JP4606541B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関するものであり、特に、誘電率異方性が負のn型液晶を垂直配向させた液晶表示装置におけるラビング処理等の配向処理を施すことなく微小ドメインの発生を防止するための手段に特徴のある液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、アクティブマトリクスを用いた液晶パネルは、軽量、薄型、低消費電力が実現できるディスプレイとして注目されているが、アクティブマトリクス型液晶表示装置としては、TN(Twisted Nematic)液晶を用いたTN方式が主流であった。
【0003】
ここで、図10及び図11を参照して従来のTN方式の直視型液晶表示装置を説明する。
図10(a)及び(b)参照
図10(a)は、電圧を印加しない状態における従来のTN方式の直視型液晶表示装置における概略的要部断面図であり、また、図10(b)は、CF(カラーフィルタ)基板側から見た液晶分子のツイスト状態を示す図である。
【0004】
まず、TFT基板41上にITOからなる透明画素電極42を設けるとともに、透明画素電極42を覆うように水平配向膜63を設ける。
一方、TFT基板41と対向するCF基板44上には、ITOからなる透明共通電極45を設けるとともに、透明共通電極45を覆うように水平配向膜46を設け、対向するTFT基板41とCF基板44との間に正の誘電率異方性を有するp型液晶47を注入する。
【0005】
この場合、図10(b)に示すように符号55で示す実線の矢印方向及び符号54で示す破線の矢印方向にそれぞれランビング処理を施こしているので、液晶分子48はTFT基板41からCF基板44にかけて70°ツイストした状態に配向することになる。
【0006】
この様なTN方式の直視型液晶表示装置において、TFT基板41側に設ける偏光板50とCF基板44側に設ける偏光板49とを、後述する図11(b)に示すようにクロスニコルに配置することによって、電圧を印加しない状態においては入射光52が透過して出射光53が出る“白”表示になる。
【0007】
図11(a)参照
図11(a)は電圧を印加した状態における従来のTN方式の反射型液晶表示装置における概略的要部断面図であり、また、図11(b)は、CF基板側から見た液晶分子のツイスト状態を示す図であり、電圧を印加することによって、印加電圧に応じて液晶分子は略垂直に立ち上がり、“黒”表示が得られることになる。
【0008】
しかし、TN方式は、電圧印加時においても、図11(b)に示すように電圧無印加時の配向方位をある程度保った状態でパネルの法線方向に配向し、液晶分子56〜59の配向状態に方位角依存性が発生するので、視野角特性などが狭いという問題がある。
【0009】
これを改善する方式として、横方向電界を印加することによって液晶分子をパネル面内で駆動するIPS(In−Plane Switching)方式、或いは、垂直配向した液晶分子を少なくとも一方の基板側に設けた突起等の構造物によって電界歪みによって制御し複数の方向に液晶分子の配向分割を行なったMVA(Multiple−domain Vertically Aligned)型液晶表示装置(必要ならば、特開平11−242225号公報)が注目されている。
【0010】
しかし、このIPS方式液晶表示装置に関しては、TN型液晶表示装置と同様に、ラビング処理が必要であるため、プロセスの管理が大変になるという問題があり、一方、MVA型液晶表示装置の場合には、ラビング処理は必要としないものの、配向制御用の構造物、即ち、突起を設ける必要があり、プロセスの増加につながるという問題があり、いずれにしても、低コスト化の障害となる。
【0011】
一方、従来より、各研究機関により、配向処理を行わない水平配向膜を用いるとともに、誘電率異方性が正のp型液晶を用いることによって、プロセスの簡略化を実現する方法が提案されている(必要ならば、例えば、特開平8−36186号公報参照)。
【0012】
