JP3130682B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133753—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers with different alignment orientations or pretilt angles on a same surface, e.g. for grey scale or improved viewing angle
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は偏光子と液晶セルを有す
る液晶表示素子に関し、とくに一画素を複数方向に配向
分割した液晶表示素子に関する。
る液晶表示素子に関し、とくに一画素を複数方向に配向
分割した液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄型軽量、低消費電力という利点により
液晶表示素子は、ワードプロセッサやデスクトップパー
ソナルコンピュータ等のパーソナルＯＡ機器の表示装置
として積極的に用いられている。液晶表示素子（以下Ｌ
ＣＤと略称）の殆どは、ネマティック液晶を用いてお
り、表示方式としては、このなかでも複屈折モ−ドと旋
光モードの２つの方式に大別できる。
液晶表示素子は、ワードプロセッサやデスクトップパー
ソナルコンピュータ等のパーソナルＯＡ機器の表示装置
として積極的に用いられている。液晶表示素子（以下Ｌ
ＣＤと略称）の殆どは、ネマティック液晶を用いてお
り、表示方式としては、このなかでも複屈折モ−ドと旋
光モードの２つの方式に大別できる。
【０００３】ねじれネマティック液晶を用いた複屈折モ
ードのＬＣＤは、例えば、９０°以上ねじれた分子配列
をもち、（ＳＴ方式と呼ばれる）、急峻な電気光学特性
を持つため、各画素ごとにスイッチング素子（薄膜トラ
ンジスタやダイオード）が無くても時分割駆動により容
易に大容量表示が得られる。
ードのＬＣＤは、例えば、９０°以上ねじれた分子配列
をもち、（ＳＴ方式と呼ばれる）、急峻な電気光学特性
を持つため、各画素ごとにスイッチング素子（薄膜トラ
ンジスタやダイオード）が無くても時分割駆動により容
易に大容量表示が得られる。
【０００４】一方、旋光モードのＬＣＤは９０°ねじれ
た分子配列をもち（ＴＮ方式と呼ばれる）、応答速度が
速く（数十ミリ秒）高いコントラスト比を示すことか
ら、時計や電卓、さらにはスイッチング素子を各画素ご
とに設けることにより大表示容量で高コントラストな高
い表示性能を持ったＬＣＤ（たとえばＴＦＴ−ＬＣＤ）
を実現することができる。
た分子配列をもち（ＴＮ方式と呼ばれる）、応答速度が
速く（数十ミリ秒）高いコントラスト比を示すことか
ら、時計や電卓、さらにはスイッチング素子を各画素ご
とに設けることにより大表示容量で高コントラストな高
い表示性能を持ったＬＣＤ（たとえばＴＦＴ−ＬＣＤ）
を実現することができる。
【０００５】近年、このＴＦＴ−ＬＣＤは階調表示を行
い、また、３色のカラーフィルターと組み合わせて他色
表示（例えば８階調なら５１２色）を実現している。こ
れらの階調表示は印加電圧を変化させることによって行
っている。ここで、ＴＮ方式の印加電圧−透過率特性の
一例を図１５に示す。図から明らかなように、正面では
曲線は単調な減少曲線となっているが、斜めから観察し
た場合の曲線は極値を持っている。このため、ＴＮ方式
においては正面における印加電圧−透過率特性に基づい
て階調表示を行う駆動電圧を決めると、斜めから観察し
た場合には表示の反転や黒つぶれ、白抜けといった現象
が生じる。
い、また、３色のカラーフィルターと組み合わせて他色
表示（例えば８階調なら５１２色）を実現している。こ
れらの階調表示は印加電圧を変化させることによって行
っている。ここで、ＴＮ方式の印加電圧−透過率特性の
一例を図１５に示す。図から明らかなように、正面では
曲線は単調な減少曲線となっているが、斜めから観察し
た場合の曲線は極値を持っている。このため、ＴＮ方式
においては正面における印加電圧−透過率特性に基づい
て階調表示を行う駆動電圧を決めると、斜めから観察し
た場合には表示の反転や黒つぶれ、白抜けといった現象
が生じる。
【０００６】これらの問題を解決する手段として、一画
素内に液晶分子の起き上がる方向が１８０°異なる二領
域を設けた液晶表示素子を用いて視角依存性を改善する
方法（Two Domain ＴＮ：ＴＤＴＮと略称、例えば、特
開昭６４−８８５２０号公報）や、スプレイ配列を用
い、ＴＤＴＮと同様の効果を得Domain Dibided ＴＮ
（ＤＤＴＮと略称 Y.Koike，et.al.，1992,SID,p798 ）
などが提案されている。これらは、前述した印加電圧−
透過率特性の視角依存性が異なる二領域を一画素とし
て、前述した極値を事実上なくすことを目的としてい
る。
素内に液晶分子の起き上がる方向が１８０°異なる二領
域を設けた液晶表示素子を用いて視角依存性を改善する
方法（Two Domain ＴＮ：ＴＤＴＮと略称、例えば、特
開昭６４−８８５２０号公報）や、スプレイ配列を用
い、ＴＤＴＮと同様の効果を得Domain Dibided ＴＮ
（ＤＤＴＮと略称 Y.Koike，et.al.，1992,SID,p798 ）
などが提案されている。これらは、前述した印加電圧−
透過率特性の視角依存性が異なる二領域を一画素とし
て、前述した極値を事実上なくすことを目的としてい
る。
【０００７】しかしながら、ＴＤＴＮでは、微細な各画
素内で、配向方向を２方向以上設ける必要があり、生産
