JPH07191313A - 液晶表示装置 - Google Patents
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- JPH07191313A JPH07191313A JP5332681A JP33268193A JPH07191313A JP H07191313 A JPH07191313 A JP H07191313A JP 5332681 A JP5332681 A JP 5332681A JP 33268193 A JP33268193 A JP 33268193A JP H07191313 A JPH07191313 A JP H07191313A
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- 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
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- G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
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Abstract
上する。 【構成】 液晶表示装置21は、偏光板25,26間に
液晶表示素子22を配置し、前記偏光板25,26と液
晶表示素子22との間に位相差板23,24をそれぞれ
配置して構成される。前記位相差板23,24はnx≧
nz>nyであり、Nz値が0≦Nz≦0.5の範囲に
選ばれる。前記液晶表示素子22は、透光性基板29,
30に透明電極31,32および配向膜33,34をそ
れぞれ形成した基板27,28間に液晶層35を介在し
て構成され、前記透明電極31,32間に介在される液
晶層を絵素とする。1絵素内では、配向膜33,34と
なる膜材料を塗布して焼成した後の光照射工程によって
制御されたプレチルト角の異なる液晶分子が混在する。
このため、対向する視角方向において、ともに優れた表
示品位を得ることが可能となる。
Description
御し、異なるプレチルト角を有する液晶分子を1絵素内
に混在させた液晶表示装置に関し、特にワードプロセッ
サやパーソナルコンピュータなどのOA(オフィスオー
トメーション)機器の表示手段として幅広く利用される
視角特性の優れたSTN(スーパーツイステッドネマテ
ィック)型液晶表示装置に関する。
方が透光性を有する一対の基板間に液晶層を介在し、前
記基板間で液晶分子が180°〜270°捩れ配向した
液晶表示素子を用いたものである。該STN型液晶表示
装置の表示は、液晶分子の複屈折効果によって着色した
ものとなり、たとえば偏光板の配置を選ぶことによって
「イエローグリーン」、または「ブルー」に着色する。
また、DSTN(ダブルレイヤードスーパーツイステッ
ドネマティック)型液晶表示装置は、色補償用の液晶素
子として液晶分子の捩れ方向が前記液晶表示素子とは逆
の液晶素子を用いたものである。液晶表示素子で生じた
着色が、色補償用の液晶素子で解消されるので、無彩色
な表示が得られる。しかしながら、前記DSTN型液晶
表示装置は、2枚の液晶素子を用いることから表示装置
が厚くかつ重くなるという問題がある。
量化を実現するために、従来から次のような液晶表示装
置が提案されている。すなわち、前記色補償用の液晶素
子に代わって位相差板を用いるものである。位相差板
は、高分子フィルムを一軸延伸したもので実現されるこ
とから液晶表示装置を薄型かつ軽量化することが可能と
なる。また、前記位相差板として、フィルムの3次元方
向への屈折率をそれぞれnx,ny,nzとしたとき
に、nx≧nz>nyであり、Nz値が0≦Nz≦0.