しかし、この方式においては、液晶−等方相転移温度以上で液晶材料をTFT基板とCF基板との間に注入する工程、注入完了後、等方相から液晶相への相転移時に、10℃/秒以上の速度で急速冷却するなど、従来の注入方式とは異なっており、製造工程上の制約が大きくなるという問題がある。
【0013】
そこで、最近、配向処理を施さない垂直配向膜と誘電率異方性が負のn型液晶を用いたα−VA(アモルファス Vertically Aligned)型液晶表示装置が注目されているので、この様なα−VA方式の直視型液晶表示装置を図12及び図13を参照して説明する。
図12(a)及び(b)参照
図12(a)は、電圧を印加しない状態におけるα−VA方式の直視型液晶表示装置における概略的要部断面図であり、また、図12(b)は、CF基板側から見た液晶分子のツイスト状態を示す図である。
【0014】
まず、TFT基板71上にITOからなる透明画素電極72を設けるとともに、透明画素電極72を覆うように垂直配向膜73を設ける。
一方、TFT基板71と対向するCF基板74上には、ITOからなる透明共通電極75を設けるとともに、透明共通電極75を覆うように垂直配向膜76を設け、一対の垂直配向膜73,76にラビング処理を施さない状態で、対向するTFT基板71とCF基板74との間に負の誘電率異方性を有するn型液晶77を注入する。
この場合、液晶分子78は垂直配向膜73,76の規制を受けてTFT基板71及びCF基板74に対して垂直に配向することになる。
【0015】
この様なα−VA方式の直視型液晶表示装置において、TFT基板71側に設ける偏光板80とCF基板74側に設ける偏光板79とを、図12(b)に符号88及び符号89で示すようにクロスニコルに配置することによって、電圧を印加しない状態においては入射光82が透過しないので“黒”表示になる。
【0016】
図13(a)参照
図13(a)は電圧を印加した状態におけるα−VA方式の直視型液晶表示装置における概略的要部断面図であり、電圧を印加することによって、印加電圧に応じて水平方向に向かって傾き、出射光83を透過して“白”表示が得られることになる。
【0017】
図13(b)参照
図13(b)は、CF基板74側から見た液晶分子78のツイスト状態を示す図であり、液晶分子84〜87はTFT基板71側からCF基板74側にかけてツイストするものの、TN型液晶とは異なり、局所的にはランダムにツイストするため、配向状態に方位角依存性がなく、視角特性が改善されることになる。
【0018】
一方、液晶表示装置のさらなる軽量化、薄型化、或いは、低消費電力化を実現するため、バックライトを必要としない反射型液晶表示装置が各種提案されており(必要ならば、例えば、特開平5−232465号公報或いは特開平8−338993号公報)、反射画素電極に凹凸を形成することによって一様な反射光を得るように構成されている。
【0019】
しかし、この様な提案されている反射型液晶表示装置は、いずれもTN型液晶表示装置であり、図10に示したTN型液晶表示装置と同様に、配向膜にラビング処理を施すことによって液晶分子を配向させる必要があるが、反射画素電極に凹凸があるので、この様な凹凸を反映した配向膜にラビング処理を施しても液晶分子を均一に配向制御することが困難であるという問題があり、上述のラビングレスによる液晶表示装置はこの様な反射型液晶表示装置においてより一層重要になる。
【0020】
ここで、図14及び図15を参照して、従来のα−VA方式の反射型液晶表示装置を説明する。
図14(a)参照
図14(a)は、電圧を印加しない状態におけるα−VA方式の反射型液晶表示装置における概略的要部断面図であり、TFT基板71上にAl反射画素電極90を設けるとともに、Al反射画素電極90を覆うように垂直配向膜73を設ける。
【0021】
一方、TFT基板71と対向するCF基板74上には、ITOからなる透明共通電極75を設けるとともに、透明共通電極75を覆うように垂直配向膜76を設け、一対の垂直配向膜73,76にラビング処理を施さない状態で、対向するTFT基板71とCF基板74との間に負の誘電率異方性を有するn型液晶77を注入する。