上実用的であるラビング法では、実現しがたい。また、
ＤＤＴＮでは、各画素内で、プレチルト角を２種以上設
ける必要があり、生産上実用的に実現する手法として
は、２種以上の配向膜をパターニング法等を用いて設け
ることになり、生産コストを大幅に増大させることにな
る。さらに、有機配向膜を用いる場合は、その成膜に際
し用いる溶剤が他の有機配向膜を溶かす能力を持ってい
るため、事実上２種の有機配向膜は成膜すら困難であ
る。ＴＦＴ−ＬＣＤを作成する場合は、電荷保持率の観
点から、この有機配向膜を用いることが必要不可欠とさ
れており、実用上２種以上の配向膜をパターニング法等
を用いて設けることは困難であるといえる。つまりは、
一画素内で２種以上の配向状態を設けることは、実用上
問題があることになる。
素内で、配向方向を２方向以上設ける必要があり、生産
上実用的であるラビング法では、実現しがたい。また、
ＤＤＴＮでは、各画素内で、プレチルト角を２種以上設
ける必要があり、生産上実用的に実現する手法として
は、２種以上の配向膜をパターニング法等を用いて設け
ることになり、生産コストを大幅に増大させることにな
る。さらに、有機配向膜を用いる場合は、その成膜に際
し用いる溶剤が他の有機配向膜を溶かす能力を持ってい
るため、事実上２種の有機配向膜は成膜すら困難であ
る。ＴＦＴ−ＬＣＤを作成する場合は、電荷保持率の観
点から、この有機配向膜を用いることが必要不可欠とさ
れており、実用上２種以上の配向膜をパターニング法等
を用いて設けることは困難であるといえる。つまりは、
一画素内で２種以上の配向状態を設けることは、実用上
問題があることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
のＬＣＤには、階調表示を行う際、印加電圧−透過率特
性に極値が存在することによる表示の反転現象等の視角
依存性が生じていた。また、これらを解決する手段とし
ては、液晶分子の起き上がる方向を一画素内に２方向以
上設けて事実上の極値をなくすことが提案されている
が、従来の技術では、２種以上の配向状態を設けること
により成し得ようとしているので、実用上実現が困難で
あった。
のＬＣＤには、階調表示を行う際、印加電圧−透過率特
性に極値が存在することによる表示の反転現象等の視角
依存性が生じていた。また、これらを解決する手段とし
ては、液晶分子の起き上がる方向を一画素内に２方向以
上設けて事実上の極値をなくすことが提案されている
が、従来の技術では、２種以上の配向状態を設けること
により成し得ようとしているので、実用上実現が困難で
あった。
【０００９】本発明はこれら不都合を解決するものであ
り、前述したように液晶分子の起き上がる方向を一画素
内に２方向以上設けて事実上の極値をなくすことを新規
なセル構成等により実現しようとするものである。
り、前述したように液晶分子の起き上がる方向を一画素
内に２方向以上設けて事実上の極値をなくすことを新規
なセル構成等により実現しようとするものである。
【００１０】また、従来のＴＮ型液晶では、Δｎ・ｄを
旋光性の観点から、０．４μｍ以下にすることは好まし
くなく、このため、コントラスト比の視角依存性も問題
となっていた。
旋光性の観点から、０．４μｍ以下にすることは好まし
くなく、このため、コントラスト比の視角依存性も問題
となっていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述した問題
点を解決する手段として、２枚の電極付き基板およびこ
れら基板間に挟持された誘電異方性が正のネマテイック
液晶の液晶層とからなる液晶セルと、この液晶セルを挟
む一対の偏光子とからなる液晶表示素子において、前記
２枚の基板表面における液晶の液晶分子の基板平面方向
の配列方向が平行とし、かつ液晶の屈折率異方性（Δ
ｎ）と液晶層厚（ｄ）の積（Δｎ・ｄ）を０．２５±
０．０５μｍとする手段と、一画素を形成する一方もし
くは双方の基板の前記電極に、この電極を区画する非電
極形成部分を設け、前記液晶層に電圧を印加したとき
に、前記液晶分子のチルト方向が横電界によって一画素
内で２方向以上となるようにする手段とからなることを
特徴とする液晶表示素子を提供するものである。
点を解決する手段として、２枚の電極付き基板およびこ
れら基板間に挟持された誘電異方性が正のネマテイック
液晶の液晶層とからなる液晶セルと、この液晶セルを挟
む一対の偏光子とからなる液晶表示素子において、前記
２枚の基板表面における液晶の液晶分子の基板平面方向
の配列方向が平行とし、かつ液晶の屈折率異方性（Δ
ｎ）と液晶層厚（ｄ）の積（Δｎ・ｄ）を０．２５±
０．０５μｍとする手段と、一画素を形成する一方もし
くは双方の基板の前記電極に、この電極を区画する非電
極形成部分を設け、前記液晶層に電圧を印加したとき
に、前記液晶分子のチルト方向が横電界によって一画素
内で２方向以上となるようにする手段とからなることを
特徴とする液晶表示素子を提供するものである。
【００１２】また、直交する偏光子間に前述した液晶セ
ル及び光学異方素子を挟持し、かつ、前記液晶セルと光
学異方素子の屈折率異方性と層厚の和がΔｎ・ｄ＝０．
２５±０．０５μｍになるように選択することを特徴と
する。
ル及び光学異方素子を挟持し、かつ、前記液晶セルと光
学異方素子の屈折率異方性と層厚の和がΔｎ・ｄ＝０．
２５±０．０５μｍになるように選択することを特徴と
する。
【００１３】また、前述した液晶セルにおいて、前記２
枚の基板表面における液晶分子のチルト方向、及びプレ
チルト角が等しいか、もしくはプレチルト角がともに０
°であることを特徴とする。
