JP3254974B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
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Description
し、特に視角依存性の少ない液晶表示素子に関する。
用される液晶表示素子いわゆる液晶セルは、液晶の特定
な分子配列を電界等の外部からの作用によって別の異な
る分子配列に状態変化させて、その間の光学的特性の変
化を視覚的な変化として表示に利用している。液晶分子
をある特定の配列状態にするために液晶をはさむガラス
基板の表面には配向処理を行うのが普通である。
セルなどでは、配向処理として、液晶を挟むガラス基板
全体にポリイミド等の配向膜を形成し、配向膜上をラビ
ング布で一方向に擦るいわゆるラビング法が採用されて
いる。
なラビング布を表面に巻いたラビングローラ60を基板
61上の配向膜61aに触れさせつつそれを矢印A方向
に回転させながら基板面上を移動すると配向膜61aの
面全体に均一に矢印B方向に配向処理ができる。
晶セルの上下の基板62、63間で液晶分子64の基板
面内配向方向が互いに直交するようにラビング処理を行
う。基板に接している液晶分子64は基板の配向方向に
従って配向する。
平行ニコル配置の偏光板65、66をその偏光軸が一方
のラビング方向と平行になるように配置し、またポジ表
示の場合には、直交ニコル配置の偏光板をその偏光軸が
隣接基板のラビング方向と平行になるように配置する。
採用する液晶セルで、TFT(薄膜トランジスタ)やM
IM(Metal Insulator Metal
Diode)などの駆動素子や配線が表面に形成された
基板をラビングする場合には、図13のように全面同時
にラビングを施すと、それらの素子も同時にラビングさ
れることは避けられない。その場合、ラビングによる静
電気によって素子やその配線が破壊されたり特性が劣化
するという可能性がある。また、ラビングは細かなダス
トを発生しやすい。これらのダストが基板面上に付着す
ると、完全に除去することは容易ではない。
合、液晶分子の配向方向が一様なために、観測者から画
面を見たときの表示が見やすい角度(視察方向)が特定
の角度範囲に制限される視角特性が生じる。
晶表示セル(TN−LCD)の視角特性を表す等コント
ラスト曲線を測定すると、コントラストの高い視角領域
は特定の角度領域に偏っている。したがって、このよう
な液晶セルはある方向からは見えやすく、別の方向から
は見えにくいといった視角依存性を持つことになる。
示装置として利用した場合には、表示画面に対してある
角度ではコントラストが極端に低下し、甚だしい場合に
は表示の明暗が反転してしまう。
ラビングによって液晶分子にプレチルトが生じるからで
ある。液晶分子がプレチルトを持つ方向は、ラビングす
るベクトル方向に一致する。
板上のすべての液晶分子が同一方向にプレチルト角を有
した状態で配向する。液晶層に垂直に電圧を印加すると
図14に示すように液晶層内の同一深さの面上ではすべ
ての液晶分子64が同一方向に立ち上がる。従って観測
者67の見る方向(矢印で示す視角)によって液晶分子
の立ち具合が異なるために視角依存性が生ずる。
ために、分割配向を行うことが提案されている。たとえ
ば1画素を複数の小領域に分割して互いの小領域の配向
方向を逆にしたり異ならせることにより画素全体として
実質的に等方的な視角特性を得ようとする配向処理技術
である。
(たとえば、Japan Display 1992年 591
頁参照)。図15は上下基板70、71の1画素領域で
プレチルト角の大きい配向膜72と小さい配向膜73と
を選択的に露出させた例である。基板70,71の全面
に配向膜73を形成した後、選択的にプレチルト角の大
きい配向膜72を形成している。なお、配向膜72、7
3を逆の関係にしたり、それぞれをパターニングしても
よい。
なる方向にラビングを行ったものである。上基板70上
には全面に配向膜73を形成し、同一方向のラビングを
行なう。下基板71上には全面に配向膜72を形成し、
各画素を2分割して互いに逆方向のラビングを行なう。
