2 전극(20)은, 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO) 등의 투명 도전막을 패터닝함으로써 얻어진다. 제 2 전극(20)의 크기는, 예를 들어 각 개구부(20a) 사이에 존재하는 직선부의 폭(도 3의 X방향에서의 길이)이 약 20㎛, 각 개구부(20a)의 폭(도 3의 X방향에서의 길이)을 약 20㎛로 할 수 있다. 이러한 제 2 전극(20)과 상기 제 1 전극(13) 사이에 전압을 인가함으로써 액정층(24)에 가로 전계를 인가할 수 있다.The second electrode 20 is formed on the insulating film 16 and at least a part of the second electrode 20 is located at a predetermined position overlapping with the first electrode 13. The second electrode 20 has a plurality of openings (slits) 20a as shown in Fig. The second electrode 20 is obtained, for example, by patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO). The size of the second electrode 20 is set to be about 20 占 퐉 and the width of each opening 20a (see Fig. 3 The length in the X direction) of about 20 mu m. A horizontal electric field can be applied to the liquid crystal layer 24 by applying a voltage between the second electrode 20 and the first electrode 13.

제 1 배향막(21)은 제 1 기판(11)의 일면측이며 절연막(16) 위에, 반도체막(17), 소스 전극(18), 드레인 전극(19) 및 제 2 전극(20)을 덮으며 설치되어 있다. 마찬가지로, 제 2 배향막(22)은, 제 2 기판(12)의 일면측에 공통 전극(23)을 덮으며 설치되어 있다. 제 1 배향막(21)과 제 2 배향막(22)의 각각에 대해서는, 1축 배향 처리(예를 들어, 러빙 처리, 광 배향 처리 등)가 실시되어 있다. 본 실시형태의 제 1 배향막(21) 및 제 2 배향막(22)으로는, 비교적 높은 프리틸트각(20°이상, 보다 바람직하게는 35°±10°정도)을 발현시키는 것이 이용된다. 제 1 배향막(21)의 배향 처리 방향(RL)과 제 2 배향막(22)의 배향 처리 방향(RL)은 액정층(24)의 배향 상태가 리버스 트위스트 상태일 때의 층 두께 방향의 대략 중앙에서의 액정 분자의 배향 방향(D)이 제 1 전극(13)과 제 2 전극(20)에 의하여 발생하는 전계 방향(E)과 대략 직교하도록 설정되어 있다(도 4를 참조).The first alignment film 21 covers the semiconductor film 17, the source electrode 18, the drain electrode 19 and the second electrode 20 on the insulating film 16 on one side of the first substrate 11 Is installed. Likewise, the second alignment film 22 is provided so as to cover the common electrode 23 on one surface of the second substrate 12. The first alignment film 21 and the second alignment film 22 are each subjected to uniaxial alignment treatment (for example, rubbing treatment, photo alignment treatment, etc.). The first alignment film 21 and the second alignment film 22 of the present embodiment are used to develop a relatively high pretilt angle (about 20 deg. Or more, more preferably about 35 deg. 10 deg.). The alignment treatment direction RL of the first alignment film 21 and the alignment treatment direction RL of the second alignment film 22 are aligned substantially at the center of the layer thickness direction when the alignment state of the liquid crystal layer 24 is in the reverse twist state The alignment direction D of the liquid crystal molecules of the first electrode 13 and the second electrode 20 is set to be substantially orthogonal to the electric field direction E generated by the first electrode 13 and the second electrode 20 (see Fig. 4).

공통 전극(23)은 제 2 기판(12)의 일면측에 설치되어 있다. 이러한 공통 전극(23)은 적어도 일부가 제 1 전극(13) 및 제 2 전극(20)과 중첩하도록 형성되어 있다. 이러한 공통 전극(23)은, 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO) 등의 투명 도전막을 패터닝함으로써 얻어진다. 이러한 공통 전극(23)과 상기의 제 1 전극(13)(또는 제 2 전극(20)) 사이에 전압을 인가함으로써 액정층(24)에 대하여 세로 전계를 인가할 수 있다.The common electrode 23 is provided on one surface of the second substrate 12. At least a part of the common electrode 23 is formed so as to overlap with the first electrode 13 and the second electrode 20. The common electrode 23 is obtained, for example, by patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO). A vertical electric field can be applied to the liquid crystal layer 24 by applying a voltage between the common electrode 23 and the first electrode 13 (or the second electrode 20).

액정층(24)은 제 1 기판(11)의 일면과 제 2 기판(12)의 일면의 상호 사이에 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 유전율 이방성(Δε)이 양(Δε>0)인 네마틱 액정 재료를 이용하여 액정층(24)을 구성하고 있다. 액정층(24)에 도시된 굵은 선은, 액정층(24) 내의 액정 분자를 모식적으로 나타낸 것이다. 전압을 인가하지 않을 때의 액정 분자는, 제 1 기판(11) 및 제 2 기판(12)의 각 기판면에 대하여 소정의 프리틸트각을 가지며 배향한다. 또한, 제 1 배향막(21)과 제 2 배향막(22)의 각각의 배향 처리의 방향(RU, RL)(도 4를 참조)이 이루는 각도가, 예를 들어 90°전후로 설정됨으로써 전압을 인가하지 않을 때의 액정층(24)의 액정 분자는 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12) 사이에서 방위각 방향으로 비틀어져 배향한다.The liquid crystal layer 24 is provided between one surface of the first substrate 11 and one surface of the second substrate 12. In this embodiment, the liquid crystal layer 24 is formed by using a nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy (DELTA epsilon) (DELTA epsilon > 0). A thick line in the liquid crystal layer 24 schematically shows liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 24. The liquid crystal molecules when no voltage is applied have a predetermined pretilt angle with respect to the respective substrate surfaces of the first substrate 11 and the second substrate 12 and align. The angle formed by the directions RU and RL (refer to FIG. 4) of the alignment treatment of the first alignment film 21 and the second alignment film 22 is set to, for example, about 90 degrees, The liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 24 are twisted in the azimuthal direction between the first substrate 11 and the second substrate 12 and aligned.

신호선(25)은 절연막(16)의 일면측에 설치되어 있고, 공통선(14) 및 주사선(15)과 대략 직교하는 일 방향(도 4에 나타내는 X방향)으로 연장된다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 신호선(25)은 소스 전극(18)과 일체로 형성되어 있다. 신호선(25)으로는, 예를 들어 알루미늄과 몰리브덴의 적층막 등의 금속막이 이용된다.The signal line 25 is provided on one side of the insulating film 16 and extends in one direction (X direction shown in Fig. 4) which is substantially perpendicular to the common line 14 and the scanning line 15. [ As shown in Fig. 4, the signal line 25 of this embodiment is formed integrally with the source electrode 18. As shown in Fig. As the signal line 25, for example, a metal film such as a laminated film of aluminum and molybdenum is used.

제 1 편광판(31)은 제 1 기판(11)의 바깥쪽에 배치되어 있다. 제 2 편광판(32)은 제 2 기판(12)의 바깥쪽에 배치되어 있다. 본 실시형태에서는 이러한 제 2 편광판(32)측에서 이용자에 의하여 관찰된다. 이들의 제 1 편광판(31)과 제 2 편광판(32)은, 예를 들어 서로의 투과축을 대략 직교하여 배치된다(크로스니콜 배치).The first polarizing plate 31 is disposed outside the first substrate 11. The second polarizing plate 32 is disposed outside the second substrate 12. In this embodiment, it is observed by the user on the second polarizing plate 32 side. The first polarizing plate 31 and the second polarizing plate 32 are disposed, for example, substantially orthogonal to each other with respect to the transmission axis (cross-Nicol arrangement).

다음으로, 제 1 실시형태에 따른 리버스 TN형 액정 소자의 제조 방법의 일례에 대하여 도 5, 도 6을 참조하면서 설명한다.Next, an example of a method of manufacturing a reverse TN liquid crystal device according to the first embodiment will be described with reference to Figs. 5 and 6. Fig.