枚の基板表面における液晶分子のチルト方向、及びプレ
チルト角が等しいか、もしくはプレチルト角がともに０
°であることを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明は、上記目的を達成するものであり、以
下その達成原理及び手法について図面を用いて説明す
る。
下その達成原理及び手法について図面を用いて説明す
る。
【００１５】まず、本発明に用いる表示モードの表示原
理について説明する。
理について説明する。
【００１６】本発明の液晶表示素子は誘電異方性が正の
液晶を用い、電圧無印加時の液晶分子配列が、ほぼ、い
わゆるホモジニアス配列をなす。これら分子の分子長軸
方向と偏光板吸収軸のなす角は４５°である。したがっ
て、電圧無印加時の透過率は、次式で表せる。
液晶を用い、電圧無印加時の液晶分子配列が、ほぼ、い
わゆるホモジニアス配列をなす。これら分子の分子長軸
方向と偏光板吸収軸のなす角は４５°である。したがっ
て、電圧無印加時の透過率は、次式で表せる。
【００１７】 Ｔ＝Ｔ0 ｓｉｎ2 （Δｎ・ｄπ／λ）・・・・・・・・・・（１） Ｔ ：透過率 Ｔ0 ：平行配置の偏光板の透過率 Δｎ・ｄ：実効的なリタデーション値 λ ：入射光の波長 また、電圧を印加した場合、液晶分子は、印加電圧に応
じてセル平面と垂直の方向に傾いていくので、正面から
観察した場合の実効的なリタデーション値は小さくなっ
ていく（Δｎが小さくなっていくため）。したがって、
正面から観察した場合の透過率も、（１）式より、電圧
印加に伴って、減少していくことになる。（液晶分子が
ほぼ垂直になると、透過率もほぼ０になる。）よって、
本発明の液晶表示素子は電圧無印加時に液晶組成物のΔ
ｎに等しいΔｎによって、（１）式に基づいた透過光を
得て、電圧印加時は印加電圧に基づいた実効的なΔｎ、
しいてはリタデーション値に基づいた透過光を得る。
じてセル平面と垂直の方向に傾いていくので、正面から
観察した場合の実効的なリタデーション値は小さくなっ
ていく（Δｎが小さくなっていくため）。したがって、
正面から観察した場合の透過率も、（１）式より、電圧
印加に伴って、減少していくことになる。（液晶分子が
ほぼ垂直になると、透過率もほぼ０になる。）よって、
本発明の液晶表示素子は電圧無印加時に液晶組成物のΔ
ｎに等しいΔｎによって、（１）式に基づいた透過光を
得て、電圧印加時は印加電圧に基づいた実効的なΔｎ、
しいてはリタデーション値に基づいた透過光を得る。
【００１８】ここで（１）式を、一般的にカラー表示に
要する３原色の波長＝４４０ｎｍ，５５０ｎｍ，６２０
ｎｍについて計算するとΔｎ・ｄとＴの関係は図１１の
ようになる。この図から明らかなように、電圧無印加時
のΔｎ・ｄを０．２５μｍまたはこの値を中心とする±
０．０５μｍの範囲にすると、各波長間の透過率の差が
小さくなるので、透過光はほぼ白色となる。また、電圧
を印加することによってΔｎ・ｄが減少することによっ
て、ほぼどの波長も透過光が減少することになるので、
本発明の液晶表示素子は、電圧無印加時：白色の透過光
から電圧印加時：黒色の透過光の制御がなされるわけで
ある。
要する３原色の波長＝４４０ｎｍ，５５０ｎｍ，６２０
ｎｍについて計算するとΔｎ・ｄとＴの関係は図１１の
ようになる。この図から明らかなように、電圧無印加時
のΔｎ・ｄを０．２５μｍまたはこの値を中心とする±
０．０５μｍの範囲にすると、各波長間の透過率の差が
小さくなるので、透過光はほぼ白色となる。また、電圧
を印加することによってΔｎ・ｄが減少することによっ
て、ほぼどの波長も透過光が減少することになるので、
本発明の液晶表示素子は、電圧無印加時：白色の透過光
から電圧印加時：黒色の透過光の制御がなされるわけで
ある。
【００１９】
【実施例】つぎに、本発明の実施例の液晶表示素子を図
面により説明する。
面により説明する。
【００２０】（実施例１）図１乃至図１０は本発明のの
一実施例を示す。
一実施例を示す。
【００２１】図１、図３、および図４において、板状偏
光子すなわち一対の偏光板１１、１２間に液晶セル１３
が挟持される。上側偏光板１１の吸収軸１１ａは、表示
面水平方向ｈに対して時計回りに４５°傾くように配置
され、下側偏光板１２の吸収軸１２ａは同じく水平方向
ｈに対して反時計回りに４５°傾いて配置され、偏光板
相互の吸収軸の交差角は９０°になっている。
光子すなわち一対の偏光板１１、１２間に液晶セル１３
が挟持される。上側偏光板１１の吸収軸１１ａは、表示
面水平方向ｈに対して時計回りに４５°傾くように配置
され、下側偏光板１２の吸収軸１２ａは同じく水平方向
ｈに対して反時計回りに４５°傾いて配置され、偏光板
相互の吸収軸の交差角は９０°になっている。
【００２２】液晶セル１３は透明共通電極１４を有する
ガラスからなる上側基板１５と、各画素ごとに区画され
た６４０×４００個のマトリクス配列の電極１６を有す
る下側基板１７とを、各電極を４μｍのセル厚で対向さ
せてこれら間に正の誘電異方性をもつネマティック液晶
（ＺＬＩ−１１６５、（株）メルクジャパン製）を挟持
させて、液晶層１８とする。
ガラスからなる上側基板１５と、各画素ごとに区画され
た６４０×４００個のマトリクス配列の電極１６を有す
る下側基板１７とを、各電極を４μｍのセル厚で対向さ
せてこれら間に正の誘電異方性をもつネマティック液晶
（ＺＬＩ−１１６５、（株）メルクジャパン製）を挟持
させて、液晶層１８とする。
【００２３】この液晶の屈折率異方性Δｎは０．０６２
５であり、したがってΔｎ×ｄは０．２５μｍである。
５であり、したがってΔｎ×ｄは０．２５μｍである。