は、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィ工程な
どにより分割小領域のパターニングを基板毎に行う必要
があるために、液晶セルの製造工程が増加し、コスト増
加の原因となっていた。
分割の方がより等方的な視角特性が得られるために良い
と考えられる。しかし、図15の方法では2分割が限界
である。さらに図16の方法では配向処理工程が通常の
倍となるために実際には実現が困難である。
ずれもプレチルトを調整することにより、等方的な視角
特性を得ようとするものである。したがって、配向処理
方法は、ラビング配向処理のように、プレチルトを生じ
させるものに限定される。
またはプレチルト角がかなり小さい場合には、液晶セル
内にリバースチルトドメインが発生してしまう。本発明
の目的は、簡易な製造工程により、等方的な視角特性を
得ることができる液晶表示素子を提供することである。
子は、対向配置された一対の基板と、前記一対の基板の
うち、一方の基板上においてある方向に向けて複数形成
される第1の電極と、他方の基板上において第1の電極
と異なる方向に向けて複数形成される第2の電極とによ
って構成され、該第1および第2の電極が交差する交差
部が表示領域を形成する一対の電極群と、前記一対の基
板間に設けられた液晶層であって、液晶分子のプレチル
ト角がほぼ0°であり、前記一対の電極群間に電界が印
加されないとき、該基板間の中心部の液晶分子が前記一
対の基板と平行な面内で前記一対の電極群の方向の中間
の方向に配向し、前記一対の電極群間に電界が印加され
ると、前記交差部において液晶分子が無電界時より多く
の配向領域に分割される液晶層とを有する。
とも1つの配向領域を有する。電界を印加すると、電界
を印加しないときよりも、多くの異なる配向領域に分割
される。電界印加時に、異なる配向領域を形成すれば、
視角依存性を減少させることができる。
晶セル10の全体構成図である。図2(A)は、液晶セ
ル10の表面図である。液晶セル10は、2次元マトリ
クス型のツイストネマチック型液晶セル(TN−LC
D)であり、X軸方向の複数の電極VxとY軸方向の複
数の電極Vyがマトリクスを構成している。電極Vxと
電極Vyの交点は、表示領域(画素)を構成する。電極
VxがN本であり、電極VyがM本であるときには、画
素数がN×M個になる。
をA−A’で切断した断面図である。液晶セル10の製
造工程を説明する。まず、ガラス基板1とガラス基板2
を用意する。ガラス基板1の上に、電極Vyを形成し、
ガラス基板2の上に電極Vxを形成する。電極Vx,V
yは、例えばITO(インジウム錫酸化物)膜で構成さ
れる。
塗布し、電極Vxの上に光偏光記憶膜4を塗布する。光
偏光記憶膜3,4は、例えばポリビニールアルコール
(PVA)にメチルオレンジを混合したものである。
3,4に照射する。偏光レーザビームを照射すると、そ
の偏光された方向に光偏光記憶膜3,4が配向処理さ
れ、その配向方向が記憶される。光偏光記憶膜3の配向
方向と光偏光記憶膜4の配向方向は、例えば90°ずれ
ている。光配向処理の詳細は、特開平7−72484号
公報に図2、図4の説明として記載されている。
の間に液晶材料5を注入する。液晶材料5の注入は、例
えば真空注入、毛細管注入等により行う。液晶材料5
は、TN液晶層を構成する。本実施例の特徴は、液晶層
5のうち、基板1,2間中心部の液晶分子の配向方向に
ある。詳細は、後に説明する。
1と基板2の間に挟み、液晶材料5を封止する。図1
は、図2(A)の4画素分を拡大した図であり、基板間
中心部の液晶分子の配向方向を示す。
数本の電極Vxが平行に延在し、図の縦方向に複数本の
電極Vyが平行に延在する。電極Vyは上基板1(図2
(B))に設けられ、電極Vxは下基板2に設けられて
いる。
垂直方向に重なる領域である。例えば、電極Vxが2本
で、電極Vyが2本であるときには、4個の画素が構成
される。
な方向であり、基板間中心部の液晶分子の配向方向であ
る。光偏光記憶膜3,4への配向処理は、基板間中心部
の液晶分子が画素PXの対角線方向11に配向するよう