5の範囲の一軸延伸した高分子フィルムを用いることも
提案されている。ここで、前記Nz値は、Nz=(nx
−nz)/(nx−ny)で表される値である。これに
よって、液晶表示素子のリタデーション値、すなわち液
晶表示素子の液晶層の厚さdと液晶分子の屈折率異方性
Δnとの積d・Δnの視角による変化の度合と、位相差
板のリタデーション値の視角による変化の度合とが同じ
ようなものとなり、広い視角特性の液晶表示装置が得ら
れる。
対の基板間で捩れ配向しているとともに、図14に示さ
れるように、プレチルト角aを形成している。また、液
晶分子は、前述したように屈折率異方性Δnを有してい
る。このことから液晶表示素子においては、表示面に対
して該表示面から上方向に形成される視角方向(傾斜角
方向)によってリタデーション値が異なるものとなる。
先の位相差板は、高分子フィルムを一軸延伸したもので
あり、特定の視角方向しか色補償を行うことができな
い。しかしながら、後の位相差板は、3次元方向の屈折
率を制御したものであり、これによって良好な表示が得
られる視角範囲が拡大する。
子7aの配向状態を模式的に示す断面図である。前記プ
レチルト角aとは、基板1,2の液晶層7と接してそれ
ぞれ設けられる配向膜5,6の表面と、該配向膜5,6
の表面に最近接する液晶分子7aの長軸方向との成す角
である。ここで、前記基板1,2は、たとえば一対の透
光性基板3,4上に少なくとも前記配向膜5,6を備え
る。
表示装置の薄型・軽量化を実現するためには、前述した
ような位相差板が設けられるけれども、表示装置の反視
角方向における色補償が得られず、反視角方向からはコ
ントラストの低い表示や色彩の異なる表示、さらには表
示の明暗が反転した表示、いわゆる反転現象の生じた表
示しか得られない。これは、液晶表示素子8の液晶分子
7aがプレチルト角aを有しており、矢符9で示される
6時方向(正視角方向)と、矢符10で示される12時
方向(反視角方向)とから観察したときの液晶分子7a
の屈折率が異なるために生じる。
に詳しく模式的に示す断面図である。図15(1)は、
図16の矢符9で示される6時方向(正視角方向)から
みたときの状態を示し、図15(2)は、図16の矢符
11で示される9時方向(左視角方向)からみたときの
状態を示す。液晶分子7aは基板1,2の配向膜5,6
のラビング処理方向に沿って配向し、かつ前述したよう
にプレチルト角aを有している。また、基板1,2間
で、たとえば240°捩れ配向している。すなわち、基
板1,2間で液晶分子7aが240°捩れ配向するよう
に基板1,2が配置される。このとき、たとえば基板
1,2間のほぼ中央に位置する液晶分子7acの長軸方
向は、6時−12時方向にほぼ平行となるように選ばれ
る。また、中央分子7acも前記角度aだけ傾斜してい
る。
方向9および反視角方向10から観察すると、各視角方
向9,10での液晶分子7aの屈折率が異なることとな
り、液晶表示素子8の正視角方向9と反視角方向10と
でリタデーション値が対称的でなくなる。したがって、
前記一軸延伸することによって形成された位相差板では
正視角方向9と反視角方向10との色補償を同時に行う
ことはできず、上述したような不都合が生じる。
するとともに、色補償効果の優れた位相差板を用いるこ
とによって、視角特性の優れた液晶表示装置を提供する
ことである。
と、前記一対の偏光板間に配置され、少なくとも一方が
透光性を有する一対の基板間に、該基板間で液晶分子が
180°〜270°捩れ配向したスーパーツイステッド
ネマティック型の液晶層を介在し、前記一対の基板は前
記液晶層に電界を印加する電極と、前記液晶層に接する
配向膜とをそれぞれ含む液晶表示素子と、前記一対の偏
光板と液晶表示素子との間にそれぞれ配置される位相差
板とを備える液晶表示装置において、前記電極間に介在
する液晶層を絵素とし、1絵素内にプレチルト角が異な
る液晶分子が混在し、前記位相差板は、3次元方向への
屈折率をnx,ny,nzとしたときに、nx≧nz>
nyであり、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)で
表されるNz値が、0≦Nz≦0.5の範囲に選ばれる
ことを特徴とする液晶表示装置である。
板間に液晶表示素子を配置し、前記一対の偏光板と液晶
表示素子との間に位相差板をそれぞれ配置して構成され
る。前記液晶表示素子は、少なくとも一方が透光性を有
する一対の基板間に、該基板間で液晶分子が180°〜
270°捩れ配向したスーパーツイステッドネマティッ
ク型の液晶層を介在して構成され、前記一対の基板は、
前記液晶層に電界を印加する電極と、前記液晶層に接す
る配向膜とをそれぞれ含む。前記液晶表示装置は、前記
電極間に介在する液晶層を絵素とし、1絵素内にはプレ
チルト角が異なる液晶分子が混在している。前記プレチ
ルト角とは、前記配向膜の表面と配向膜に最近接する液
晶分子の長軸方向との成す角である。前記位相差板は、
3次元方向への屈折率をnx,ny,nzとしたとき
に、nx≧nz>nyであり、Nz値は0≦Nz≦0.