우선, 제 1 기판(11) 및 제 2 기판(12)으로서 이용하기 위한 글라스 기판을 준비한다. 예를 들어, 판 두께가 0.7㎜의 무알칼리 글라스로 이루어지는 글라스 기판이 이용된다.First, a glass substrate for use as the first substrate 11 and the second substrate 12 is prepared. For example, a glass substrate made of a non-alkali glass having a thickness of 0.7 mm is used.

다음으로, 제 1 기판(11)의 일면 위에 공통선(14) 및 주사선(15)을 형성한다(도 5의 (A)). 구체적으로는, 예를 들어 스퍼터법 등의 막형성법에 의하여, 제 1 기판(11)의 일면 전체에 걸쳐서 알루미늄막을 형성하고, 그 위에 다시 몰리브덴막을 형성한다. 그 후, 알루미늄막 및 몰리브덴막의 적층막을 드라이 에칭법 등에 의하여 패터닝한다.Next, a common line 14 and a scanning line 15 are formed on one surface of the first substrate 11 (Fig. 5 (A)). Specifically, an aluminum film is formed over the entire one surface of the first substrate 11 by a film forming method such as a sputtering method, and a molybdenum film is formed thereon. Thereafter, a laminated film of an aluminum film and a molybdenum film is patterned by a dry etching method or the like.

그리고, 제 1 기판(11)의 일면측의 소정 위치에 제 1 전극(13)을 형성한다(도 5의 (B)). 구체적으로는, 예를 들어 스퍼터법 등의 막형성법에 의하여, 제 1 기판(11)의 일면 전체에 걸쳐서 인듐 주석 산화물막(ITO막)을 형성한다. 그 후, 이 ITO막을 웨트 에칭법 등에 의하여 패터닝한다.Then, the first electrode 13 is formed at a predetermined position on one side of the first substrate 11 (Fig. 5 (B)). Specifically, an indium tin oxide film (ITO film) is formed over one entire surface of the first substrate 11 by a film forming method such as a sputtering method. Thereafter, this ITO film is patterned by a wet etching method or the like.

다음으로, 제 1 기판(11)의 일면측에, 제 1 전극(13), 공통선(14) 및 주사선(15)을 덮도록 하여 절연막(16)을 형성한다(도 5의 (C)). 구체적으로는, 예를 들어 스퍼터법이나 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등의 막형성법에 의하여 질화 실리콘막을 형성한다.Next, an insulating film 16 is formed on one surface of the first substrate 11 so as to cover the first electrode 13, the common line 14, and the scanning line 15 (FIG. 5C) . Specifically, a silicon nitride film is formed by a film formation method such as a sputtering method or a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

그리고, 제 1 기판(11)의 절연막(16) 위의 소정 위치에 반도체막(17)을 형성한다(도 5의 (D)). 구체적으로는, 예를 들어 플라즈마 CVD법 등의 막형성법에 의하여 아모퍼스 실리콘막을 제 1 기판(11)의 일면 전체에 걸쳐서 형성한다. 그 후, 이 아모퍼스 실리콘막을 드라이 에칭법 등에 의하여 섬 형상으로 패터닝한다.Then, the semiconductor film 17 is formed at a predetermined position on the insulating film 16 of the first substrate 11 (FIG. 5 (D)). Specifically, an amorphous silicon film is formed over the entire surface of the first substrate 11 by a film formation method such as a plasma CVD method. Thereafter, the amorphous silicon film is patterned into an island shape by a dry etching method or the like.

다음으로, 제 1 기판(11)의 절연막(16) 위의 소정 위치에 소스 전극(18), 드레인 전극(19) 및 신호선(25)을 형성한다(도 5의 (E)). 구체적으로는, 예를 들어 스퍼터법 등의 막형성법에 의하여, 제 1 기판(11)의 일면 전체에 걸쳐서 몰리브덴막/알루미늄막/몰리브덴막의 적층막을 형성한다. 그 후, 이 적층막을 드라이 에칭법 등에 의하여 패터닝한다.Next, a source electrode 18, a drain electrode 19, and a signal line 25 are formed at predetermined positions on the insulating film 16 of the first substrate 11 (Fig. 5 (E)). Specifically, a laminated film of a molybdenum film / aluminum film / molybdenum film is formed over the entire one surface of the first substrate 11 by a film forming method such as a sputtering method. Thereafter, this laminated film is patterned by a dry etching method or the like.

그리고, 제 1 기판(11)의 절연막(16) 위의 소정 위치에 제 2 전극(20)을 형성한다(도 5의 (F)). 구체적으로는, 예를 들어 스퍼터법 등의 막형성법에 의하여, 제 1 기판(11)의 일면 전체에 걸쳐서 ITO막을 형성한다. 그 후, 이 ITO막을 웨트 에칭법 등에 의하여 패터닝한다. 또한, 절연막(16) 위에 패시베이션막을 더 형성하여도 좋다(미도시).Then, the second electrode 20 is formed at a predetermined position on the insulating film 16 of the first substrate 11 (FIG. 5 (F)). Specifically, an ITO film is formed over the entire one surface of the first substrate 11 by a film forming method such as a sputtering method. Thereafter, this ITO film is patterned by a wet etching method or the like. Further, a passivation film may be further formed on the insulating film 16 (not shown).

한편, 제 2 기판(12)의 일면 위에 공통 전극(23)을 형성한다(도 5의 (G)). 구체적으로는, 예를 들어 스퍼터법 등의 막형성법에 의하여, 제 2 기판(12)의 일면 전체에 걸쳐서 ITO막을 형성한다. 또한, 실제의 제조 공정에 있어서는, 기판 전면에 공통 전극(23)이 존재하는 경우에는, 메인 밀봉부에 의한 단락, 스크라이브에서 브레이킹시의 막 박리 등을 발생시킬 가능성이 있으므로, 스퍼터링시에 메탈마스크 등으로 외주를 차폐(규제)하는 것이 바람직하다.On the other hand, a common electrode 23 is formed on one surface of the second substrate 12 (FIG. 5 (G)). Specifically, an ITO film is formed over the entire one surface of the second substrate 12 by a film forming method such as a sputtering method. In the actual manufacturing process, when the common electrode 23 is present on the entire surface of the substrate, there is a possibility of causing a short circuit by the main sealing portion and peeling of the film during braking in scribing. Therefore, It is preferable to shield (regulate) the outer periphery.

다음으로, 제 1 기판(11)의 절연막(16) 위의 전체에 걸쳐서 제 1 배향막(21)을 형성하고(도 6의 (A)), 제 2 기판(12)의 공통 전극(23) 위의 전체에 걸쳐서 제 2 배향막(22)을 형성한다(도 6의 (B)). 여기에서, 예를 들어 일반적으로는 수직 배향막으로서 이용되는 재료의 측쇄 밀도를 낮게 한 폴리이미드막을 이용하여 각 배향막을 형성한다. 플렉소 인쇄법, 잉크젯법, 스핀코트법, 슬릿코트법, 슬릿법과 스핀코트법의 조합 등의 적절한 방법으로 배향막 재료를 제 1 기판(11) 위, 제 2 기판(12) 위에 각각 적당한 막 두께(예를 들어, 500~800Å 정도)로 도포하고, 열처리(예를 들어, 160~180℃, 1시간 소성)를 한다. 그 후, 제 1 배향막(21), 제 2 배향막(22)의 각각에 대하여 배향 처리를 한다. 여기에서는, 예를 들어 러빙 처리를 하고, 그 조건인 미는 양을 0.8㎜로 한다(스트롱 러빙 조건). 여기에서는, 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12)을 서로 겹칠 때에 각 기판 위의 액정 분자의 트위스트각이 대략 90°가 되도록 러빙 방향을 설정한다.Next, a first alignment film 21 is formed over the entire surface of the insulating film 16 of the first substrate 11 (FIG. 6A), and a second alignment film 21 is formed on the common electrode 23 of the second substrate 12 The second alignment film 22 is formed over the whole of the first alignment film 22 (Fig. 6 (B)). Here, for example, each alignment film is formed by using a polyimide film having a lowered side chain density of a material generally used as a vertical alignment film. The alignment film material is formed on the first substrate 11 and the second substrate 12 by suitable methods such as a flexo printing method, an inkjet method, a spin coat method, a slit coat method, a slit method and a spin coat method, (For example, about 500 to 800 ANGSTROM) and heat-treated (for example, baked at 160 to 180 DEG C for 1 hour). Thereafter, alignment treatment is performed on each of the first alignment film 21 and the second alignment film 22. Here, for example, the rubbing treatment is performed, and the amount of the rubbing under the condition is set to 0.8 mm (Strong rubbing condition). Here, when the first substrate 11 and the second substrate 12 are overlapped with each other, the rubbing direction is set so that the twist angle of the liquid crystal molecules on each substrate becomes approximately 90 degrees.