【００２４】各基板の電極面にはポリイミドからなる配
向膜２７、２８（図４）が形成されており、上下基板い
ずれもが、水平方向ｈに対して９０°傾いた表示面垂直
方向ｖにラビング処理１５ａ、１７ａされている。この
ため、液晶の配向はツイストせずｖ方向に一様に向いて
いる。このラビング処理は一基板につき一度行えば良
い。この場合、図６に示すように、液晶分子１８ａは上
側基板１５上においてプレチルト角α、下側基板１７上
において上側基板とは反対方向に傾くプレチレルト角α
を有するから、液晶分子の一端ｍａは相互に密接し、他
端ｍｂは相互に疎となる分子配列（スプレイ配列）にな
る。ここで基板面に平行になる層厚方向の分子位置は中
央のＣ位置にある層厚をｄとすると、ｄ／２の位置にあ
る。
向膜２７、２８（図４）が形成されており、上下基板い
ずれもが、水平方向ｈに対して９０°傾いた表示面垂直
方向ｖにラビング処理１５ａ、１７ａされている。この
ため、液晶の配向はツイストせずｖ方向に一様に向いて
いる。このラビング処理は一基板につき一度行えば良
い。この場合、図６に示すように、液晶分子１８ａは上
側基板１５上においてプレチルト角α、下側基板１７上
において上側基板とは反対方向に傾くプレチレルト角α
を有するから、液晶分子の一端ｍａは相互に密接し、他
端ｍｂは相互に疎となる分子配列（スプレイ配列）にな
る。ここで基板面に平行になる層厚方向の分子位置は中
央のＣ位置にある層厚をｄとすると、ｄ／２の位置にあ
る。
【００２５】図２は下側基板１７上のマトリクス配列さ
れた電極１６中の一画素電極１６ａを示している。電極
１６ａは長方形に形成され、中央部に電極を領域Ａと領
域Ｂに２分するように区画するスリットすなわち非電極
形成部２１が形成され、このスリットの両端部分２２、
２３で電極がつながる構成を有している。本実施例で電
極寸法は、１１０μｍ×３３００μｍ、スリットは９０
μｍ×２５μｍである。
れた電極１６中の一画素電極１６ａを示している。電極
１６ａは長方形に形成され、中央部に電極を領域Ａと領
域Ｂに２分するように区画するスリットすなわち非電極
形成部２１が形成され、このスリットの両端部分２２、
２３で電極がつながる構成を有している。本実施例で電
極寸法は、１１０μｍ×３３００μｍ、スリットは９０
μｍ×２５μｍである。
【００２６】領域Ａの一隅にはａ−Ｓｉでなる薄膜トラ
ンジスタのスイッチ素子２４が配置されて、電極に接続
され、また電極周囲に配せんされた信号線電極２５およ
びゲート線電極２６に接続されている。この画素電極が
表示画面の一画素を構成し、これら画素電極の多数がマ
トリクス配列して液晶表示制御を行わせる。
ンジスタのスイッチ素子２４が配置されて、電極に接続
され、また電極周囲に配せんされた信号線電極２５およ
びゲート線電極２６に接続されている。この画素電極が
表示画面の一画素を構成し、これら画素電極の多数がマ
トリクス配列して液晶表示制御を行わせる。
【００２７】図４に駆動電源３０から各電極に駆動電圧
を印加したときに発生する電界の様子を示す。この場
合、画素電極１６ａの非電極形成部２１の存在により、
上側基板１５上の対向電極１４との間の画素電極領域内
に横電界成分をもつ電界Ｅａ、Ｅｂが発生する。この電
界により液晶分子のチルト配向方向が２分される。
を印加したときに発生する電界の様子を示す。この場
合、画素電極１６ａの非電極形成部２１の存在により、
上側基板１５上の対向電極１４との間の画素電極領域内
に横電界成分をもつ電界Ｅａ、Ｅｂが発生する。この電
界により液晶分子のチルト配向方向が２分される。
【００２８】すなわち、図５は同電界による画素電極１
６ａの領域Ａと領域Ｂ上の液晶分子の配列状態を示すも
ので、領域Ａでは液晶分子１８Ａの層厚方向のほとんど
は下側基板１７のプレチルトの方向に沿って並び、領域
Ｂでは液晶分子１８Ｂの層厚方向のほとんどが上側基板
１５のプレチルト角の方向に沿って並ぶ。いいかえる
と、図６のスプレイ配列の液晶分子が両基板と平行にな
る位置Ｃが、領域Ａでは上側基板１５側に、領域Ｂでは
下側基板１７側に位置することになる。このため、両領
域の液晶分子の全体としての傾き方向が異なるので、視
角依存性も異なってくる。
６ａの領域Ａと領域Ｂ上の液晶分子の配列状態を示すも
ので、領域Ａでは液晶分子１８Ａの層厚方向のほとんど
は下側基板１７のプレチルトの方向に沿って並び、領域
Ｂでは液晶分子１８Ｂの層厚方向のほとんどが上側基板
１５のプレチルト角の方向に沿って並ぶ。いいかえる
と、図６のスプレイ配列の液晶分子が両基板と平行にな
る位置Ｃが、領域Ａでは上側基板１５側に、領域Ｂでは
下側基板１７側に位置することになる。このため、両領
域の液晶分子の全体としての傾き方向が異なるので、視
角依存性も異なってくる。
【００２９】ここで、視角依存性について考える。これ
ら、本実施例の液晶表示素子を斜めから観察した場合、
分子の傾く方向は２方向ある。このため、印加電圧−透
過率曲線は極値を持たず、前述した反転現象を緩和する
ことができる。
ら、本実施例の液晶表示素子を斜めから観察した場合、
分子の傾く方向は２方向ある。このため、印加電圧−透
過率曲線は極値を持たず、前述した反転現象を緩和する
ことができる。
【００３０】例えば図５中、Ｌ方向からの観察を考えた
場合、領域Ａの見かけ上のリタデーション変化は図７の
曲線Ａのようになり、印加電圧−透過率曲線は図８の曲
線Ａのようになる。また、領域Ｂでは、見かけ上のリタ
デーション変化は図７の曲線Ｂのようになり、印加電圧
−透過率曲線は図８の曲線Ｂのようになる。したがっ
て、全体としてのリタデーション変化は図７の曲線（Ａ
＋Ｂ）のようになり、印加電圧−透過率曲線は図８の曲