5の範囲に選ばれる。前記Nz値とは、Nz=(nx−
nz)/(nx−ny)で表される値である。
絵素を、たとえば左右視角方向を基準として正視角およ
び反視角方向にそれぞれ2分割し、一方側と他方側との
プレチルト角が異なる場合、前記一方および他方側の液
晶層のほぼ中央に位置する液晶分子であって、配向膜に
平行な平面に対する傾斜方向は、互いに反対となる。こ
のため、正視角方向と反視角方向とからみたときの液晶
分子の屈折率異方性Δnが、ほぼ対称的となり、前記視
角方向からみたときのリタデーション値、すなわち液晶
層の厚さdと液晶分子の屈折率異方性Δnとの積d・Δ
nがほぼ対称的となる。
0≦Nz≦0.5の範囲に選ばれ、3次元方向の屈折率
を制御した位相差板が配置される。前記液晶表示素子に
対する視角を傾斜していくと、該液晶表示素子のリタデ
ーション値は増加してゆく。Nz値が0.5<Nz≦
1.0の範囲の位相差板、すなわち光学的に正の性質を
有する位相差板では、視角を傾斜していくと、該位相差
板のリタデーション値は減少してゆく。したがって該位
相差板を用いた場合、視角を傾斜したときの液晶表示素
子と位相差板とのリタデーション値は一致しなくなる。
しかしながら、Nz値が0≦Nz≦0.5の範囲の位相
差板、すなわち光学的に負の性質を有する位相差板で
は、視角を傾斜してゆくと、該位相差板のリタデーショ
ン値は増加していく。したがって、色補償効果によって
無彩色で良好な表示が得られる視角範囲が拡大する。
方向との視角特性がともに優れ、無彩色な表示が得られ
る視角範囲の広い液晶表示装置を実現することが可能と
なる。
とえば前記配向膜となる配向膜材料表面に光を照射する
ことによって制御される。すなわち、前記配向膜材料表
面に光を照射すると、前記材料表面に高いエネルギーが
与えられる。このエネルギーによって配向膜材料の分子
構造が変化する。たとえば、紫外光を照射するとオゾン
(O3)が発生し、このオゾンによって配向膜材料とし
て用いられる、たとえばポリイミドなどの有機高分子材
料が酸化される。酸化されることによって有機高分子材
料の化学的な分子構造が変化し、該材料表面の極性や表
面張力が変化する。また、光を照射することによって、
有機高分子材料表面の物理的な形状が変化する。配向膜
は、液晶層に接するようにして設けられる膜であり、液
晶分子の配向状態は前記配向膜表面の状態に大きく依存
する。したがって、配向膜材料表面への光照射を制御す
ることによって液晶分子のプレチルト角を規制すること
が可能となる。
膜表面に凹凸を形成することによって制御される。前記
凹凸は、たとえば配向膜表面に直接形成される。また、
たとえば配向膜の下に形成される下地膜、たとえば電極
の所定の領域に予め下地処理として凹凸を形成し、その
上に配向膜を塗布することによって形成される。液晶分
子の配向状態は配向膜表面の状態に大きく依存するの
で、前記凹凸を形成することによっても、液晶分子のプ
レチルト角を規制することが可能となる。
置21の構成を示す断面図である。単純マトリクス型で
透過型の液晶表示装置21は、液晶表示素子22、位相
差板23,24および偏光板25,26を含む。偏光板
25,26間に液晶表示素子22が配置され、さらに液
晶表示素子22と偏光板25,26との間に位相差板2
3,24がそれぞれ配置される。液晶表示素子22は、
基板27,28間に液晶層35を配置して構成され、具
体的には透光性基板29の一方表面に透明電極31を形
成し、さらに配向膜33を形成した基板27と、同様に
して透光性基板30の一方表面に透明電極32を形成
し、さらに配向膜34を形成した基板28とを、前記配
向膜33,34が形成された側の表面が互いに向き合う
ようにして、かつ一定の間隔をあけて配置し、前記基板