그리고, 한쪽 기판(예를 들어, 제 1 기판(11)) 위에 갭 컨트롤제를 적정량(예를 들어, 2~5wt%) 포함한 메인 밀봉제를 형성한다. 메인 밀봉제의 형성은, 예를 들어 스크린 인쇄나 디스펜서에 의하여 행한다. 또한, 갭 컨트롤제의 직경은 액정층(24)의 두께가 4㎛ 정도가 되도록 한다. 그리고, 다른 쪽 기판(예를 들어, 제 2 기판(12)) 위에는 갭 컨트롤제를 산포한다. 예를 들어, 본 실시형태에서는 입자 직경 4㎛의 플라스틱 볼을 건식 갭 산포기에 의하여 산포한다. 그 후, 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12)을 서로 겹쳐서, 프레스기 등으로 압력을 일정하게 가한 상태로 열처리를 함으로써, 메인 밀봉제를 경화시킨다. 여기에서는, 예를 들어 150℃에서 3시간의 열처리를 행한다(도 6의 (C)).Then, a main sealant containing an appropriate amount of gap control agent (for example, 2 to 5 wt%) is formed on one of the substrates (for example, the first substrate 11). The main sealant is formed, for example, by screen printing or a dispenser. In addition, the diameter of the gap control agent is set so that the thickness of the liquid crystal layer 24 is about 4 mu m. Then, a gap control agent is dispersed on the other substrate (for example, the second substrate 12). For example, in this embodiment, a plastic ball having a particle diameter of 4 탆 is dispersed by a dry gap acid aerator. Thereafter, the first substrate 11 and the second substrate 12 are superimposed on each other, and the main sealant is cured by performing heat treatment in a state where the pressure is constantly applied by a press machine or the like. Here, for example, a heat treatment is performed at 150 占 폚 for 3 hours (Fig. 6 (C)).

다음으로, 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12)의 틈에 액정 재료를 충전함으로써 액정층(24)을 형성한다(도 6의 (D)). 액정 재료의 충전은, 예를 들어 진공 주입법에 의하여 행한다. 본 실시형태에서는, 유전율 이방성(Δε)이 양이면서, 키랄제를 첨가한 액정 재료를 이용한다. 키랄제의 첨가량은 d/p가 0.04 이상 0.6 이하가 되도록 설정하는 것이 바람직하며, 예를 들어 d/p가 0.16이 되도록 설정한다. 이와 같은 액정 재료의 주입 후, 그 주입구에 엔드 밀봉제를 도포하여 밀봉한다. 그리고, 액정 재료의 상이전 온도 이상의 온도로 적절히 열처리(예를 들어, 120℃에서 1시간)를 함으로써, 액정층(24)의 액정 분자의 배향 상태를 조정한다.Next, the liquid crystal layer 24 is formed by filling the gap between the first substrate 11 and the second substrate 12 with a liquid crystal material (Fig. 6 (D)). The liquid crystal material is filled, for example, by a vacuum injection method. In this embodiment, a liquid crystal material to which a chiral agent is added while having a positive dielectric anisotropy (DELTA epsilon) is used. The addition amount of the chiral agent is preferably set so that d / p is 0.04 or more and 0.6 or less, for example, d / p is set to 0.16. After the liquid crystal material is injected, an end sealing agent is applied to the injection port and sealed. Then, the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 24 is adjusted by appropriately performing a heat treatment (for example, at 120 DEG C for one hour) at a temperature equal to or higher than the phase transition temperature of the liquid crystal material.

그리고, 제 1 기판(11)의 바깥쪽에 제 1 편광판(31)을 서로 붙이고, 제 2 기판(12)의 바깥쪽에 제 2 편광판(32)을 서로 붙인다. 이들 제 1 편광판(31)과 제 2 편광판(32)은, 서로의 투과축을 대략 직교 배치(크로스니콜 배치)가 된다. 이상과 같이 하여서 제 1 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자가 완성된다(도 3을 참조).The first polarizing plate 31 is attached to the outside of the first substrate 11 and the second polarizing plate 32 is attached to the outside of the second substrate 12. The transmission axes of the first polarizing plate 31 and the second polarizing plate 32 are substantially orthogonal to each other (cross-Nicol arrangement). Thus, the reverse TN type liquid crystal device of the first embodiment is completed (see Fig. 3).

이상과 같은 공정을 거쳐서 완성된 리버스 TN형 액정 소자에 대하여, 각 전극을 이용하여 액정층에 전압을 인가하고, 스프레이 트위스트 상태와 리버스 트위스트 상태를 상호 천이시켰을 때의 모습은 다음과 같이 확인된다.The voltage applied to the liquid crystal layer using each electrode for the reversed TN type liquid crystal device which has been completed through the above-described steps is shown as follows when the spray twist state and the reverse twist state are transited to each other.

본 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자는, 초기 상태에 있어서 액정층(24)의 액정 분자가 스프레이 트위스트 상태로 배향한다. 이러한 스프레이 트위스트 상태에 있어서는, 외관상 비교적 밝은 상태의 백색 표시(밝은 표시)가 얻어진다. 이에 대하여, 도시하지 않은 전압 인가 수단에서 제 1 전극(13)과 공통 전극(23)의 각각에 전압을 인가함으로써 세로 전계를 발생시킨다. 예를 들어, 10V, 100Hz의 교류 전압(직사각형파)을 약 0.01~0.5초간 인가하고, 그 직후에 전압의 인가를 멈춘다. 이에 의해, 액정층(24)의 배향 상태가 리버스 트위스트 상태로 천이한다. 이러한 리버스 트위스트 상태에 있어서는, 외관상 비교적 어두운 상태의 검정 표시(어두운 표시)가 얻어진다. 리버스 TN형 액정 표시 소자의 표시 특성의 일례를 참고로 하여 도 7에 나타낸다. 예를 들어, 이 리버스 TN형 액정 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 액정 표시 장치를 구성하였다면, 이 스프레이 트위스트 상태에서 리버스 트위스트 상태로의 천이시에는 개별의 화소마다(각 소자마다) 제어하는 것이 어려우므로, 상태 천이는 모든 화소 동시에 또는 공통선(14)을 공유하는 복수의 제 1 전극(13)의 라인마다 제어된다.In the reverse-type TN liquid crystal device of the present embodiment, in the initial state, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 24 are aligned in a spray twisted state. In such a spray twist state, a white display (bright display) in a relatively bright state in appearance is obtained. On the other hand, a vertical electric field is generated by applying a voltage to each of the first electrode 13 and the common electrode 23 by a voltage applying means (not shown). For example, an alternating voltage (rectangular wave) of 10 V and 100 Hz is applied for about 0.01 to 0.5 seconds, and the application of the voltage is stopped immediately thereafter. Thereby, the alignment state of the liquid crystal layer 24 transits to the reverse twist state. In such a reverse twist state, a black display (dark display) in an apparently dark state is obtained. Fig. 7 shows an example of the display characteristics of the reverse-TN liquid crystal display element. For example, if the liquid crystal display device is constituted by arranging these reverse TN liquid crystal elements in a matrix, it is difficult to control each pixel (for each element) at the transition from the spray twist state to the reverse twist state , The state transition is controlled for all the pixels simultaneously or for each line of the plurality of first electrodes 13 sharing the common line 14. [