に、行う必要がある。TN液晶層5(図2(B))の液
晶分子は、基板1,2との界面においては、それぞれ光
偏光記憶膜3,4の配向構造に従って配向し、液晶層の
中心部に向かって徐々にねじれる。
を有する。その2本の対角線のうちいずれか一方の対角
線の方向11に、基板間中心部の液晶分子は配向する。
基板間中心部の液晶分子は、プレチルトを持っていなく
てもよい。
比べ、ほとんどプレチルトを生じさせない。本実施例で
は、プレチルトがあっても、なくてもよい。したがっ
て、光配向処理でも、ラビング配向処理でもよい。
させ、母基板の配向構造を子基板に転写させることによ
り、基板上に配向処理を行ってもよい。転写法の詳細
は、特願平7−19524号に図2、図3の説明として
記載されている。
とができる。それほど量産性に優れない方法(斜方蒸着
膜、ラングミュア・ブロジェット(LB)膜、光配向
膜、延伸高分子膜等)を用いて配向構造を作製してもよ
い。
かけた際における液晶分子5の振る舞いを説明するため
の図である。図3(A)は、図2の表面図を右へ45°
回転させた図であり、1個分の画素PXを表す。画素P
Xは、電極Vyと電極Vxの重なり部分である。基板間
中心部の配向方向11は、画素PXの対角線方向であ
る。
とき、液晶分子5は基板平行面に寝た状態になる(図示
せず)。電極Vyと電極Vxの間に電界をかけると、液
晶分子5は、配向方向11を含む基板垂直面内を立ち上
がる。
C−C’における断面図を説明する。B−B’は、画素
PXの対角線よりも上の線であり,C−C’は、画素P
Xの対角線よりも下の線である。
液晶分子5の振る舞いを説明し易くするため、図2
(B)の断面図のうち、電極Vy,Vxと液晶分子5を
抜き出して図に表す。
る。下電極Vxは、一端P3と他端P4を有する。上電
極Vyと下電極Vyは、平行であり、長さが同じであ
る。上電極Vyは、下電極Vxに対して、右側に平行移
動した位置にある。
中心部の液晶分子である。液晶分子5aは、電極Vyの
一端P1と電極Vxの一端P3を結ぶ線上、および電極
Vyの他端P2と電極Vxの他端P4を結ぶ線上の分子
である。液晶分子5bは、電極Vy,Vxの一端P1,
P3を結ぶ線と他端P2,P4を結ぶ線よりも、内側に
存在する分子である。
と、電極Vxと電極Vyのそれぞれの端部における電界
方向が決まる。つまり、電極Vyの一端P1と電極Vx
の一端P3とを結ぶ線方向、および電極Vyの他端P2
と電極Vxの他端P4とを結ぶ線方向にフリンジ電界が
生じる。電極交差部の内部では、電界は電極に垂直であ
る。
ず、電極の両端の液晶分子5aが、図に示すように、電
極の各両端を結ぶ右斜めの電界方向に立ち上がる。両端
の液晶分子5aが立ち上がると、それに連鎖して、電極
の両端部から中央部に向けて、徐々に液晶分子5bが液
晶分子5aと同じ方向に立ち上がる。
P3を結ぶ線方向と他端P2,P4を結ぶ線方向に応じ
て、電界印加時の配向方向が決まる。図3(C)は、図
3(A)のC−C’の断面図である。図3(B)と同様
に、図2(B)の断面図のうち、電極Vy,Vxと液晶
分子5を抜き出して図に表す。
る。下電極Vxは、一端P7と他端P8を有する。上電
極Vyは、図3(B)とは逆に、下電極Vxに対して、
左側に平行移動した位置にある。
5,P7を結ぶ線上、および他端P6,P8を結ぶ線上
の分子である。液晶分子5bは、電極の両端にある液晶
分子5aよりも内側に存在する分子である。
ず、電極の両端の液晶分子5aが、図3(B)とは逆
に、電極の各両端を結ぶ左斜めの線方向(電界方向)に
立ち上がる。両端の液晶分子5aが立ち上がると、それ
に連鎖して、電極の両端部から中央部に向けて、徐々に
液晶分子5bが液晶分子5aと同じ方向に立ち上がる。
角線を境にして、上半分の画素領域PXaでは、液晶分
子5が右斜め方向に立ち上がり(図3(B))、下半分
の画素領域PXbでは、液晶分子5が左斜め方向に立ち
上がる(図3(C))。
の領域PXbとで、液晶分子の立ち上がり方が異なる。
つまり、画素PXは2分割領域を有し、等方的な視角特
性を持つ。
界のうち、液晶分子5の長軸方向の電界成分についての