27,28を接着剤36によって接着し、前記基板2
7,28の間にネマティック液晶を注入することによっ
て構成される。
ラスまたは合成樹脂で実現される。前記透明電極31,
32は、たとえばITO(インジウム錫酸化物)または
SnO2で実現され、それぞれ互いに平行な複数の帯状
に形成され、かつ互いの透明電極31,32が直交する
ようにして基板27,28が配置される。表示は、透明
電極31,32の交差部に介在する液晶を絵素として実
施される。前記配向膜33,34は、たとえばポリイミ
ド樹脂で実現され、その表面にはラビング処理が施され
ている。前記接着剤36は、たとえば紫外線硬化性樹脂
または、熱硬化性樹脂で実現される。また、液晶表示素
子22のリタデーション値、すなわち液晶層35の厚さ
dと、液晶分子35aの屈折率異方性Δnとの積d・Δ
nは、たとえば860nmに選ばれる。
過率が41.5%、偏光度が99.95%に選ばれる。
また、前記位相差板23,24は、たとえばポリカーボ
ネイトから成る高分子フィルムを一軸延伸したもので実
現され、そのリタデーション値はともにたとえば430
nmに選ばれ、3次元方向への屈折率をそれぞれnx,
ny,nzとしたときに、nx≧nz>nyであり、N
z値はたとえば0.2に選ばれる。Nz値は、前記0.
2に限らず、0≦Nz≦0.5の範囲で選ばれる。本実
施例では、このような特性をもつ位相差板として日東電
工(株)製のNRZ位相差板(ポリカーボネイト製)を
使用した。
z)/(nx−ny)で表される値であり、0≦Nz≦
0.5の範囲の位相差板は、光学的に負の性質を有する
ものであり、0.5<Nz≦1.0の範囲の位相差板は
光学的に正の性質を有するものである。
を示す図である。符号L1は、配向膜33に最近接する
液晶分子35aの分子配向軸(すなわち配向膜33のラ
ビング方向)を示し、符号L2は、配向膜34に最近接
する液晶分子35aの分子配向軸(すなわち配向膜34
のラビング方向)を示し、符号L3は偏光板25の吸収
軸を示し、符号L4は位相差板23の遅相軸を示し、符
号L5は位相差板24の遅相軸を示し、符号L6は偏光
板26の吸収軸を示す。
を真上からみたときの6時−12時方向(正視角−反視
角方向)37を基準として負方向38に角度τ1だけ角
変位した位置に設定される。また、前記分子配向軸L2
は、6時−12時方向37を基準として正方向39に角
度τ2だけ角変位した位置に設定される。さらに、図2
の符号φは、前記分子配向軸L1と分子配向軸L2との
成す角を示す。本実施例では角度φを240°に選び、
前記角度τ1,τ2をともに60°に選んだ。なお、前
記角度φは180°〜270°の範囲に選ばれる。
と偏光板25の吸収軸L3との成す角を示し、符号δは
前記分子配向軸L1と位相差板23の遅相軸L4との成
す角を示す。さらに、符号εは前記分子配向軸L2と位
相差板24の遅相軸L5との成す角を示し、符号ζは前
記分子配向軸L2と偏光板26の吸収軸L6との成す角
を示す。前記角度γは40°〜50°の範囲に選ばれ、
好ましくは45°に選ばれる。前記角度δは70°〜8
0°の範囲に選ばれ、好ましくは75°に選ばれる。前
記角度εは、100°〜110°の範囲に選ばれ、好ま
しくは105°に選ばれる。前記角度ζは、40°〜5
0°の範囲に選ばれ、好ましくは45°に選ばれる。
表面を示す平面図である。前述したように液晶表示装置
21では透明電極31,32の交差部に介在する液晶を
絵素とし、複数の絵素を選択的に駆動することによって
マトリクス表示が実施される。図3の符号40で表され
る領域は、前記絵素が位置する配向膜表面の領域であ
る。配向膜表面の前記領域40は、膜表面の状態が異な