다음으로, 전압 인가 수단에서 주사선(15)에 소정의 전압을 인가함으로써 박막 트랜지스터를 도통 상태로 하며, 전압 인가 수단으로부터 신호선(25)에 소정의 전압을 인가함으로써 박막 트랜지스터를 통하여 제 2 전극(20)에 전압을 인가한다. 이에 따라, 제 1 전극(13)과 제 2 전극(20) 사이에 상대적인 전위차가 발생하므로 액정층(24)에는 가로 전계가 인가되어서, 액정층(24)의 배향 상태는 리버스 트위스트 상태에서 스프레이 트위스트 상태로 천이한다. 주사선(15)으로 인가하는 전압(게이트 전압)은, 예를 들어 10V의 펄스파, 신호선(25)에 인가하는 전압은, 예를 들어 ±10V를 프레임마다 반전시킨 전압으로 한다. 가로 전계를 인가하는 시간은, 예를 들어 0.01~0.5초간 정도이다.Next, a predetermined voltage is applied to the scanning line 15 in the voltage applying means to make the thin film transistor conductive, and a predetermined voltage is applied to the signal line 25 from the voltage applying means to form the second electrode 20 ). Accordingly, a potential difference is generated between the first electrode 13 and the second electrode 20, so that a horizontal electric field is applied to the liquid crystal layer 24, so that the alignment state of the liquid crystal layer 24 is a twisted state State. The voltage (gate voltage) to be applied to the scanning line 15 is, for example, 10 V, and the voltage applied to the signal line 25 is a voltage obtained by inverting, for example, ± 10 V for each frame. The time for applying the horizontal electric field is, for example, about 0.01 to 0.5 seconds.

상기한 스프레이 트위스트 상태, 리버스 트위스트 상태의 어느 것이나 전압 인가를 해제한 후에도 그 배향 상태가 유지되므로, 표시를 바꾼 후에는 기본적으로 전압을 인가할 필요가 없어, 소비 전력을 매우 낮게 억제할 수 있다. 예를 들어, 이 리버스 TN형 액정 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 액정 표시 장치를 구성하였다면, 다시 표시를 바꾸고 싶은 경우에는, 모든 화소 동시 또는 공통선(14)을 공유하는 복수의 제 1 전극(13)의 라인마다 제어하여 세로 전계를 인가하고, 이어서 박막 트랜지스터를 이용하여 제 2 전극(20)으로의 전압 인가/비인가를 제어함으로써 각 화소마다 가로 전계를 선택적으로 인가함으로써 원하는 화상 표시를 할 수 있다. 라인마다 표시를 바꾸는 방식은 소설 등의 문장을 읽는 경우에는 다 읽은 라인을 순서대로 바꾸면 되기 때문에, 전환에 다소 시간이 필요하더라도 독자의 스트레스를 경감할 수 있다.Since the alignment state is maintained even after the voltage application is canceled in both the spray twist state and the reverse twist state, the voltage is basically not required to be applied after the display is changed, and the power consumption can be suppressed to be extremely low. For example, if the liquid crystal display device is constituted by arranging these reverse TN type liquid crystal devices in a matrix, if it is desired to change the display again, a plurality of first electrodes 13 ), And then a vertical electric field is applied to the second electrode 20 to control the application / non-application of voltage to the second electrode 20 by using a thin film transistor, whereby a desired image can be displayed by selectively applying a horizontal electric field to each pixel . In the method of changing the display for each line, when reading a sentence such as a novel, it is possible to change the line to be read in order, so that the stress of the reader can be alleviated even if a certain time is required for switching.

다음으로, 리버스 TN형 액정 소자의 다른 구성예에 대하여 설명한다.Next, another example of the configuration of the reverse TN type liquid crystal device will be described.

도 8은 제 2 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자의 구성예를 나타내는 단면도이다. 또한, 도 9는 도 8에 나타내는 리버스 TN형 액정 소자의 평면도이다. 그리고, 도 8은 도 9에 나타내는 Ⅷ-Ⅷ선의 단면을 나타내고 있다. 각 도면에 나타내는 본 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자(5)는 제 1 기판(하측 기판)(11), 제 2 기판(상측 기판)(12), 제 1 전극(13), 공통선(14a), 주사선(15), 절연막(16), 반도체막(17), 소스 전극(18), 드레인 전극(19a), 제 2 전극(20), 제 1 배향막(21), 제 2 배향막(22), 공통 전극(23), 액정층(24), 신호선(25), 절연막(26), 제 1 편광판(하측 편광판)(31) 및 제 2 편광판(상측 편광판)(32)을 포함하여 구성되어 있다. 또한, 제 1 실시형태와 공통되는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 이용하고 있으며, 그들의 상세한 설명은 생략한다.8 is a cross-sectional view showing a configuration example of a reverse-TN liquid crystal device according to the second embodiment. 9 is a plan view of the reverse TN type liquid crystal device shown in Fig. 8 shows a cross section taken along line VIII-VIII of FIG. The reverse type TN liquid crystal device 5 of the present embodiment shown in each drawing has a first substrate (lower substrate) 11, a second substrate (upper substrate) 12, a first electrode 13, a common line 14a The scanning line 15, the insulating film 16, the semiconductor film 17, the source electrode 18, the drain electrode 19a, the second electrode 20, the first alignment film 21, the second alignment film 22, A common electrode 23, a liquid crystal layer 24, a signal line 25, an insulating film 26, a first polarizing plate (lower polarizing plate) 31 and a second polarizing plate (upper polarizing plate) 32 . The same reference numerals are used for components common to those of the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

공통선(14a)은 제 1 기판(11)의 일면측의 절연막(26) 위에 설치되어 있고, 한 방향(도 8에 나타내는 Y방향)으로 연장된다. 이러한 공통선(14a)은, 도 9에 나타내는 바와 같이 제 2 전극(20)과 접속되어 있고, 이러한 공통선(14a)을 통하여, 도시하지 않은 전압 공급 수단에서 제 2 전극(20)에 대하여 소정의 전위가 얻어진다.The common line 14a is provided on the insulating film 26 on one surface of the first substrate 11 and extends in one direction (Y direction in FIG. 8). This common line 14a is connected to the second electrode 20 as shown in Fig. 9 and is connected to the second electrode 20 via a common line 14a by a not shown voltage supply means. Is obtained.

드레인 전극(19a)은 절연막(16) 위의 소정 위치에 설치되어 있으며, 일부가 절연막(16)을 관통하여 제 1 전극(13)과 접속하고 있다. 이러한 드레인 전극(19a)으로는, 예를 들어 알루미늄과 몰리브덴의 적층막 등의 금속막이 이용된다.The drain electrode 19a is provided at a predetermined position on the insulating film 16 and a part thereof is connected to the first electrode 13 through the insulating film 16. [ As the drain electrode 19a, for example, a metal film such as a laminated film of aluminum and molybdenum is used.

절연막(26)은 제 1 기판(11)의 일면측의 절연막(16) 위에, 반도체막(17), 소스 전극(18) 및 드레인 전극(19a)을 덮으며 설치되어 있다. 이러한 절연막(26)으로는, 예를 들어 질화 실리콘막, 산화 실리콘막 또는 이들의 적층막이 이용된다.The insulating film 26 is provided so as to cover the semiconductor film 17, the source electrode 18 and the drain electrode 19a on the insulating film 16 on one side of the first substrate 11. As the insulating film 26, for example, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a laminated film thereof is used.