み説明した。次に、電極Vy,Vx間にかかる電界の全
成分を説明する。
界を説明するための図である。画素PXは、電極Vyと
電界Vxの重なり部分である。配向方向11は、画素P
Xの対角線方向である。前述のように、画素PXの対角
線を境にして、画素上半分では液晶分子11aの右端が
立ち上がり、画素下半分では液晶分子11bの左端が立
ち上がる。
極Vy,Vxは、細長い線電極である。電極Vy,Vx
に電界を印加した際、電極Vy,Vxの各端部に働く電
界E,E’を説明する。
の端部と垂直方向かつ外側方向の上電極Vyの領域へ向
けて働く。斜め電界Eは、液晶分子の長軸方向の電界成
分Ehとその垂直方向の電界成分Evに分けることがで
きる。
て、その端部と垂直方向かつ外側方向の下電極Vxの領
域から働く。斜め電界E’は、液晶分子の長軸方向の電
界成分Eh’とその垂直方向の電界成分Ev’に分ける
ことができる。
分Eh,Eh’が、液晶分子に与える影響を説明する。
画素の上半分の領域において、図3(B)で説明したよ
うに、下電極Vxの左端部P3とその内側に位置する上
電極Vyの左端部P1を結ぶ線方向に電界Eh’が働
く。そして、下電極Vxの右端部P4とその外側に位置
する上電極Vyの右端部P2を結ぶ線方向に電界Ehが
働く。その結果、画素の上半分領域の液晶分子は、右端
が立ち上がる。
端部P7とその外側に位置する上電極Vyの左端部P5
を結ぶ線方向に電界Ehが働く。そして、下電極Vxの
右端部P8とその内側に位置する上電極Vyの右端部P
6を結ぶ線方向に電界Eh’が働く。その結果、画素の
下半分領域の液晶分子は、左端が立ち上がる。
液晶分子の向きを示す図である。図5(A)は、液晶セ
ルのうち4画素分を抜き出した表面図である。4個の画
素は、2本の電極Vyと2本の電極Vxが交差する領域
に形成される。配向方向11は、画素の対角線方向であ
る。
た線であり、線CCとDDは、画素の対角線を下に平行
移動した線である。線BBとCCは、画素の対角線の近
くに位置し、線DDは、画素の対角線から遠くに位置す
る。
BBで切断した断面図である。上電極Vyは、下電極V
xよりもわずかに右に平行移動している。電極Vy,V
x間に電界がかかっていないとき、液晶分子5は寝てい
る。
CCで切断した断面図である。上電極Vyは、下電極V
xよりもわずかに左に平行移動している。図5(D)
は、図5(A)の液晶セルを線DDで切断した断面図で
ある。上電極Vyは、下電極Vxよりも大きく左に平行
移動していて、隣の画素電極と重なりを生じている。
晶分子の配向方向を示す図である。図6(A)は、図5
(A)と同じく、液晶セルのうち4画素分を抜き出した
表面図である。
BBで切断した断面図である。上電極Vyは、下電極V
xよりもわずかに右にずれているので、電極Vy,Vx
間に電界をかけると、液晶分子5は右端が立ち上がる。
CCで切断した断面図である。上電極Vyは、下電極V
xよりもわずかに左にずれているので、電極Vy,Vx
間に電界をかけると、液晶分子5は左端が立ち上がる。
DDで切断した断面図である。上電極Vyは、下電極V
xよりも大きく左にずれているので、電極Vy,Vx間
に電界をかけると、液晶分子5は左端が立ち上がる。た
だし、電極Vy,Vxが隣の画素電極と重っている部分
では、液晶分子によっては逆に立ち上がる。これらの液
晶分子の向きは、図6(C)の液晶分子から連続的に変
化している。
き、画素の対角線を境にして、画素の上半分と下半分と
では、液晶分子の配向方向が異なる。1画素は、配向方
向が異なる2つの領域(2分割領域)を有する。
ルの表面図である。電極Vx,Vyは、図2(A)に示
す通り、それぞれ水平方向と垂直方向に延在する。画素
PXは、電極Vyと電極Vxの重なり部分である。
の方向である。その対角線を境にして、左上領域と右下
領域に2分割される。左上領域では、液晶分子11aが
図の右上端から立ち上がり、右下領域では、液晶分子1
1bが図の左下端から立ち上がる。全ての画素PXが、
左上領域と右下領域の2領域に分割される。
にそれぞれ1方向の配向処理を行う場合(図1)につい
て説明した。次に、2方向の配向処理を行う場合を説明