線（Ａ＋Ｂ）のようになる。これにより、本発明の液晶
表示素子は斜めから観察した場合においても、２領域の
印加電圧−透過率特性の視角依存性が緩和されるため、
印加電圧−透過率特性に極値を持たず、反転現象が実用
上ない液晶表示素子となるわけである。
場合、領域Ａの見かけ上のリタデーション変化は図７の
曲線Ａのようになり、印加電圧−透過率曲線は図８の曲
線Ａのようになる。また、領域Ｂでは、見かけ上のリタ
デーション変化は図７の曲線Ｂのようになり、印加電圧
−透過率曲線は図８の曲線Ｂのようになる。したがっ
て、全体としてのリタデーション変化は図７の曲線（Ａ
＋Ｂ）のようになり、印加電圧−透過率曲線は図８の曲
線（Ａ＋Ｂ）のようになる。これにより、本発明の液晶
表示素子は斜めから観察した場合においても、２領域の
印加電圧−透過率特性の視角依存性が緩和されるため、
印加電圧−透過率特性に極値を持たず、反転現象が実用
上ない液晶表示素子となるわけである。
【００３１】また、これらの効果を得るために従来技術
のように２領域間で配向処理を異ならせる必要がないた
め、前述した素子の高精細化に伴う問題等を生じない。
のように２領域間で配向処理を異ならせる必要がないた
め、前述した素子の高精細化に伴う問題等を生じない。
【００３２】また、液晶セルのΔｎ・ｄは、原理的には
最小で０．２５±０．０５μｍとすることができるの
で、この場合従来のＴＮ型液晶表示素子よりも小さい設
定値となり、いわゆるコントラストの視角依存性を軽減
できる。
最小で０．２５±０．０５μｍとすることができるの
で、この場合従来のＴＮ型液晶表示素子よりも小さい設
定値となり、いわゆるコントラストの視角依存性を軽減
できる。
【００３３】本実施例において、Ｌ方向の視角を振って
印加電圧−透過率特性を測定したところ、図９に示すよ
うに、どの視角方向においても、曲線に極値が生じなか
った。本発明の液晶表示素子を用いて、階調表示を行っ
たところ、どの視角においても反転現象の生じない良好
な白黒の表示が得られた。また、等コントラスト特性を
測定したところ、図１０に示すように、極めて広い視角
依存性が得られた。
印加電圧−透過率特性を測定したところ、図９に示すよ
うに、どの視角方向においても、曲線に極値が生じなか
った。本発明の液晶表示素子を用いて、階調表示を行っ
たところ、どの視角においても反転現象の生じない良好
な白黒の表示が得られた。また、等コントラスト特性を
測定したところ、図１０に示すように、極めて広い視角
依存性が得られた。
【００３４】（実施例２）実施例１と同様の電極構造に
て、ラビングした配向膜の変わりに配向膜として、微細
な２μｍピッチのライン＆スペースを有する感光性配向
膜プロビミド（チバガイギー（株））製を用い、液晶分
子が基板平面に対して実施例１と同様の方向に水平配列
し、尚かつプレチルト角が上下基板とも〜０°となるよ
うにした。（この配向処理方法は第１７回液晶討論会講
演予稿集ｐ２６、２Ｆ１０８（１９９１）に詳しくのべ
られており、プレチルト角が０°となることを特徴とし
ている。）実施例１同様、視角を振って印加電圧−透過
率特性を測定したところ、実施例１と同等の効果がえら
れた。
て、ラビングした配向膜の変わりに配向膜として、微細
な２μｍピッチのライン＆スペースを有する感光性配向
膜プロビミド（チバガイギー（株））製を用い、液晶分
子が基板平面に対して実施例１と同様の方向に水平配列
し、尚かつプレチルト角が上下基板とも〜０°となるよ
うにした。（この配向処理方法は第１７回液晶討論会講
演予稿集ｐ２６、２Ｆ１０８（１９９１）に詳しくのべ
られており、プレチルト角が０°となることを特徴とし
ている。）実施例１同様、視角を振って印加電圧−透過
率特性を測定したところ、実施例１と同等の効果がえら
れた。
【００３５】（比較例１）実施例１のセル厚を６．０μ
ｍとする以外実施例１同様にセルを作成したところ、電
圧無印加時の透過光が黄色く着色し、白黒表示が実現で
きなかった。このことは、セルのリタデーションを０．
２５±０．０５μｍにしないと電圧無印加時の透過光が
着色してしまうことを意味する。
ｍとする以外実施例１同様にセルを作成したところ、電
圧無印加時の透過光が黄色く着色し、白黒表示が実現で
きなかった。このことは、セルのリタデーションを０．
２５±０．０５μｍにしないと電圧無印加時の透過光が
着色してしまうことを意味する。
【００３６】（比較例２）実施例１において、片側基板
のラビング方向のみ逆とし、それ以外はすべて同じ条件
にてセルを作成した。このセルに電圧を印加したが液晶
分子配列状態は２種類にならなかった。このことから、
本発明のように横電界を用いて液晶分子の傾く方向を２
方向以上とする場合は、基板表面における配向処理が２
枚の基板表面における液晶分子のチルト方向、及びプレ
チルト角が等しい、もしくはプレチルト角がともに０°
であるとすることが必要であることを意味する。つま
り、上下で逆極性のプレチルトもしくは、ともにプレチ
ルト０°とすることによって、液晶分子が傾くことので
きる方向が２方向となるようにする必要があるわけであ
る。
のラビング方向のみ逆とし、それ以外はすべて同じ条件
にてセルを作成した。このセルに電圧を印加したが液晶
分子配列状態は２種類にならなかった。このことから、
本発明のように横電界を用いて液晶分子の傾く方向を２
方向以上とする場合は、基板表面における配向処理が２
枚の基板表面における液晶分子のチルト方向、及びプレ
チルト角が等しい、もしくはプレチルト角がともに０°
であるとすることが必要であることを意味する。つま
り、上下で逆極性のプレチルトもしくは、ともにプレチ