제 2 전극(20)은 절연막(26) 위이며 적어도 일부가 상기한 제 1 전극(13)과 중첩하는 소정 위치에 설치되어 있다. 이러한 제 2 전극(20)은, 도 9에 나타내는 바와 같이 공통선(14a)과 접속하고 있다. 본 실시예에서는 제 2 전극(20)과 공통선(14)은 일체로 형성되어 있다. 이러한 제 2 전극(20)은, 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO) 등의 투명 도전막을 패터닝함으로써 얻어진다. 이러한 제 2 전극(20)과 상기 제 1 전극(13) 사이에 전압을 인가함으로써, 액정층(24)에 가로 전계를 인가할 수 있다.The second electrode 20 is provided on a predetermined position on the insulating film 26 and at least a part of which overlaps with the first electrode 13. The second electrode 20 is connected to the common line 14a as shown in Fig. In this embodiment, the second electrode 20 and the common line 14 are integrally formed. The second electrode 20 is obtained, for example, by patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO). By applying a voltage between the second electrode 20 and the first electrode 13, a horizontal electric field can be applied to the liquid crystal layer 24.

제 1 배향막(21)은 제 1 기판(11)의 일면측이며 절연막(26) 위에, 공통선(14a) 및 제 2 전극(20)을 덮으며 설치되어 있다.The first alignment film 21 is provided on the insulating film 26 on one side of the first substrate 11 so as to cover the common line 14a and the second electrode 20.

다음으로, 제 2 실시형태에 따른 리버스 TN형 액정 소자의 제조 방법의 일례에 대하여 도 10, 도 11을 참조하면서 설명한다. 또한, 제 1 실시형태와 공통되는 내용에 대해서는 적절히 설명을 생략한다.Next, an example of a method of manufacturing a reverse TN type liquid crystal device according to the second embodiment will be described with reference to Figs. 10 and 11. Fig. In addition, descriptions common to those in the first embodiment are omitted as appropriate.

제 1 기판(11)의 일면 위에, 소정의 금속막으로 이루어지는 주사선(15)을 형성한다(도 10의 (A)). 다음으로, 제 1 기판(11)의 일면측의 소정 위치에 ITO막 등으로 이루어지는 제 1 전극(13)을 형성한다(도 10의 (B)). 그리고, 제 1 기판(11)의 일면측에 제 1 전극(13) 및 주사선(15)을 덮도록 하여서 절연막(16)을 형성한다(도 10의 (C)).A scanning line 15 made of a predetermined metal film is formed on one surface of the first substrate 11 (Fig. 10 (A)). Next, a first electrode 13 made of an ITO film or the like is formed at a predetermined position on one side of the first substrate 11 (Fig. 10 (B)). Then, the insulating film 16 is formed so as to cover the first electrode 13 and the scanning line 15 on one side of the first substrate 11 (FIG. 10 (C)).

다음으로, 제 1 기판(11)의 절연막(16) 위의 소정 위치에 반도체막(17)을 형성하고(도 10의 (D)), 소스 전극(18), 드레인 전극(19a) 및 신호선(25)을 더 형성한다(도 10의 (E)). 드레인 전극(19a)에 대해서는, 미리 절연막(16)의 소정 위치에 제 1 전극(13)의 일부를 노출하는 개구부를 설치해 두고, 그 후에 스퍼터법 등에 의하여 금속막을 형성하며, 패터닝함으로써 형성할 수 있다.Next, a semiconductor film 17 is formed at a predetermined position on the insulating film 16 of the first substrate 11 (Fig. 10D), and the source electrode 18, the drain electrode 19a, 25) are further formed (Fig. 10 (E)). The drain electrode 19a can be formed by previously providing an opening for exposing a part of the first electrode 13 at a predetermined position of the insulating film 16 and then forming a metal film by a sputtering method or the like and patterning .

그리고, 제 1 기판(11)의 절연막(16) 위에 반도체막(17), 소스 전극(18), 드레인 전극(19a) 및 신호선(25)을 덮는 절연막(26)을 형성한다(도 10의 (F)). 다음으로, 제 1 기판(11)의 절연막(26) 위의 소정 위치에 공통선(14a) 및 제 2 전극(20)을 형성한다(도 10의 (G)). 또한, 절연막(26) 위에 패시베이션막을 더 설치하여도 좋다(미도시). 한편, 제 2 기판(12)의 일면 위에는 공통 전극(23)을 형성한다(도 11의 (A)).The insulating film 26 covering the semiconductor film 17, the source electrode 18, the drain electrode 19a and the signal line 25 is formed on the insulating film 16 of the first substrate 11 F)). Next, the common line 14a and the second electrode 20 are formed at predetermined positions on the insulating film 26 of the first substrate 11 (FIG. 10 (G)). Further, a passivation film may be further provided on the insulating film 26 (not shown). On the other hand, a common electrode 23 is formed on one surface of the second substrate 12 (Fig. 11 (A)).

다음으로, 제 1 기판(11)의 절연막(16) 위의 전체에 걸쳐서 제 1 배향막(21)을 형성하고(도 11의 (B)), 제 2 기판(12)의 공통 전극(23) 위의 전체에 걸쳐서 제 2 배향막(22)을 형성한다(도 11의 (C)).Next, a first alignment film 21 is formed over the entire surface of the insulating film 16 of the first substrate 11 (FIG. 11B), and a second alignment film 21 is formed on the common electrode 23 of the second substrate 12 The second alignment film 22 is formed over the entire surface of the substrate 10 (Fig. 11 (C)).

그리고, 한쪽 기판 위에 메인 밀봉제를 형성하고, 다른 쪽 기판 위에는 갭 컨트롤제를 산포한 후에, 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12)을 서로 겹쳐서 프레스기 등으로 압력을 일정하게 가한 상태로 열 처리함으로써, 메인 밀봉제를 경화시킨다(도 11의 (D)). 다음으로, 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12)의 틈에 액정 재료를 충전함으로써 액정층(24)을 형성한다(도 11의 (E)).After the main sealant is formed on one of the substrates and the gap control agent is dispersed on the other substrate, the first substrate 11 and the second substrate 12 are overlapped with each other, and the pressure is constantly applied by a press machine or the like The main sealant is cured by heat treatment (Fig. 11 (D)). Next, the liquid crystal layer 24 is formed by filling the gap between the first substrate 11 and the second substrate 12 with a liquid crystal material (Fig. 11 (E)).

그 후, 제 1 기판(11)의 바깥쪽에 제 1 편광판(31)을 서로 붙이고, 제 2 기판(12)의 바깥쪽에 제 2 편광판(32)을 서로 붙인다. 이들 제 1 편광판(31)과 제 2 편광판(32)은 서로의 투과축을 대략 직교 배치(크로스니콜 배치)한다. 이상과 같이 하여서 제 2 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자가 완성된다(도 8을 참조).Thereafter, the first polarizing plate 31 is attached to the outside of the first substrate 11 and the second polarizing plate 32 is attached to the outside of the second substrate 12. The transmission axes of the first polarizing plate 31 and the second polarizing plate 32 are arranged substantially orthogonally (cross-Nicol arrangement). Thus, the reverse TN type liquid crystal device of the second embodiment is completed (see Fig. 8).

이상과 같은 공정을 거쳐서 완성한 리버스 TN형 액정 소자에 대하여, 각 전극을 이용하여 액정층에 전압을 인가하고, 스프레이 트위스트 상태와 리버스 트위스트 상태를 서로 천이할 때의 모습을 다음과 같이 확인하였다.A voltage was applied to the liquid crystal layer using each of the electrodes for the reversed TN type liquid crystal device completed through the above-described processes, and the states when the spray twist state and the reverse twist state were transited to each other were confirmed as follows.