する。
いて、2方向の配向処理を行う液晶セルを示す。図8
(A)は、電界を印加しない際における基板間中心部の
液晶分子の配向方向を示す液晶セルの表面図である。電
極VyとVxの重なり部分である4個の画素PX1〜P
X4は、隣接している。画素PX1とPX2、並びに画
素PX3とPX4は、それぞれ縦方向に隣接する。画素
PX1とPX3、並びに画素PX2とPX4は、それぞ
れ横方向に隣接する。
心部の液晶分子が左斜め方向32に配向するように配向
処理する。画素PX2とPX3については、右斜め方向
31に配向するように配向処理する。4つの画素PX1
〜PX4を1つの組みにして、2つの配向方向31,3
2を持つように配向処理する。
を行った場合、電界印加時における液晶分子の配向方向
を示す図である。基板Vy,Vx間に電界をかけると、
液晶分子は立ち上がる。画素PX1〜PX4は、それぞ
れの対角線を境界にして、配向方向の異なる2領域に分
割される。
とでは、境界線の方向が異なる。画素PX2とPX3
は、右斜め方向31に配向するよう配向処理されている
ので、前述の1方向配向処理(図7)の場合と同様に、
左上領域と右下領域に分割される。左上領域では、液晶
分子31aが図の右上端から立ち上がり、右下領域で
は、液晶分子31bが図の左下端から立ち上がる。
配向するよう配向処理されているので、画素PX2,P
X3と異なり、右上領域と左下領域に分割される。右上
領域では、液晶分子32aが図の左上端から立ち上が
り、左下領域では、液晶分子32bが図の右下端から立
ち上がる。
より、異なる配向領域(2分割領域)を有する画素を形
成することができる。一種は、画素PX2,PX3であ
り、他種は画素PX1,PX4である。
る場合について説明した。次に、同じ配向処理を行い、
4分割領域または8分割領域を有する画素を形成する場
合について説明する。
ドットPX1〜PX4をそれぞれ異なる4個の画素とす
ればよい。画素を4分割する場合は、ドットPX1〜P
X4を2つの画素として、電極Vy,Vxにかける電界
を制御する。つまり、2つのドットを1画素とする。例
えば、ドットPX1,PX2を1画素とし、ドットPX
3,PX4を他の1画素とする。また、ドットPX1,
PX3を1画素とし、ドットP2,PX4を他の1画素
とすることもできる。1画素は、4つの領域を有する。
PX4を1つの画素として、電極Vy,Vxにかける電
界を制御する。1画素は、8つの領域を有する。同様
に、1方向配向処理(図7)を行ったときでも、2つの
ドットを1画素としたり、4つのドットを1画素とする
ことにより、4分割または8分割の画素を形成すること
ができる。
ドット領域が4角形である場合について説明したが、ド
ット領域は4角形である必要はない。その他の形状を有
するように電極Vy,Vxを形成してもよい。
る電極Vy,Vxの構成例を示す図である。分かりやす
くするため、上基板の電極Vyを実線で表し、下基板の
電極Vyを破線で表す。電極Vyと電極Vxの重なり領
域は、例えば6角形である。液晶分子の配向方向11
は、該6角形のうちの一の対角線方向である。
から上電極Vyの外側領域に向かって、電界Eが生じ
る。そして、上電極Vyのエッジに向けて下電極Vxの
外側領域から、電界E’が生じる。
成分を有する。液晶分子は、配向方向11の成分の電界
を受けて、立ち上がる。その結果、前述と同様に、配向
方向11と同方向の該対角線を境にして、異なる配向領
域が2つできる。
重なり合う領域は、4角形に限定されない。ただし、重
なり領域において、電極のエッジに働く電界E,E’
は、液晶分子の配向方向11の成分を持つように、電極
Vy,Vxを構成する必要がある。つまり、液晶分子の
配向方向11が、電極Vyの方向と電極Vxの方向の間
になるように配向処理を行えばよい。好ましくは、電極
Vyの方向と電極Vxの方向の真ん中の方向である。
し、その液晶セルの視角特性を測定した際の測定方法を
示す。
液晶セル10の画面に対して3箇所の視点から、顕微鏡
を用いて写真撮影した。3箇所の視点は、液晶セル10
に対して、正面からの視角AC、左斜めからの視角A