ルト０°とすることによって、液晶分子が傾くことので
きる方向が２方向となるようにする必要があるわけであ
る。
【００３７】（実施例３）実施例１において、液晶組成
物のΔｎを０．１、セル厚を３．５μｍとする以外実施
例１同様の条件にて、セルを作成し、このセルのラビン
グ方向と直交する方位に光軸が来るようにポリカーボネ
イトからなるＲ＝１００μｍのリタデーションフィルム
を１枚重ねて、実施例１同様に直交偏光子間に挟み、本
発明の液晶表示素子を得た。
物のΔｎを０．１、セル厚を３．５μｍとする以外実施
例１同様の条件にて、セルを作成し、このセルのラビン
グ方向と直交する方位に光軸が来るようにポリカーボネ
イトからなるＲ＝１００μｍのリタデーションフィルム
を１枚重ねて、実施例１同様に直交偏光子間に挟み、本
発明の液晶表示素子を得た。
【００３８】実施例１同様に印加電圧−透過率特性を測
定したところ正面において実施例１より、低電圧にて実
施例１同様のコントラスト比をえることができた。
定したところ正面において実施例１より、低電圧にて実
施例１同様のコントラスト比をえることができた。
【００３９】ここで電圧印加時の分子配列変化について
説明する。図１２はセル厚み方向に対する液晶分子のチ
ルト角を示したものである。この図から明らかなように
基板表面の液晶分子のチルト角は印加電圧に対しあまり
変化しない。このことは実効的なリタデーション値が０
になりにくいことを意味する。したがって、透過率も０
になりにくい。このことから、リタデーション値を０に
するには、電圧印加時に残存するリタデーション値（図
１２においてチルト角が０にならない液晶分子により、
生ずるリタデーション）を相殺するリタデーションを持
つ光学異方素子をあらかじめ加えて、０．２５±０．０
５μｍとなるようにすればよい。本実施例におけるＲ＝
０．３５μｍの液晶セルでは、その分子配列方向と直交
する方位に光軸を持つ０．１μｍのリタデーション値を
もつリタデーションフィルムを加えればよい。こうする
ことにより、本発明の液晶表示素子は、ほぼ所望の駆動
電圧にて、高いコントラスト比を得ることができる。
説明する。図１２はセル厚み方向に対する液晶分子のチ
ルト角を示したものである。この図から明らかなように
基板表面の液晶分子のチルト角は印加電圧に対しあまり
変化しない。このことは実効的なリタデーション値が０
になりにくいことを意味する。したがって、透過率も０
になりにくい。このことから、リタデーション値を０に
するには、電圧印加時に残存するリタデーション値（図
１２においてチルト角が０にならない液晶分子により、
生ずるリタデーション）を相殺するリタデーションを持
つ光学異方素子をあらかじめ加えて、０．２５±０．０
５μｍとなるようにすればよい。本実施例におけるＲ＝
０．３５μｍの液晶セルでは、その分子配列方向と直交
する方位に光軸を持つ０．１μｍのリタデーション値を
もつリタデーションフィルムを加えればよい。こうする
ことにより、本発明の液晶表示素子は、ほぼ所望の駆動
電圧にて、高いコントラスト比を得ることができる。
【００４０】また、前述した光学異方素子のリタデーシ
ョン値を変えることによって、印加電圧−透過率特性の
急峻性を自由に制御することができるので、スイッチン
グ素子を用いない単純な電極構造を用いても、大容量表
示が可能となる。
ョン値を変えることによって、印加電圧−透過率特性の
急峻性を自由に制御することができるので、スイッチン
グ素子を用いない単純な電極構造を用いても、大容量表
示が可能となる。
【００４１】（実施例４）図１３において吸収軸３１
ａ、３２ａを直交して配置した一対の偏光板３１、３２
で単純マトリクス構造の液晶セル３３を挟持している。
さらに上側偏光板３１と液晶セル３３間に光学異方性素
子としてリタデーションフィルム３９を配置する。液晶
セル３３は行方向に延在する多数のストライプ状電極３
４を有する上側基板３５と、列方向に延在する多数のス
トライプ状電極３６を有する下側基板３７を各基板の電
極を対向させて、一定間隔（液晶セル厚）を置いて配置
される。この間隙に液晶層（図示しない）が挟まれる。
ａ、３２ａを直交して配置した一対の偏光板３１、３２
で単純マトリクス構造の液晶セル３３を挟持している。
さらに上側偏光板３１と液晶セル３３間に光学異方性素
子としてリタデーションフィルム３９を配置する。液晶
セル３３は行方向に延在する多数のストライプ状電極３
４を有する上側基板３５と、列方向に延在する多数のス
トライプ状電極３６を有する下側基板３７を各基板の電
極を対向させて、一定間隔（液晶セル厚）を置いて配置
される。この間隙に液晶層（図示しない）が挟まれる。
【００４２】図１４に示すように、上側基板３５の電極
３４と下側基板３７の基板３６とが交差する領域４０を
１画素としてこれら電極の電圧印加により液晶表示を行
う。本実施例では図において下側基板の電極３６の画素
領域４０を形成している中央部に領域を２分するように
スリット状の非電極形成部４１が形成される。この非電
極形成部４１により、両電極３４、３６に駆動電圧を印
加したときに液晶層内に横電界成分（基板面方向）をも
つ電界を発生させる。図４と同様に非電極形成部を境に
して領域内の横電界は反対方向になるので同じく図５の
ように同一電極領域内に２種類の液晶分子配向が形成さ
れる。このため配向のラビング処理は各基板ともに一度
でよく、製造工程が簡略化される。
３４と下側基板３７の基板３６とが交差する領域４０を
１画素としてこれら電極の電圧印加により液晶表示を行
う。本実施例では図において下側基板の電極３６の画素
領域４０を形成している中央部に領域を２分するように