본 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자는, 초기 상태에 있어서 액정층(24)의 액정 분자가 스프레이 트위스트 상태로 배향한다. 이러한 스프레이 트위스트 상태에 있어서는, 외관상 비교적 밝은 상태의 백색 표시(밝은 표시)가 얻어진다. 이에 대하여, 상기한 바와 같이 제 1 전극(13)과 공통 전극(23)을 이용하여 세로 전계를 발생한다. 예를 들어, 10V, 100Hz의 교류 전압(단파형)을 약 0.01~0.5초간 인가하고, 그 직후에 전압의 인가를 멈춘다. 이에 따라, 액정층(24)의 배향 상태가 리버스 트위스트 상태로 천이한다. 이러한 리버스 트위스트 상태에 있어서는, 외관상 비교적 어두운 상태의 검정 표시(어두운 표시)가 얻어진다. 예를 들어, 이러한 리버스 TN형 액정 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 액정 표시 장치를 구성하였다면, 이러한 스프레이 트위스트 상태에서 리버스 트위스트 상태로의 천이 시에는 개별의 화소마다(각 소자마다) 제어할 수 있다. 이때, 제 1 전극(13)은 전기적으로 자유로운 상태일 필요가 있다.In the reverse-type TN liquid crystal device of the present embodiment, in the initial state, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 24 are aligned in a spray twisted state. In such a spray twist state, a white display (bright display) in a relatively bright state in appearance is obtained. On the other hand, a vertical electric field is generated by using the first electrode 13 and the common electrode 23 as described above. For example, an AC voltage (short waveform) of 10 V and 100 Hz is applied for about 0.01 to 0.5 seconds, and the application of the voltage is stopped immediately thereafter. Thus, the alignment state of the liquid crystal layer 24 transitions to the reverse twist state. In such a reverse twist state, a black display (dark display) in an apparently dark state is obtained. For example, if such a liquid crystal display device is constituted by arranging such reverse TN liquid crystal devices in a matrix form, it is possible to control each pixel (for each device) at the time of transition from the spray twist state to the reverse twist state. At this time, the first electrode 13 needs to be electrically free.

다음으로, 전압 인가 수단으로부터 주사선(15)에 소정의 전압을 인가함으로써 박막 트랜지스터를 도통 상태로 하면서, 전압 가압 수단으로부터 신호선(25)에 소정의 전압을 인가함으로써 제 2 전극(20)에 전압을 인가한다. 이에 따라, 제 1 전극(13)과 제 2 전극(20) 사이에 상대적인 전위 차가 발생하므로, 액정층(24)에는 가로 전계가 인가됨으로써, 액정층(24)의 배향 상태가 리버스 트위스트 상태에서 스프레이 트위스트 상태로 천이한다. 주사선(15)으로 인가하는 전압(게이트 전압)은, 예를 들어 10V의 펄스파, 신호선(25)에 인가하는 전압은, 예를 들어 ±10V를 프레임마다 반전시킨 전압으로 한다. 가로 전계를 인가하는 시간은, 예를 들어 약 01~0.5초 사이 정도이다.Next, a predetermined voltage is applied from the voltage applying means to the signal line 25 while applying the predetermined voltage to the scanning line 15 from the voltage application means to bring the thin film transistor into a conduction state, thereby applying a voltage to the second electrode 20 . Accordingly, a relative potential difference is generated between the first electrode 13 and the second electrode 20, so that a horizontal electric field is applied to the liquid crystal layer 24 so that the liquid crystal layer 24 is oriented in the reverse twist state, Transition to the twist state. The voltage (gate voltage) to be applied to the scanning line 15 is, for example, 10 V, and the voltage applied to the signal line 25 is a voltage obtained by inverting, for example, ± 10 V for each frame. The time for applying the horizontal electric field is, for example, about 01 to about 0.5 seconds.

상기한 스프레이 트위스트 상태, 리버스 트위스트 상태 중 어느 것이나 전압 인가를 해제한 후에도 그 배향 상태가 유지되므로, 표시를 바꾼 후에는 전혀 전압을 인가할 필요가 없어, 소비 전력을 매우 낮게 억제할 수 있다. 예를 들어, 이러한 리버스 TN형 액정 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 액정 표시 장치를 구성하였다면, 본 실시형태에서는 스프레이 트위스트 상태에서 리버스 트위스트 상태로의 천이, 및 리버스 트위스트 상태에서 스프레이 트위스트 상태로의 천이 모두 각 화소마다 제어할 수 있다. 따라서, 제 1 실시형태와 비교하여 표시 변경의 자유도는 보다 높아진다. 예를 들어, 현재 제안되고 있는 전기영동 방식의 전자 페이퍼 디스플레이에서는 모두 일단 화면 전체를 백색 표시 또는 검정 표시로 리셋할 필요가 있으며, 이것을 하지 않으면 원하는 위치에 모든 전기영동 입자를 이동시킬 수가 없게 되거나, 반복 표시 전환을 하고 있는 경우에는 전기영동 입자가 치우치거나 하는 경우가 있는데, 본 실시형태에 따르면 그러한 불량이 발생하지 않는다.Since the alignment state is maintained even after the voltage application is canceled in either the spray twist state or the reverse twist state described above, it is not necessary to apply the voltage at all after the display is changed, and the power consumption can be suppressed to a very low level. For example, if such a liquid crystal display device is constituted by arranging such reverse TN liquid crystal devices in a matrix, in the present embodiment, the transition from the spray twist state to the reverse twist state and the transition from the reverse twist state to the spray twist state It is possible to control each pixel. Therefore, the degree of freedom of display change is higher than in the first embodiment. For example, in the electrophoretic electronic paper display currently proposed, it is necessary to reset the entire screen to the white display or the black display once, otherwise, it becomes impossible to move all the electrophoretic particles to the desired position, In the case where the repeated display switching is performed, the electrophoretic particles may be displaced. However, according to the present embodiment, such defects do not occur.

다음으로, 리버스 TN형 액정 소자의 다른 구성예에 대하여 설명한다.Next, another example of the configuration of the reverse TN type liquid crystal device will be described.

도 12는 제 3 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자의 구성예를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 12의 (A)에 나타내는 제 3 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자는, 외부로부터의 빛을 이용하여 표시를 하는 반사형 액정 소자이며, 액정 패널(50)과, 이 액정 패널(50)의 아랫면측에 배치되는 반사판(51)과, 액정 패널(50)의 윗면측에 배치되는 산란판(52), 이 산란판(52)에 겹쳐서 배치되는 λ/4 파장판(53), 이 λ/4 파장판(53)에 겹쳐서 배치되는 편광판(54)을 구비한다. 반사판(51)으로는, 예를 들어 은필름을 이용할 수 있다. 또한, 산란판(52)으로는, 예를 들어 헤이즈 값이 43~45%인 것을 복수장 겹친 것을 이용할 수 있다. 그리고, λ/4 파장판(53)으로는, 예를 들어 위상차가 약 137㎚인 것을 이용할 수 있다. 또한, 산란판(52)은 액정 패널(50)의 아랫면측에 배치되어도 좋다. 이러한 경우에는 반사판(51)과 액정 패널(50)의 상호간에 산란판(52)이 배치된다.12 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a reverse-TN liquid crystal device according to the third embodiment. 12 (A) is a reflection type liquid crystal device for performing display using light from the outside. The liquid crystal panel 50 includes a liquid crystal panel 50, A scattering plate 52 disposed on the upper surface side of the liquid crystal panel 50, a lambda / 4 wave plate 53 placed over the scattering plate 52, And a polarizing plate 54 placed on the four-wave plate 53 in a superimposed manner. As the reflection plate 51, for example, a silver film can be used. As the scattering plate 52, for example, a plurality of sheets having a haze value of 43 to 45% can be used. As the? / 4 wave plate 53, for example, a phase difference of about 137 nm can be used. The scattering plate 52 may be disposed on the lower surface side of the liquid crystal panel 50. In this case, a scattering plate 52 is disposed between the reflection plate 51 and the liquid crystal panel 50.