この場合、液晶分子78は垂直配向膜の規制を受けてTFT基板71及びCF基板74に対して垂直に配向することになる。
また、CF基板74の光入出射面側には、前方散乱板91、位相差フィルム92、及び、偏光板93を設ける。
【0022】
図14(b)参照
図14(b)は、偏光板93と位相差フィルム92の配置関係を示す図であり、まず、位相差フィルム92を、140nmのλ/4波長板と270nmのλ/4波長板の2枚を用いてワイドレンジのλ/4波長板としたものであり、偏光板93の透過軸(90°)に対して、140nmのλ/4波長板の軸を10°傾け、270nmのλ/4波長板の軸を72.5°傾けて配置したものである。
【0023】
したがって、電圧が印加されない状態において、入射した入射光94は液晶分子78による偏光を受けないものの、位相差フィルム92を2度通過することによって位相が90度回転し、偏光板93を透過することができないので、“黒”表示になる。
【0024】
図15参照
図15は電圧を印加した状態におけるα−VA方式の反射型液晶表示装置における概略的要部断面図であり、電圧を印加することによって、液晶分子78は印加電圧に応じて水平方向に向かって傾き、反射光95が透過して“白”表示が得られることになる。
この場合も液晶分子78はランダムにツイストするため、配向状態に方位角依存性がなく、視角特性が改善されることになる。
因に、ラビング処理によって液晶分子を45°ツイストさせたVA方式の反射型液晶表示装置とほぼ同等の広い視角特性が得られた。
【0025】
図16参照
図16は、従来のTN方式の反射型液晶表示装置とα−VA方式の反射型液晶表示装置の光学特性であり、セル厚が3μmの液晶表示装置の30°入射方式における反射率Y(%)の印加電圧依存性を示した図である。
TN方式とα−VA方式とは白黒表示が逆になるので、反射率の電圧依存性は逆になるが、反射特性としてはほぼ同レベルを特性を示している。
【0026】
しかし、4V駆動におけるコントラスト比(CR)は、TN方式がCR≒11であるのに対して、α−VA方式の場合にはCR≒16とより高い数値が得られている。
このコントラスト比(CR)は、反射型、直視型ともに高い方が表示品位が高いので、α−VA方式の方が高い表示品位が得られることになる。
【0027】
なお、α−VA方式はTN方式に比べて応答速度が多少遅い傾向を示すが、実用上は特に問題とならない。
因に、TN方式における0Vから白または黒への応答時間ton,toff が、夫々3ms,7msであるのに対して、α−VA方式における応答時間ton,toff は、例えば、夫々10ms,6msであった。
また、TN方式における0Vから低階調への応答時間ton,toff が、夫々24ms,3msであるのに対して、α−VA方式における応答時間ton,toff は、例えば、夫々42ms,3msであった。
【0028】
この様に、α−VA方式を用いることによって、ラビングレスにも拘わらず広い視角特性と高いコントラスト比を得ることができ、特に、凹凸を有する反射画素電極を有するためラビング処理により配向制御が困難な反射型液晶表示装置にとって有利な構成となる。
【0029】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この様なα−VA型液晶表示装置においては、低電圧側、即ち、低階調表示の過渡応答時において、微小なドメインの発生が見られ、この様な微小ドメインが発生した場合、表示状態にざらついた印象を与えるため問題となる。
【0030】
したがって、本発明は、低階調表示の過渡応答時における微小ドメインの発生を抑制することを目的とする。
【0031】
【課題を解決するための手段】
ここで、図1を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、図1は本発明のα−VA型液晶表示装置の概略的要部断面図である。
図1参照