る2つの領域A,Bから成る。この2つの領域A,B
は、液晶表示装置21を真上からみたときの9時−3時
方向(左右視角方向)43に対して平行に想定される境
界線44によって前記領域40がほぼ同じ面積に2分割
される領域である。
4の表面であって、前記絵素が位置する配向膜表面の領
域も、膜表面の状態の異なる2つの領域から成る。配向
膜33,34の表面状態が異なることから、前記表面に
最近接する液晶分子のプレチルト角は異なるものとな
る。本実施例の液晶表示装置21では、対向する配向膜
33,34の表面状態が異なるようにして基板27,2
8が貼合わせられる。
向状態を模式的に示す断面図である。配向膜に最近接す
る液晶分子は、一般に、その長軸方向が配向膜表面に対
して傾斜して配向している。この傾斜角をプレチルト角
と称する。本実施例の液晶表示装置21では、配向膜表
面の領域40のうちの一方領域Aに最近接する液晶分子
35ab,35afはプレチルト角αを形成している。
また、他方領域Bに最近接する液晶分子35ac,35
aeはプレチルト角βを形成している。前述したよう
に、対向する配向膜33,34の表面状態が異なるよう
にして基板27,28が貼合わせられることから、前記
領域Aと領域Bとが互いに対向する。
下に選ばれ、かつ異なる値に選ばれる。好ましくは、α
とβとの差が1.5°以上となるように選ばれる。本実
施例では、α=3°とし、β=6°とした。なお、以下
の説明において、配向膜33の領域Aと、配向膜34の
領域Bとが対向する部分に位置する絵素を絵素42aと
し、配向膜33の領域Bと配向膜34の領域Aとが対向
する部分に位置する絵素を絵素42bとする。絵素42
aと絵素42bとから1絵素41が構成される。
さらに詳しく模式的に示す断面図である。図5(1)は
図3に示される6時方向(正視角方向)48からみたと
きの状態を示し、図5(2)は9時方向(左視角方向)
45からみたときの状態を示す。まず絵素42aについ
て説明する。基板27,28の間で液晶分子は240°
捩れ配向するが、この捩れ配向は連続的であり、液晶分
子は隣接する液晶分子同士の状態のほぼ平均的な状態と
なるように配向する。基板27側の液晶分子35abの
プレチルト角αよりも、基板28側の液晶分子35ac
のプレチルト角βの方が大きいことから、液晶層35の
ほぼ中央に位置する液晶分子35aaは、基板28側の
液晶分子35acのプレチルト角βの影響を受けて傾斜
角度ω1(α<ω1<β)を形成する。
27側の液晶分子35aeのプレチルト角βの方が基板
28側の液晶分子35afのプレチルト角αよりも大き
いことから、液晶層35のほぼ中央に位置する液晶分子
35adは、基板27側の液晶分子35aeのプレチル
ト角βの影響を受けて、傾斜角度ω2(α<ω2<β)
を形成する。この傾斜角度ω1,ω2は、従来の傾斜角
度aよりも小さいものとなる。また、矢符63,64で
示される配向膜に平行な平面に対する傾斜方向は互いに
反対方向となる。
では、図5(2)に示される反視角方向47と正視角方
向48とから観察したときの、液晶表示素子22のリタ
デーション値すなわち液晶層35の厚さdと液晶分子3
5aの屈折率異方性Δnとの積d・Δnがほぼ対称的と
なる。従来では、前記液晶分子35aa,35adの傾
斜方向63,64が同じ方向であったため、反視角方向
47と正視角方向48とから観察した場合、前記d・Δ
nが異なるものとなり、高分子フィルムを一軸延伸する
ことによって形成される位相差板を用いて色補償を行っ
ても、反視角方向で良好な補償効果が得られないという
問題があった。しかしながら、本実施例では、前記d・
Δnがほぼ対称的となることから、正視角方向と反視角
方向とでともに良好な補償効果が得られるものと考えら