スリット状の非電極形成部４１が形成される。この非電
極形成部４１により、両電極３４、３６に駆動電圧を印
加したときに液晶層内に横電界成分（基板面方向）をも
つ電界を発生させる。図４と同様に非電極形成部を境に
して領域内の横電界は反対方向になるので同じく図５の
ように同一電極領域内に２種類の液晶分子配向が形成さ
れる。このため配向のラビング処理は各基板ともに一度
でよく、製造工程が簡略化される。
【００４３】本実施例では、液晶セル３３の液晶のΔｎ
を０．２、セル厚を５．０μｍとし、Ｒ＝７５０μｍの
リタデーションフィルムを用いた。実施例３と同様にし
て印加電圧−透過率特性を測定したところ実施例３以上
に曲線は急峻となった。この液晶表示素子を用い、１／
４００デューティのマルチプレックス駆動を行ったとこ
ろ表示面正面にて２００：１のコントラスト比を得た。
また、コントラスト比の視角依存性も対称的な方位性を
示した。
を０．２、セル厚を５．０μｍとし、Ｒ＝７５０μｍの
リタデーションフィルムを用いた。実施例３と同様にし
て印加電圧−透過率特性を測定したところ実施例３以上
に曲線は急峻となった。この液晶表示素子を用い、１／
４００デューティのマルチプレックス駆動を行ったとこ
ろ表示面正面にて２００：１のコントラスト比を得た。
また、コントラスト比の視角依存性も対称的な方位性を
示した。
【００４４】
【発明の効果】本発明のよれば、同一基板上で同一であ
る配向処理にて、液晶分子の傾く方向を２方向以上とす
ることができ、容易に安価で安定して、反転現象等の生
じない極めて広視角の液晶表示素子を実現できる。
る配向処理にて、液晶分子の傾く方向を２方向以上とす
ることができ、容易に安価で安定して、反転現象等の生
じない極めて広視角の液晶表示素子を実現できる。
【００４５】また、実施例では、説明を省略したが、本
発明はＭＩＭからなるスイッチング素子を用いても同様
の効果を得ることは言うまでもなく、また、３原色のカ
ラーフィルターを用いての表示のカラー化をなしても同
様の同様の効果を得ることは言うまでもない。
発明はＭＩＭからなるスイッチング素子を用いても同様
の効果を得ることは言うまでもなく、また、３原色のカ
ラーフィルターを用いての表示のカラー化をなしても同
様の同様の効果を得ることは言うまでもない。
【００４６】また、斜めから観察した場合に発生する実
効的なリタデーションを補償しうる光学異方素子を加味
すればさらなる広視角化が望めることも言うまでもな
い。
効的なリタデーションを補償しうる光学異方素子を加味
すればさらなる広視角化が望めることも言うまでもな
い。
【図１】本発明の一実施例を示す分解斜視図。
【図２】図１の要部を説明する斜視図。
【図３】図１の実施例の構成を示す略図。
【図４】本発明の一実施例における電極に電圧を印加し
た場合の電界のかかり方の一例を説明する断面図。
た場合の電界のかかり方の一例を説明する断面図。
【図５】図４における電圧を印加した状態の液晶分子配
列を説明する断面図。
列を説明する断面図。
【図６】液晶分子のスプレイ配列を説明する略図。
【図７】本発明の一実施例の印加電圧に対するリタデー
ション値の変化を説明する図。
ション値の変化を説明する図。
【図８】本発明の一実施例の印加電圧−透過率特性の一
例を示す図。
例を示す図。
【図９】本発明の一実施例の印加電圧−透過率特性の測
定結果の一例を示す図。
定結果の一例を示す図。
【図１０】本発明の一実施例の等コントラスト曲線の測
定結果の一例を示す図。
定結果の一例を示す図。
【図１１】本発明の液晶表示素子のリタデーション値に
対する透過光強度の関係を計算した図。
対する透過光強度の関係を計算した図。
【図１２】本発明の他の実施例の液晶層厚方向に対する
液晶分子チルト角の関係を説明する図。
液晶分子チルト角の関係を説明する図。
【図１３】本発明の他の実施例の構成を説明する分解斜
視図。
視図。
【図１４】図１３の要部を拡大して示す部分的斜視図
【図１５】従来のＴＮ型液晶表示素子の印加電圧−透過
率特性の一例を示す曲線図。
率特性の一例を示す曲線図。
１１、１２…偏光板、 １３…液晶セル、 １４、１６…電極 １５…上側基板、 １７…下側基板、 １８…液晶層 ２１…非電極形成部 Ａ、Ｂ…一画素内の領域 Ｅａ、Ｅｂ…横電界成分を有する電界
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 富章 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株式会社東芝 横浜事業所内 (72)発明者 羽藤 仁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株式会社東芝 横浜事業所内 (56)参考文献 特開 平３−98018（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−261914（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−121087（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−43461（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1337 G02F 1/1343
Claims (3)
- 【請求項１】 ２枚の電極付き基板およびこれら基板間
に挟持された誘電異方性が正のネマテイック液晶の液晶
層とからなる液晶セルと、この液晶セルを挟む一対の偏