도 12의 (B)에 나타내는 바와 같이, 액정 패널(50)에서의 하측 기판의 러빙 방향(RL), 상측 기판의 러빙 방향(RU)이 이루는 각도는, 예를 들어 70°(반사형에서의 적정값의 일례)로 설정된다. 액정층의 액정 재료에는, 예를 들어 d/p=0.143이 되도록 키랄제가 첨가된다. 액정층의 액정 재료의 Δn의 값은, 예를 들어 0.065~0.15 정도이다. 편광판(54)의 투과축(P)은 상측 기판의 러빙 방향(RU)과 평행하게 설정되며, λ/4 파장판(53)의 위상차 축(P')은 편광판(54)의 투과축과 대략 45°의 각도로 설정된다. 액정 패널(50)의 내부 구조에 대해서는, 상기한 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태의 액정 소자와 마찬가지이다(모두 편광판을 제외).12B, the angle formed by the rubbing direction RL of the lower substrate and the rubbing direction RU of the upper substrate in the liquid crystal panel 50 is, for example, 70 deg. An example of an appropriate value). In the liquid crystal material of the liquid crystal layer, for example, a chiral agent is added so that d / p = 0.143. The value of? N of the liquid crystal material of the liquid crystal layer is, for example, about 0.065 to 0.15. The transmission axis P of the polarizing plate 54 is set parallel to the rubbing direction RU of the upper substrate and the retardation axis P 'of the? / 4 wave plate 53 is set to be substantially parallel to the transmission axis of the polarizing plate 54 Lt; RTI ID = 0.0 > 45. The internal structure of the liquid crystal panel 50 is the same as that of the liquid crystal device of the first embodiment or the second embodiment described above (all except for the polarizer).

도 13은 제 3 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자의 구성예를 나타내는 단면도이다. 여기에서는 일례로서, 액정 패널(50)로서 제 1 실시형태의 액정 소자를 채용한 경우에 대하여 도시하였는데, 제 2 실시형태의 액정 소자를 채용한 경우도 마찬가지이다. 이러한 액정 패널(50)에서의 제 1 전극(13b)은 금속막으로 이루어지고, 더욱이 표면에 요철이 형성되어 있다. 이에 따라, 제 1 전극(13b)은 반사판(51) 및 산란판(52)의 기능도 겸비할 수 있다. 제 3 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자의 제조 방법에 대해서는 상기한 제 1 실시형태 또는 제 2 실시형태와 마찬가지이며, 예를 들어 제 1 전극(13b)의 형성 공정을 주사선(15)의 형성 공정과 공통화하면, 그 이외에는 공통의 공정을 채용할 수 있다. 또한, 제 1 전극(13b)이 반사판(51)의 기능만을 겸하고, 산란판(52)에 대해서는 상기와 같이 외부 장착하여도 좋다.13 is a cross-sectional view showing a configuration example of a reverse TN liquid crystal device according to the third embodiment. Here, as an example, the case where the liquid crystal element of the first embodiment is employed as the liquid crystal panel 50 is shown, but the same applies to the case of employing the liquid crystal element of the second embodiment. The first electrode 13b in the liquid crystal panel 50 is made of a metal film, and furthermore, irregularities are formed on the surface. Accordingly, the first electrode 13b can also function as both the reflection plate 51 and the scattering plate 52. The manufacturing method of the reverse-TN liquid crystal device of the third embodiment is the same as that of the first embodiment or the second embodiment described above. For example, the forming process of the first electrode 13b is performed in the process of forming the scanning line 15 A common process can be adopted. In addition, the first electrode 13b serves only as a function of the reflection plate 51, and the scattering plate 52 may be externally mounted as described above.

도 14는 제 3 실시형태의 리버스 TN형 액정 소자의 반사율 특성의 일례를 나타내는 도면이다. 도 14에서는 액정층의 트위스트각을 70°로 설정하고, 액정 소자의 기판면 법선에 대하여 30° 방향에서 광입사하며, 법선 방향에서 반사율을 측정하였을 때의 Δn 의존성의 반사율 특성이 나타나 있다. 이러한 경우, 액정 재료의 Δn이 0.08일 때에 반사율 및 콘트라스트비가 특히 뛰어나다는 것을 알 수 있다. 또한, 여기에서는 λ/4 파장판(53)의 위상차 축을 액정층의 층 두께 방향의 대략 중앙에서의 액정 분자의 장축 방향과 직교하도록 설정하고, 편광판(54)의 투과축은 상측 기판의 러빙 방향과 평행하게 설정되어 있는데, 각각의 설정은 이것으로 한정되지 않는다. 반사형으로 함으로써 백라이트가 불필요하게 되어, 특히 소비 전력을 억제할 수 있게 된다.14 is a diagram showing an example of the reflectance characteristic of the reverse-TN liquid crystal device of the third embodiment. 14 shows the reflectance characteristic of? N dependence when the twist angle of the liquid crystal layer is set at 70 占 and the light is incident in the direction of 30 占 with respect to the substrate plane normal of the liquid crystal element and the reflectance is measured in the normal direction. In this case, it can be seen that the reflectance and the contrast ratio are particularly excellent when? N of the liquid crystal material is 0.08. In this case, the retardation axis of the? / 4 wave plate 53 is set to be orthogonal to the major axis direction of the liquid crystal molecules at the substantially center of the liquid crystal layer in the layer thickness direction, and the transmission axis of the polarizing plate 54 is set at But the setting is not limited to this. The reflection type eliminates the need for a backlight, and it is possible to suppress power consumption in particular.

다음으로, 제 4 실시형태로는, 상기한 제 1 내지 제 3 실시형태 중 어느 액정 소자가 가지는 메모리성을 이용한 저소비 전력 구동이 가능한 액정 표시 장치의 구성예에 대하여 설명한다.Next, in the fourth embodiment, a configuration example of a liquid crystal display device capable of driving with low power consumption using the memory property of any one of the liquid crystal devices of the first to third embodiments will be described.

도 15는 제 4 실시형태의 액정 표시 장치의 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 15에 나타내는 액정 표시 장치는, 복수의 화소부(100)를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되는 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치이고, 각 화소부(100)로서 상기한 어느 실시형태의 액정 소자가 이용되고 있다. 구체적으로는, 액정 표시 장치는, 제 1 방향으로 연장되는 복수의 주사선(101)과, 각 주사선(101)에 대하여 전압을 공급하는 드라이버(104)와, 각각이 주사선(101)과 직교하여 제 2 방향으로 연장되는 복수의 신호선(102) 및 공통선(103)과, 각 신호선(102)에 대하여 전압을 공급하는 드라이버(105)와, 각 공통선(103)에 대하여 전압을 공급하는 드라이버(106)와, 각 주사선(101)과 각 신호선(102)의 교차점에 설치된 화소부(100)를 포함하여 구성되어 있다. 각 화소부(100)는 제 1 전극 또는 제 2 전극의 한쪽이 공통선(103)에 접속되고, 다른 쪽이 박막 트랜지스터에 접속된다. 또한, 공통 전극에 대해서는 각 화소부(100)에 공통으로 설치된다. 15 is a diagram schematically showing a configuration example of a liquid crystal display device according to the fourth embodiment. The liquid crystal display device shown in Fig. 15 is an active matrix liquid crystal display device in which a plurality of pixel portions 100 are arranged in a matrix, and each of the pixel portions 100 is provided with a liquid crystal element of any of the above- . More specifically, the liquid crystal display device includes a plurality of scanning lines 101 extending in a first direction, a driver 104 for supplying a voltage to each scanning line 101, A driver 105 for supplying a voltage to each signal line 102 and a driver 105 for supplying a voltage to each common line 103. The signal line 102 and the common line 103 extend in two directions, And a pixel portion 100 provided at an intersection of each scanning line 101 and each signal line 102. [ In each pixel portion 100, one of the first electrode and the second electrode is connected to the common line 103, and the other is connected to the thin film transistor. Further, common electrodes are provided in common to the pixel units 100.

이상과 같은 각 실시형태에 따르면, 2개의 배향 상태 사이의 천이를 발생시키기에 적합한 스위칭 소자 및 전극의 구조를 가지는 신규 액정 소자가 얻어진다. 또한, 액정 소자의 2개의 배향 상태의 쌍안정성(메모리성)을 이용함으로써 표시 전환시 이외에는 기본적으로 전력을 필요로 하지 않는 저소비 전력의 액정 표시 장치가 얻어진다.According to each of the embodiments described above, a novel liquid crystal device having a switching element and an electrode structure suitable for generating a transition between two alignment states is obtained. Further, by using the bistability (memory property) of the two alignment states of the liquid crystal element, a liquid crystal display device with essentially no power consumption is obtained except for the display switching.