れる。
z>nyであり、Nz値が0≦Nz≦0.5の範囲のも
のが選ばれる。前記液晶表示素子22に対する視角を傾
斜してゆくと、該液晶表示素子22のリタデーション値
は増加してゆく。前述した特性を有する位相差板23,
24に対する視角を傾斜してゆくと、該位相差板23,
24のリタデーション値も増加してゆく。すなわち、視
角を傾斜したときの液晶表示素子22と位相差板23,
24とのリタデーション値は一致する。このように本実
施例では、3次元方向への屈折率を制御した位相差板2
3,24が配置されるので、色補償効果によって無彩色
で良好な表示が得られる視角範囲が拡大する。なお、N
z値が0.5<Nz≦1.0の範囲の位相差板を用いた
場合、該位相差板に対する視角を傾斜してゆくと、リタ
デーション値が減少するので、液晶表示素子22と位相
差板とのリタデーション値が一致せず、前記効果は得ら
れない。
分子配向軸L1,L2の6時−12時方向37を基準と
した角度τ1,τ2をそれぞれ60°としたけれども、
この角度を適宜選択することによって、正視角,反視角
方向48,47に代わって、左右視角方向45,46の
色補償効果を向上することが可能である。
を示す工程図である。工程a1では、前記透光性基板2
9,30の一方表面に透明電極31,32がそれぞれパ
ターン形成される。工程a2では、前記透明電極31,
32が形成された透光性基板29,30の表面にそれぞ
れ配向膜33,34とされる膜材料が塗布される。前記
膜材料は、溶剤に溶かした状態で塗布される。工程a3
では、前記膜材料が焼成され、溶剤が除去される。
えば紫外光が照射される。該光としては、たとえば集光
された光が用いられる。ここで、光を照射する領域は、
図7に示される領域Aとされる。この領域Aは前述した
ように絵素が位置する配向膜表面の領域を2分割した一
方の領域に相応する。このため、前記膜材料上には、領
域Aに対応した領域のみが光49を透過するマスク50
が配置されて、光照射が行われる。図7の領域Bは光非
照射領域である。
処理が施される。配向膜33,34として用いられるポ
リイミド樹脂は高分子鎖を有しており、ポリイミド樹脂
膜の表面の高分子鎖の長鎖方向がラビング方向に配向す
るため、ポリイミド樹脂膜から成る配向膜33,34と
接触する液晶分子35aは、前記ラビング方向に配向す
ると考えられている。
向膜33,34が形成された側の表面が互いに向かい合
うようにして、かつ一定の間隔をあけて配置され、それ
ぞれの基板27,28が貼合わせられる。このとき、基
板27,28の光照射領域Aと光非照射領域Bとは、図
4に示されるように対応する基板27,28同士で異な
るように選ばれる。
晶が注入されて液晶層35が形成される。工程a8で
は、前記液晶を注入した注入口が封止される。工程a9
では、前記位相差板23,24および偏光板25,26
が貼付けられる。
チルト角制御のメカニズムについて説明する。前記光照
射領域Aでは、配向膜材料表面に高エネルギが与えら
れ、配向膜材料表面の分子構造が変化する。すなわち、
紫外光を照射することによってオゾン(O3)が発生
し、このオゾンによって配向膜材料、すなわちポリイミ
ド樹脂が酸化される。具体的には、ポリイミドのアルキ
ル基が酸化されてカルボニル基となる。このため、前記
樹脂の化学的な構造変化が生じ、配向膜材料表面の極性
が変化する。また、前記配向膜材料表面の表面張力が変
化する。
ト角との関係の一例を示すグラフである。たとえば、あ
る種類のポリイミド膜を配向膜として用いた場合、光照
射時間が長くなる、すなわち光の照射量が多くなると、
プレチルト角が小さくなる傾向が実験的に確認されてい
る。
を照射してエネルギーを与えることにより、配向膜の表