光子とからなる液晶表示素子において、 前記２枚の基板表面における液晶の液晶分子の基板平面
方向の配列方向が平行とし、かつ液晶の屈折率異方性
（Δｎ）と液晶層厚（ｄ）の積（Δｎ・ｄ）を０．２５
±０．０５μｍとする手段と、 一画素を形成する一方もしくは双方の基板の前記電極
に、この電極を区画する非電極形成部分を設け、前記液
晶層に電圧を印加したときに、前記液晶分子のチルト方
向が横電界によって一画素内で２方向以上となるように
する手段とからなることを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項２】 ２枚の電極付き基板およびこれら基板間
に挟持された誘電異方性が正のネマテイック液晶の液晶
層とからなる液晶セルと、この液晶セルを挟む一対の偏
光子とからなる液晶表示素子において、 一画素を形成する一方もしくは双方の基板の前記電極
に、この電極を区画する非電極形成部分を設け、前記液
晶層に電圧を印加したときに、前記液晶分子のチルト方
向が横電界によって一画素内で２方向以上となるように
する手段を有する液晶セルと、 少なくとも前記一方の偏光子と前記液晶セルとの間に配
置されリタデーション値がＲの光学異方素子と、 前記液晶セルの液晶層の屈折率異方性Δｎと層厚ｄの積
Δｎ・ｄと、前記光学異方性素子のＲの総和が０．２５
±０．０５μｍになるようにする手段とを具備すること
を特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項３】 ２枚の基板表面における液晶分子のチル
ト方向およびプレチルト角が等しいかもしくはプレチル
ト角がともに０°であることを特徴とする請求項１また
は請求項２記載の液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04284220A JP3130682B2 (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04284220A JP3130682B2 (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 液晶表示素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06130394A JPH06130394A (ja) | 1994-05-13 |
| JP3130682B2 true JP3130682B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=17675730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04284220A Expired - Lifetime JP3130682B2 (ja) | 1992-10-22 | 1992-10-22 | 液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3130682B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US6157428A (en) * | 1997-05-07 | 2000-12-05 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Liquid crystal display |
| KR100476038B1 (ko) * | 1996-11-28 | 2005-06-20 | 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 | 액정표시소자및그제조방법 |
| JP3398025B2 (ja) | 1997-10-01 | 2003-04-21 | 三洋電機株式会社 | 液晶表示装置 |
| JPH11109391A (ja) | 1997-10-01 | 1999-04-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 液晶表示装置 |
| JP3212946B2 (ja) | 1998-06-02 | 2001-09-25 | 日本電気株式会社 | アクティブマトリクス型液晶表示装置 |
| US6221444B1 (en) * | 1998-06-10 | 2001-04-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid crystal device |
| JP4041610B2 (ja) | 1998-12-24 | 2008-01-30 | シャープ株式会社 | 液晶表示装置 |
| KR20040105934A (ko) * | 2003-06-10 | 2004-12-17 | 삼성전자주식회사 | 다중 도메인 액정 표시 장치 및 그에 사용되는 표시판 |
| JP2008203780A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Infovision Optoelectronics Holdings Ltd | 液晶パネルおよび液晶表示装置 |
-
1992
- 1992-10-22 JP JP04284220A patent/JP3130682B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| JPH06130394A (ja) | 1994-05-13 |
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