(1)本発明は、互いに対向する二枚の基板1,2の間に負の誘電率異方性を有するn型のカイラルネマティック性の液晶6を挟持するとともに、両方の基板1,2の対向する表面に設けた電極3,4の少なくとも一方を透明電極で構成し、電圧無印加状態において液晶分子7の長軸方向が少なくとも一方の基板1,2の主面に対してほぼ垂直になるように配向し、電圧印加時に、液晶分子7の長軸の配向方位が基板1,2の主面に平行に倒れる液晶表示装置において、対向する一対の電極3,4の少なくとも一方に設けた垂直配向膜5の表面エネルギーを39mN/m以上に設定したことを特徴とする。
【0032】
この様に、α−VA型液晶表示装置において、垂直配向膜5の表面エネルギーを39mN/m以上に設定することによって、垂直配向能力が低下し、液晶分子7のカイラル的な動きが安定になり、微小ドメインの発生が抑制され、ざらつき感のない高品位の表示が可能になる。
なお、本発明における「カイラルネマティック性の液晶」とは、カイラルネマチック液晶またはカイラル剤を添加したネマティック液晶を意味する。
【0033】
(2)また、本発明は、上記(1)において、垂直配向膜5を構成する全ジアミン成分に対する垂直配向性を有するジアミンのモル比を、5〜25%にしたことを特徴とする。
【0034】
この様に、垂直配向膜5を構成する全ジアミン成分に対する垂直配向性を有するジアミンのモル比を25%以下にすることによって、垂直配向膜5の表面エネルギーを39mN/m以上に制御することができ、5%において、過渡応答時の配向乱が全く発生しなくなるとともに、応答時間が短くなるが、5%より下げていくと、液晶6を室温で注入する際に流動配向が顕著に発生するので、5%以上であることが望ましい。
【0035】
(3)また、本発明は、上記(1)において、垂直配向膜5に紫外線を照射することによって、垂直配向膜5の表面エネルギーを39mN/m以上に設定したことを特徴とする。
【0036】
この様に、垂直配向膜5に紫外線、好ましくは、360nm以下の波長の紫外線を照射することによって、垂直配向膜5の表面エネルギーを39mN/m以上に設定することができる。
【0037】
(4)また、本発明は、上記(1)乃至(3)のいずれかにおいて、液晶6のセル厚dと液晶6のカイラルピッチpの比d/pを、0.35以下としたことを特徴とする。
【0038】
この様に、液晶6のセル厚dと液晶6のカイラルピッチpの比d/pを0.35以下とすることによって、微小ドメインの発生が抑制され、ざらつき感のない高品位の表示が可能になり、特に、d/p=0.18においては微小ドメインは発生が最小となるとともに、応答時間も最短となる。
因に、d/p=0.24は、大凡90°ツイストに相当するので、d/p=0.18は従来のラビング処理パネルと同様の略70°ツイストに相当することになり、一方、d/pが0.35を越えたり、0.09未満であると配向性が低下することになる。
【0039】
また、本発明は、上記(1)乃至(3)のいずれかにおいて、反射型液晶表示装置であることがより好適であり、その場合には、一方の電極3を反射電極とすれば良く、また、透明電極4を設けた基板2側に前方散乱能を持たせることが望ましい。
特に、反射電極3の表面に平均傾斜角が20°以下の光散乱能を有する凹凸を設けることが望ましい。
【0040】
即ち、反射型液晶表示装置においては、反射電極3の表面が凹凸になるように構成することが一般的であるので、ラビング処理が不要な上記(1)乃至(3)のいずれかの構成がより好適となる。
また、透明電極4を設けた基板2側に前方散乱板8を設けて前方散乱能を持たせることによって、正反射を低減させ、均一な光出力を得ることができる。
【0041】
【発明の実施の形態】
ここで、図2乃至図8を参照して本発明の実施の形態のα−VA方式の反射型液晶表示装置を説明する。
なお、図においては、TFT等のアクティブ素子及びカラーフィルタ等の図示を省略している。
図2(a)参照
図2(a)は、本発明の実施の形態のα−VA方式の反射型液晶表示装置の概略的要部断面図であり、図に示すように、TFT基板11上にAl反射画素電極12を設けるとともに、Al反射画素電極12を覆うように垂直配向膜73を設ける。
【0042】