L、右斜めからの視角ARに相当する。
(A),(B)に示すようなマトリクス型のTN−LC
Dの構造を有する。基板上の光偏光記憶膜については、
光配向法を用いて、1方向配向処理(図1)を行った。
液晶分子のプレチルト角は、ほぼ0°である。ここで、
プレチルト角とは、ガラス基板面と液晶分子の長軸との
間の角度である。
した図であり、いずれも液晶セルの同一の4画素領域を
示す。1画素は、約180μm平方である。図10
(A)は、電極間に電界を印加しないときの液晶画面の
スケッチである。電界を印加しないとき、液晶分子は寝
た状態である。4つの画素領域は、1つの配向領域とし
て観察される。
電界を印加し、液晶セルをオンにしたときの液晶画面の
スケッチであり、液晶画面の正面から観察したものであ
る。電界を印加しないときは、上記のように、1つの配
向領域を示していたが(図10(A))、電界を印加す
ると、4個の画素PXに対応する4つの配向領域が区分
けされる。さらに、各画素PXは、ディスクリネーショ
ンライン16を挟んで、左上領域PXaと右下領域PX
bとに区分けされる。
液晶分子の立ち上がる方向および配向方向が異なる。デ
ィスクリネーションライン16は、液晶分子の立ち上が
り方向が異なる領域の境界において発生する。
X内の2つの領域PXa,PXbは、いずれも視認状態
が良好である。図11(A)は、電極間にしきい値以上
の電界を印加し、液晶セルをオンにしたときの液晶画面
のスケッチであり、液晶画面の右斜め方向ARから観察
したものである。電界を印加すると、4個の画素PXに
対応する4つの配向領域が区分けされ、さらに、各画素
PXは、ディスクリネーションライン16を挟んで、左
上領域PXaと右下領域PXbに区分けされる。右斜め
方向ARから観察すると、右下領域PXbは視認状態が
悪化するが、左上領域PXaは視認状態が良好である。
右斜め方向ARから観察した場合にも、画素としての視
認状態は良好である。
電界を印加し、液晶セルをオンにしたときの液晶画面の
スケッチであり、液晶画面の左斜め方向ALから観察し
たものである。電界を印加すると、4個の画素PXに対
応する4つの配向領域が区分けされ、さらに、各画素P
Xは、ディスクリネーションライン16を挟んで、左上
領域PXaと右下領域PXbに区分けされる。左斜め方
向ALから観察すると、左上領域PXaは視認状態が悪
化するが、右下領域PXbは視認状態が良好である。左
斜め方向ALから観察した場合にも、画素としての視認
状態は良好である。
できるディスクリネーションライン16について説明す
る。例えば、図16に示す従来技術により2分割配向処
理を行った場合でもディスクリネーションラインは発生
する。この場合、ディスクリネーションラインは、異な
る方向にラビング処理を行った領域の境界において生ず
る。このディスクリネーションラインは、太いラインで
ある。
ディスクリネーションライン16は、極めて細いライン
であり、電界を消去すると消える(図10(A))。本
実施例は、従来技術によるものに比べ、ディスクリネー
ションラインによる悪影響が大幅に改善されている。
クリネーションラインが極めて細くなり、かつ電界を消
去すると消える理由を考察する。まず、液晶分子の弾性
定数について説明する。
定数K1,K2,K3を示す。3つの弾性定数は、それ
ぞれ液晶材料の異なる歪みの形態における弾性定数であ
る。ディレクタ21は、液晶分子の長軸方向を示す。
説明するための図である。外力により液晶材料が広がる
と、スプレイ歪みが生じる。スプレイ弾性定数K1は、
スプレイ歪みにおける弾性定数である。
説明するための図である。外力により液晶材料がねじれ
ると、ツイスト歪みが生じる。ツイスト弾性定数K2
は、ツイスト歪みにおける弾性定数である。
明するための図である。外力により液晶材料が曲がる
と、ベンド歪みが生じる。ベンド弾性定数K3は、ベン
ド歪みにおける弾性定数である。
一般的に、スプレイ弾性定数K1とベンド弾性定数K3
は、ツイスト弾性定数K2よりも大きい。従来技術の液
晶セル(図16)は、2つの領域で異なる方向に液晶分
子が立ち上がるものの、同じ平面内において逆方向に立