그리고, 본 발명은 상술한 내용으로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지의 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

예를 들어, 상기한 각 실시형태에서는 액정층의 트위스트각을 70°(반사형) 또는 90°(투과형)으로 하였는데, 트위스트각은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 이러한 경우에는, 백색 표시에서의 밝기를 보다 확보하기 위해서는 액정층 내의 위상차(retardation)값을 조정하면 된다.For example, in each of the above embodiments, the twist angle of the liquid crystal layer is 70 ° (reflection type) or 90 ° (transmission type), but the twist angle is not limited thereto. In this case, in order to further secure the brightness in the white display, the retardation value in the liquid crystal layer may be adjusted.

또한, 제 1 편광판과 제 2 편광판의 각 투과축이 이루는 각도를 90° 정도로 한 노멀리 화이트(normally white) 상태의 액정 소자에 대해서 예시하였는데, 노멀리 블랙(normally black) 상태의 액정 소자로 하여도 상관없다. 그리고, 배향 처리 방법에 대해서는 러빙법으로 한정되지 않는다.In addition, the liquid crystal device in the normally white state in which the angle formed by the transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate is about 90 degrees is exemplified. However, the liquid crystal device is in the normally black state . The orientation treatment method is not limited to the rubbing method.

또한, 스위칭 소자의 일례로서의 박막 트랜지스터의 구조는 예시하는 보텀 게이트형으로 한정되지 않으며, 탑 게이트형이어도 좋다.The structure of the thin film transistor as an example of the switching element is not limited to the bottom gate type shown in the drawings, and may be a top gate type.

그리고, 제 2 전극은, 상기와 같은 복수의 슬릿을 가지는 것으로 한정되지 않고, 예를 들어 복수의 전극 가지(직선부)를 가지는 빗살 형상의 전극이어도 좋다. 더욱이, 제 1 전극에 대해서도 빗살 형상 전극으로 하고, 제 2 전극의 각 전극 가지와 제 1 전극의 각 전극 가지를 서로 다르게 배치하여도 좋다. 이러한 경우에는, 제 1 전극과 제 2 전극을 동일한 면 위에 배치하는 것도 가능해진다. The second electrode is not limited to having a plurality of slits as described above, and may be a comb-like electrode having a plurality of electrode branches (linear portions), for example. Furthermore, the first electrode may be a comb-shaped electrode, and the respective electrode branches of the second electrode and the first electrode may be arranged differently from each other. In such a case, the first electrode and the second electrode can be disposed on the same surface.

1: 상측 기판 2: 하측 기판
3: 액정층 11: 제 1 기판(하측 기판)
12: 제 2 기판(상측 기판) 13, 13b: 제 1 전극
14, 14a: 공통선 15: 주사선
16: 절연막 17: 반도체막
18: 소스 전극 19, 19a: 드레인 전극
20: 제 2 전극 21: 제 1 배향막
22: 제 2 배향막 23: 공통 전극
24: 액정층 25: 신호선
26: 절연막 31: 제 1 편광판(하측 편광판)
32: 제 2 편광판(상측 편광판) 50: 액정 패널
51: 반사판 52: 산란판
54: λ/4 파장판 54: 편광판
100: 화소부 101: 주사선
102: 신호선 103: 공통선
104, 105, 106: 드라이버
1: upper substrate 2: lower substrate
3: liquid crystal layer 11: first substrate (lower substrate)
12: second substrate (upper substrate) 13, 13b: first electrode
14, 14a: common line 15: scanning line
16: insulating film 17: semiconductor film
18: source electrode 19, 19a: drain electrode
20: second electrode 21: first alignment layer
22: second alignment film 23: common electrode
24: liquid crystal layer 25: signal line
26: insulating film 31: first polarizing plate (lower polarizing plate)
32: second polarizer (upper polarizer) 50: liquid crystal panel
51: reflection plate 52: scatter plate
54:? / 4 wave plate 54: polarizer
100: pixel portion 101: scanning line
102: Signal line 103: Common line
104, 105, and 106: driver

Claims (6)

각각의 일면에 배향 처리가 실시되어 있고, 대향 배치된 제 1 기판 및 제 2 기판과,
상기 제 1 기판의 일면측에 설치된 제 1 전극과,
상기 제 1 전극과 이간하여 상기 제 1 기판의 일면측에 설치된 제 2 전극과,
상기 제 1 기판의 일면측에 설치되고, 상기 제 1 전극 또는 상기 제 2 전극에 접속된 스위칭 소자와,
적어도 일부가 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극과 중첩되도록 하여 상기 제 2 기판의 일면측에 설치된 공통 전극과,
상기 제 1 기판의 일면과 상기 제 2 기판의 일면 사이에 설치된 액정층을 포함하며,
상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판은, 상기 액정층의 액정 분자를 제 1 방향으로 비트는 제 1 배향 상태를 발생시키도록 상기 배향 처리 방향을 설정하고,
상기 액정층은 상기 액정 분자를 상기 제 1 방향과는 반대인 제 2 방향으로 비트는 제 2 배향 상태를 발생시키는 성질의 키랄제를 함유하며,
상기 제 2 전극과 상기 공통 전극 사이에 전압이 인가됨으로써 상기 액정층이 상기 제 2 배향 상태에서 상기 제 1 배향 상태로 천이하고, 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 전압이 인가됨으로써 상기 액정층이 상기 제 1 배향 상태에서 상기 제 2 배향 상태로 천이하는 액정 소자.
A first substrate and a second substrate which are subjected to an alignment treatment on their respective surfaces,
A first electrode provided on one side of the first substrate,
A second electrode provided on one side of the first substrate and spaced apart from the first electrode;
A switching element provided on one side of the first substrate and connected to the first electrode or the second electrode;
A common electrode provided on one surface of the second substrate so that at least a part of the common electrode overlaps with the first electrode and the second electrode,
And a liquid crystal layer provided between one surface of the first substrate and one surface of the second substrate,
Wherein the first substrate and the second substrate set the alignment treatment direction so as to generate a first alignment state in which liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are bit-
Wherein the liquid crystal layer contains a chiral agent capable of generating a second alignment state which bit the liquid crystal molecules in a second direction opposite to the first direction,
A voltage is applied between the second electrode and the common electrode to cause the liquid crystal layer to transition from the second alignment state to the first alignment state and a voltage is applied between the first electrode and the second electrode, Layer shifts from the first alignment state to the second alignment state.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극의 적어도 한쪽은 상호 이간하여 평행 배치된 복수의 직선부를 가지는 액정 소자.
The method according to claim 1,
Wherein at least one of the first electrode and the second electrode has a plurality of rectilinear sections arranged in parallel to each other.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극이 절연막을 통하여 적층되어 있는 액정 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the first electrode and the second electrode are laminated via an insulating film.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판은, 각각 상기 액정층과의 경계면에 있어서 그 액정층의 액정 분자에 20°이상의 프리틸트각을 부여하는 액정 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the first substrate and the second substrate each give a pretilt angle of 20 DEG or more to the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer at the interface with the liquid crystal layer.
제 1 항에 있어서,
상기 키랄제는 상기 액정층의 층 두께(d)에 대한 키랄 피치의 비(d/p)가 0.04 이상 0.6 이하가 되도록 첨가되는 액정 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the chiral agent is added so that the ratio of the chiral pitch (d / p) to the layer thickness (d) of the liquid crystal layer is 0.04 or more and 0.6 or less.
복수의 화소부를 구비하고, 그 복수의 화소부의 각각이 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 액정 소자를 이용하여 구성된 액정 표시 장치.A liquid crystal display device comprising a plurality of pixel portions, each of the plurality of pixel portions comprising the liquid crystal device according to any one of Claims 1 to 5.
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