一方、TFT基板11と対向するCF基板14上には、ITOからなる透明共通電極15を設けるとともに、透明共通電極15を覆うように垂直配向膜16を設け、一対の垂直配向膜13,16にラビング処理を施さない状態で、対向するTFT基板11とCF基板14との間に負の誘電率異方性を有するn型液晶17を注入する。
【0043】
この場合、液晶分子18は垂直配向膜13,16の規制を受けてTFT基板11及びCF基板14に対して垂直に配向することになる。
また、CF基板14の光入出射面側には、従来のα−VA方式の反射型液晶表示装置と同様に前方散乱板19、位相差フィルム20、及び、偏光板21を設ける。
【0044】
図2(b)参照
図2(b)は、偏光板19と位相差フィルム20の配置関係を示す図であり、従来のα−VA方式の反射型液晶表示装置と同様に、位相差フィルム19を、140nmのλ/4波長板と270nmのλ/4波長板の2枚を用いてワイドレンジのλ/4波長板としたものであり、偏光板93の透過軸(90°)に対して、140nmのλ/4波長板の軸を10°傾け、270nmのλ/4波長板の軸を72.5°傾けて配置したものである。
【0045】
この本発明の実施の形態における垂直配向膜13,16の基本骨格は、下記の一般式(式1)を有する有機化合物からなるものである。
【化1】
Figure 0004606541
【0046】
なお、上記の一般式(式1)におけるR1 は、下記の式(式2)または式(式3)の酸無水物モノマーであり、また、R2 及びR3 は下記の式(式4)のジアミンであり、R1 :(R2 +R3 )=1:1である。
【化2】
Figure 0004606541
【化3】
Figure 0004606541
【化4】
Figure 0004606541
【0047】
また、Rは、上記の式(式4)における垂直配向成分となる側鎖部を有する側鎖型ジアミンモノマーであり、また、Rは式(式4)における垂直配向成分となる側鎖部を除去した水平配向成分からなるジアミンであり、本発明の実施の形態の形態においては、全ジアミン成分における垂直配向成分のモル比率、即ち、R/(R+R)を25%以下にして、垂直配向膜13,16の垂直配向能力を低下されている。
【0048】
また、n型液晶17は、カイラル剤を添加したネマティック液晶であり、液晶表示装置のセル厚をdとし、カイラルピッチをpとした場合、d/pが0.35以下になるようにカイラル剤の添加量を制御する。
因に、セル厚dが3.5μmの液晶表示装置において、ネマティック液晶MJ961213(メルク製商品名)にカイラル剤CM31(チッソ製商品名)を0.48wt%、0.96wt%、1.92wt%、夫々添加した場合には、d/pは、添加量にほぼ比例して、夫々0.09、0.18、0.35となる。
【0049】
図3参照
図3は電圧を印加した状態におけるα−VA方式の反射型液晶表示装置における概略的要部断面図であり、電圧を印加することによって、液晶分子18は印加電圧に応じて水平方向に向かって傾き、“白”表示が得られることになる。
この場合も液晶分子18はランダムにツイストするため、配向状態に方位角依存性がなく、視角特性が改善されることになる。
【0050】
図4(a)乃至(c)参照
図4は、d/p=0.18にしたカイラルネマティック性のn型液晶17を用いた場合の0Vから3Vに電圧をオンして直ぐの過渡状態、即ち、低階調の中間調における過渡応答状態を示す図であり、図4(a)に示すように、全ジアミン成分に対する垂直配向成分のモル比が100%の場合に紐状パターンからなるドメイン境界23が発生し、表示にざらつき感を与える。
なお、図における符号24は、樹脂ビーズからなるスペーサを表す。
【0051】
一方、本発明の実施の形態の様に、全ジアミン成分に対する垂直配向成分のモル比を25%にした場合には、図4(b)に示すようにドメイン境界23は薄くなり、全ジアミン成分に対する垂直配向成分のモル比を5%にした場合には、図4(c)に示すようにドメイン境界23は発生せず、液晶分子の配向の乱れは発生しなかった。
【0052】
図5参照
図5は、垂直配向膜の表面エネルギーの垂直配向成分比率依存性の説明図であり、全ジアミン成分に対する垂直配向成分のモル比が低下するとともに、表面エネルギー(mN/m)が上昇し、50%において約37mN/mとなり、25%において約39mN/m、5%において約42.5mN/mであった。