ち上がるのでねじれはない。液晶分子間の相互作用は、
スプレイ弾性定数K1とベンド弾性定数K3で表すこと
ができる。
では液晶材料のねじれが生じる。液晶分子間の相互作用
は、ツイスト弾性定数K2が影響する。ツイスト弾性定
数K2は、一般的に、スプレイ弾性定数K1およびベン
ド弾性定数K3よりも小さいので、本実施例の方が従来
技術よりも液晶材料の変形エネルギが小さい。本実施例
は、変形エネルギが小さいので、液晶材料の変形により
生じるディスクリネーションラインの線幅は細くなると
考えられる。
xの重なり領域)の対角線方向に、基板間中心部の液晶
分子が配向するように配向処理を行う。その方向は、1
方向であっても複数方向であってもよい。1方向配向処
理を行った場合でも、画素に分割領域を持たせることが
できる。
せる処理に限定されない。種々の配向処理方法を採用す
ることができる。ただし、平均プレチルト角がほぼ0°
であることが好ましい。
液晶分子のプレチルト角を0°にすることができる。基
板間中心部の液晶分子にある程度のチルト角を与えるよ
うに、配向処理を行う。その際、片方の基板の配向処理
方向を他方の基板の逆方向とすれば、液晶層の厚さと共
にプレチルト角も変化しなければならず、液晶内の液晶
分子配列の対称性によって、基板間中心部の液晶分子の
プレチルト角は0°になる。液晶分子は、基板との界面
においてはある程度のプレチルトを持っているが、基板
間中心部に向かうほどプレチルトがなくなるなるよう
に、基板間を90°ねじれる。
必要はなく、それ以上でもそれ以下でもよい。スーパー
ツイストネマチック(STN)液晶でもよい。配向処理
は、無電界時に基板間中心部の液晶分子がドットの対角
線方向に配向されるように行う。基板への配向処理は、
両基板に行う必要はなく、片方の基板に行うだけでもよ
い。液晶材料にカイラル剤を添加すれば、TN液晶層を
形成することができる。
処理を行うだけで、2つの異なる立ち上がり方向および
配向方向を持つ2つの領域を含むドット(電極Vyと電
極Vxの重なり領域)を形成することができる。1ドッ
トを1画素として扱えば(電極電圧を制御すれば)、1
画素は2分割領域を有する。
種類の異なる配向膜を使用したり(図15)、2回のラ
ビング配向処理を行う必要があった(図16)。本実施
例によれば、1種類の配向膜を用いて、かつ1回の配向
処理で、分割液晶セルを効率よく作製することができ
る。
ると、液晶分子の立ち上がり方向が異なる2つの領域の
境界においてディスクリネーションラインが発生する。
しかし、そのディスクリネーションラインは、従来技術
に比べ、極めて細い。
インは、電界を消去しても消えないが、本実施例の液晶
セルのディスクリネーションラインは、電界を消去する
と消える。
までも例示であって、本発明はこれに限るものではな
く、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能であること
は当業者にとって自明であろう。
1方向の配向方向をもっている場合であっても、電界を
印加すると、異なる配向方向を持たせることができるの
で、簡易な製造工程により、視角依存性を減少させるこ
とができる。
の配向方向を示す図であり、図2(A)の液晶セルの4
画素分を拡大した図である。
図2(A)は、液晶セルの表面図であり、図2(B)
は、図2(A)の液晶セルをA−A’で切断した断面図
である。
ける液晶分子の振る舞いを説明するための図である。図
3(A)は、図2の表面図を右へ45°回転させた図で
あり、図3(B)は、図3(A)のB−B’の断面図で
あり、図3(C)は、図3(A)のC−C’の断面図で
ある。
ための図である。
きを示す図である。図5(A)は、液晶セルのうち4画
素分を抜き出した表面図であり、図5(B)は、図5
(A)の液晶セルを線BBで切断した断面図である。図
5(C)は、図5(A)の液晶セルを線CCで切断した
断面図である。図5(D)は、図5(A)の液晶セルを
線DDで切断した断面図である。
方向を示す図である。図6(A)は、液晶セルのうち4
画素分を抜き出した表面図であり、図6(B)は、図6