この表面エネルギーと図4の微小ドメイン発生状況を総合的判断すると、垂直配向膜の表面エネルギーとしては、37mN/m以上が望ましいことが理解される。
【0053】
図6参照
図6は、低階調の中間調における低電圧での過渡応答時間tLVの垂直配向成分比率依存性の説明図であり、全ジアミン成分に対する垂直配向成分のモル比が25%においてピークを有し、モル比の低下ともに、応答速度tLVが約105msから低下し、モル比が5%において約70msと最高速の応答時間特性が得られた。
【0054】
したがって、図4乃至図6を総合的に判断すると、垂直配向成分比率としては、特に、応答時間特性を考慮すると、25%以下が好適であり、5%近傍がより好適である。
但し、全ジアミン成分に対する垂直配向成分のモル比が5%以下になると、室温で液晶を注入する際に、流動配向が顕著に発生するので、モル比としては、5%以上にすることが望ましい。
【0055】
図7(a)乃至(c)参照
図7は、全ジアミン成分に対する垂直配向成分のモル比を5%にした垂直配向膜JALS2023(JSR製商品名)を用いた場合の0Vから3Vに電圧をオンして直ぐの過渡状態、即ち、低階調の中間調における過渡応答状態における応答時間tonのd/p依存性を示す図であり、図7(a)に示すように、d/p=0.09の場合に紐状パターンからなるドメイン境界23が若干発生したものの、実用上はあまり問題なかった。
【0056】
また、図7(b)のd/p=0.18の場合には、図4(c)と全く同じ条件であり、ドメイン境界23は発生せず液晶分子の配向の乱れは発生しなかった。
また、d/p=0.35の場合には、図7(c)に示すように若干ではあるが比較的大きなドメインの発生が見られた。
【0057】
一般に、d/p=0.24は、大凡90°ツイストに相当するので、d/p=0.18は従来のラビング処理パネルと同様の略70°ツイストに相当することになり、d/pが0.35を越えたり、0.09未満であると配向性が低下することになる。
したがって、d/pは0.35以下とすることが望ましく、それによって、微小ドメインの発生が抑制され、ざらつき感のない高品位の表示が可能になる。
【0058】
図8参照
図8は、低階調の中間調における過渡応答時間tonのd/p依存性の説明図であり、d/p=0.18で最も早い過渡応答特性を示し、d/pの低下とともに応答時間tonは増大する。
したがって、d/p=0.09〜0.35の範囲が望ましいことになる。
【0059】
以上を前提として、次に、α−VA方式の反射型液晶表示装置の具体的実施例を説明するが、基本的構成は図2及び図3と同様であるので、特徴点のみを説明する。
(実施例1)
この実施例1は、垂直配向膜13,16として、全ジアミン成分に対する垂直配向成分のモル比を5%にした垂直配向膜JALS2023(JSR製商品名)を用いた基板を直径3.5μmのスペーサを介して貼り合わせたのち、ネマティック液晶Mj961213(メルク製商品名)にカイラル剤CM31を0.48wt%添加して、d/p=0.09に調整したn型液晶17を注入してセル厚dが3.5μmの反射型液晶表示装置を作製する。
この実施例1の反射型液晶表示装置の特性は、図4(c)と同様であり、また、図16と同様の光学特性が得られた。
【0060】
(実施例2)
この実施例2は、垂直配向膜13,16として、表面エネルギーが38.2〜38.8mN/mの垂直配向膜JALS684(JSR製商品名)に波長が360nm以下、好適には256nm以下の紫外線を照射して、表面エネルギーが42.3〜43.4になるように制御した基板を直径3.5μmのスペーサを介して貼り合わせたのち、ネマティック液晶Mj961213(メルク製商品名)にカイラル剤CM31を0.48wt%添加して、d/p=0.09に調整したn型液晶17を注入してセル厚dが3.5μmの反射型液晶表示装置を作製する。
この実施例2の反射型液晶表示装置の特性も、実施例1と同様に安定した配向性が得られた。
【0061】