(A)の液晶セルを線BBで切断した断面図であり、図
6(C)は、図6(A)の液晶セルを線CCで切断した
断面図であり、図6(D)は、図6(A)の液晶セルを
線DDで切断した断面図である。
ある。
合の液晶セルを示す。図8(A)は、電界を印加しない
際における基板間中心部の液晶分子の配向方向を示す液
晶セルの表面図であり、図8(B)は、図8(A)に示
す配向処理を行った場合、電界印加時における液晶分子
の配向方向を示す図である。
特性を測定した際の測定方法を示す図である。
ときの液晶画面のスケッチであり、図10(B)は、電
極間にしきい値以上の電界を印加し、正面から観察した
液晶画面のスケッチである。
界を印加し、右斜めから観察した液晶画面のスケッチで
あり、図11(B)は、電極間にしきい値以上の電界を
印加し、左斜めから観察した液晶画面のスケッチであ
る。
図12(A)はスプレイ弾性係数K1、図12(B)は
ツイスト弾性係数K2、図12(C)はベンド弾性係数
K3を説明するための図である。
斜視図である。
断面図である。
晶表示素子の断面図である。
晶表示素子の断面図である。
す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 対向配置された一対の基板(1,2)
と、 前記一対の基板のうち、一方の基板上においてある方向
に向けて複数形成される第1の電極と、他方の基板上に
おいて第1の電極と異なる方向に向けて複数形成される
第2の電極とによって構成され、該第1および第2の電
極が交差する交差部が表示領域を形成する一対の電極群
(Vy,Vx)と、 前記一対の基板間に設けられた液晶層であって、液晶分
子のプレチルト角がほぼ0°であり、前記一対の電極群
間に電界が印加されないとき、該基板間の中心部の液晶
分子が前記一対の基板と平行な面内で前記一対の電極群
の方向の中間の方向に配向し、前記一対の電極群間に電
界が印加されると、前記交差部において液晶分子が無電
界時より多くの配向領域に分割される液晶層(5)とを
有する液晶表示素子。 - 【請求項2】 前記交差部が4角形を形成する請求項1
記載の液晶表示素子。 - 【請求項3】 前記液晶層は、前記一対の電極群間に電
界が印加されないとき、前記交差部における液晶分子が
前記4角形の交差部の一の対角線と平行な方向に配向す
る請求項2記載の液晶表示素子。 - 【請求項4】 前記一対の電極群は、2次元マトリクス
形状の表示領域群を構成する請求項1〜3のいずれかに
記載の液晶表示素子。 - 【請求項5】 さらに、前記一対の電極群の上に形成さ
れる一対の配向膜(3,4)を有し、該一対の配向膜は
少なくとも一方が前記液晶層との界面において水平配向
処理されている請求項1〜4のいずれかに記載の液晶表
示素子。 - 【請求項6】 前記配向膜は、光配向処理されている請
求項5記載の液晶表示素子。
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---|---|---|---|
JP21361195A JP3254974B2 (ja) | 1995-08-22 | 1995-08-22 | 液晶表示素子 |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0961824A JPH0961824A (ja) | 1997-03-07 |
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---|---|---|---|---|
CN101290410B (zh) * | 2007-04-17 | 2011-06-15 | 北京京东方光电科技有限公司 | 液晶面板阵列结构 |
-
1995
- 1995-08-22 JP JP21361195A patent/JP3254974B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0961824A (ja) | 1997-03-07 |
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