(実施例3)
この実施例3は、TFT基板11側におけるAl反射画素電極12に高さが1.5μmの突起を設け、垂直配向膜13,16として、垂直配向膜JALS2023(JSR製商品名)を用いた基板を直径3.5μmのスペーサを介して貼り合わせたのち、ネマティック液晶Mj961213(メルク製商品名)にカイラル剤CM31を0.96wt%添加して、d/p=0.18に調整したn型液晶17を注入してセル厚dが3.5μmの反射型液晶表示装置を作製する。
【0062】
なお、この場合の突起は、幅が8μmの突起と幅が12μmの突起とをランダムに配置したものであり、その比を1:1としたが、任意である。
また、この凹凸はその平均傾斜角が20%以下になるようにし、光散乱能を有するように構成することが望ましい。
【0063】
図9参照
図9は、この実施例3の反射型液晶表示装置の表示特性の電圧依存性を示す図であり、図においては、反射率、即ち、表示輝度を濃淡で示している。
図から明らかなように、基板面に凹凸がある場合でも、ドメインの発生しない正常な配向が得られ、反射率も電圧の増加とともに増大していることが理解される。
【0064】
(実施例4)
この実施例4は、垂直配向膜13,16として、垂直配向膜JALS2023(JSR製商品名)を用いた基板を直径3μmのスペーサを介して貼り合わせたのち、ネマティック液晶Mj961213(メルク製商品名)にカイラル剤CM31を0.96wt%添加して、d/p=0.18に調整するとともに、重合開始剤が含有されたUVキュアブル液晶ULC001K(DIC製商品名)を0.5wt%加えたn型液晶17を真空注入により注入し、次いで、電圧を印加しながら紫外線を照射して、セル厚dが3.0μmの反射型液晶表示装置を作製する。
この場合、UVキュアブル液晶が重合反応によって立体的網状構造を形成し、残りの空間にn型液晶が存在することになり、高速応答性を有するポリマ安定化α−VA方式の液晶表示装置を構成することができる。
【0065】
以上、本発明の実施の形態及実施例を説明してきたが、本発明は実施の形態及び各実施例に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、n型液晶として、カイラル剤を添加したネマティック液晶を用いているが、それ自体がカイラル性を有するカイラルネマティック液晶を用いても良いものである。
【0066】
また、上記の実施の形態或いは各実施例においては、ラビングレスがより有効になる反射型液晶表示装置として説明しているが、本発明は反射型液晶表示装置に限られるものではなく、直視型液晶表示装置にも適用されるものであり、垂直配向膜の表面エネルギー或いは全ジアミン成分に対する垂直配向成分比率、及び、d/pを制御することによって、過渡応答時における微小ドメインの発生を抑制することができ、それによって、ざらつき感のない高品位の表示が可能になる。
【0067】
また、上記の実施例2においては、垂直配向膜JALS684(JSR製商品名)に紫外線を照射して表面エネルギーを増大させ、垂直配向能力を制御しているが、この様な紫外線照射による表面エネルギーの増大は、他の垂直配向膜にも見られる現象であり、上記の図5に示すように、紫外線の照射によって垂直配向膜の表面エネルギーは増大するので、表面エネルギーの小さな各種の垂直配向膜にも適用されるものである。
【0068】
【発明の効果】
本発明によれば、垂直配向膜の垂直配向能力を全ジアミン成分に対する垂直配向成分比率或いは紫外線照射により制御するとともに、d/pを所定の範囲に制御しているので、ラビングレスで微小ドメインの発生が抑制された高品位の表示を得ることができ、それによって高品位で広視野角の液晶表示装置の低コスト化、高製造歩留り化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。
【図2】本発明の実施の形態のα−VA方式の反射型液晶表示装置の電圧無印加時の説明図である。
【図3】本発明の実施の形態のα−VA方式の反射型液晶表示装置の電圧印加時の説明図である。
【図4】本発明の実施の形態の過渡応答における微小ドメイン発生の垂直配向成分比率依存性の説明図である。
【図5】本発明の実施の形態の垂直配向膜の表面エネルギーの垂直配向成分比率依存性の説明図である。
【図6】本発明の実施の形態の過渡応答における応答時間tLVの垂直配向成分比率依存性の説明図である。
【図7】本発明の実施の形態の過渡応答における微小ドメイン発生のd/p依存性の説明図である。
【図8】本発明の実施の形態における応答時間tonのd/p依存性の説明図である。
【図9】本発明の実施例3の配向状態の説明図である。
【図10】従来のTN方式の直視型液晶表示装置の電圧無印加時の説明図である。
【図11】従来のTN方式の直視型液晶表示装置の電圧印加時の説明図である。
【図12】従来のα−VA方式の直視型液晶表示装置の電圧無印加時の説明図である。
【図13】従来のα−VA方式の直視型液晶表示装置の電圧印加時の説明図である。
【図14】従来のα−VA方式の反射型液晶表示装置の電圧無印加時の説明図である。
【図15】従来のα−VA方式の反射型液晶表示装置の電圧印加時の説明図である。
【図16】反射率の印加電圧依存性の説明図である。
【符号の説明】
1 基板
2 基板
3 電極
4 電極
5 垂直配向膜
6 液晶
7 液晶分子
8 前方散乱板
11 TFT基板
12 Al反射画素電極
13 垂直配向膜
14 CF基板
15 透明共通電極
16 垂直配向膜
17 n型液晶
18 液晶分子
19 前方散乱板
20 位相差フィルム
21 偏光板
22 電源
23 ドメイン境界
24 スペーサ
41 TFT基板
42 透明画素電極
43 水平配向膜
44 CF基板
45 透明共通電極
46 水平配向膜
47 p型液晶
48 液晶分子
49 偏光板
50 偏光板
51 電源
52 入射光
53 出射光
54 TFT基板のラビング方向
55 CF基板のラビング方向
56 TFT基板側の液晶分子
57 CF基板側の液晶分子
58 中間の液晶分子
59 中間の液晶分子
60 CF基板の側の偏光軸
61 TFT基板側の偏光軸
71 TFT基板
72 透明画素電極
73 垂直配向膜
74 CF基板
75 透明共通電極
76 垂直配向膜
77 n型液晶
78 液晶分子
79 偏光板
80 偏光板
81 電源
82 入射光
83 出射光
84 TFT基板側の液晶分子
85 CF基板側の液晶分子
86 中間の液晶分子
87 中間の液晶分子
88 CF基板の側の偏光軸
89 TFT基板側の偏光軸
90 Al反射画素電極
91 前方散乱板
92 位相差フィルム
93 偏光板
94 入射光
95 反射光

Claims (4)

  1. 互いに対向する二枚の基板の間に負の誘電率異方性を有するn型のカイラルネマティック性の液晶を挟持するとともに、前記両方の基板の対向する表面に設けた電極の少なくとも一方を透明電極で構成し、電圧無印加状態において液晶分子の長軸方向が少なくとも一方の基板の主面に対してほぼ垂直になるように配向し、電圧印加時に、液晶分子の長軸の配向方位が基板の主面に平行に倒れる液晶表示装置において、前記対向する一対の電極の少なくとも一方に設けた垂直配向膜の表面エネルギーを39mN/m以上に設定したことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 上記垂直配向膜を構成する全ジアミン成分に対する垂直配向性を有するジアミンのモル比を、5〜25%にしたことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
  3. 上記垂直配向膜に紫外線を照射することによって、前記垂直配向膜の表面エネルギーを39mN/m以上に設定したことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
  4. 上記液晶のセル厚dと液晶のカイラルピッチpの比d/pを、0.35以下としたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
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