面の凹凸の度合いが変化することが実験的に確かめられ
ている。そして、この配向膜表面の凹凸の度合いが変化
することにより、プレチルト角が変化することも実験的
に確かめられている。
して、図9に示される平均粗さdを定義する。図の実線
61は配向膜の実表面を表し、一点鎖線62はこの実表
面61の凹凸の中心平面を表す。この中心平面62は、
実表面61の各凸部の面積をAn(nは自然数)、凹所
をBnとして、下記の数式(1)を満たすとともに、実
表面61との差の二乗が最小となる平面に平行な面とし
て定義される。
差の絶対値の算術平均で定義され、図示されるように中
心平面62からの高さdで表される。
との関係の一例を示すグラフである。平均粗さdを横軸
にとり、縦軸にプレチルト角をプロットしており、本実
施例では配向膜の材料にポリイミド膜を用いたが、図か
ら理解されるように、配向膜の表面の平均粗さdが大き
くなるにつれてプレチルト角が直線的に減少しているこ
とが解る。したがって、光照射条件を適宜選ぶことによ
って所望とするプレチルト角を得ることが可能となり、
プレチルト角の制御が可能となる。
プレチルト角は、配向膜表面の状態に大きく依存するも
のであり、本実施例では光照射領域Aのプレチルト角α
は、光非照射領域Bのプレチルト角βよりも小さくな
る。なお、本実施例では光照射領域Aに照射する光照射
量を10Jとして、プレチルト角α=3°を得た。
波形の電圧を印加したとき(オフ時)の6時−12時方
向(正視角−反視角方向)のリタデーション値Reの変
化を示すグラフである。横軸は、6時−12時方向の視
角θを真上からみたときの視角θを0°として示してい
る。また、縦軸はリタデーション値Reを前記視角θ=
0°のときのリタデーションを基準として示している。
曲線51は、本実施例の液晶表示素子22のオフ時のリ
タデーション値Reの変化を示し、曲線52はNz値が
0の位相差板のリタデーション値Reの変化を示し、曲
線53は、Nz値が0.5の位相差板のリタデーション
値Reの変化を示す。
反視角方向ともにほぼ対称的なリタデーション変化を示
すことが判る。また、曲線52,53から、一軸延伸す
ることによって得られる位相差板も同様に対称的なリタ
デーション変化を示すことが判る。さらに、曲線51の
変化は曲線52と曲線53との変化の範囲内にあり、し
たがってこのような液晶表示素子22を位相差板を用い
て色補正を行うと、正視角および反視角方向ともに良好
な補償効果が得られると考えられる。
子のリタデーション値Reの変化を示すグラフである。
曲線54は、従来の液晶表示素子のリタデーション値R
eの変化を示し、曲線55は、Nz値が0.4でかつリ
タデーション値が430nmの位相差板のリタデーショ
ン値Reの変化を示す。従来の液晶表示素子は、本実施
例のように光照射を全く行わないものである。
リタデーション変化が正視角および反視角方向で対称的
でないことが判る。しかしながら、位相差板のリタデー
ション変化は、正視角および反視角方向でほぼ対称的で
あり、このような液晶表示素子を位相差板を用いて色補
正を行っても、いずれか一方の視角方向、たとえば正視
角方向しか補償効果が得られず、広い視角特性が得られ
ない。
と、比較例である従来の液晶表示装置との6時−12時
方向(正視角−反視角方向)のコントラストCoの変化
を示すグラフである。横軸は、前記グラフと同様に視角
θを示しており、縦軸はコントラストCoを示してい
る。曲線56は本実施例の液晶表示装置21を変化を示
し、曲線57は比較例の液晶表示装置の変化を示す。
oが正視角および反視角方向で、対称的でなく、反視角
方向においては、視角θ=−33°以下の領域で斜線で
示される反転領域58に含まれることが判る。曲線56
から、本実施例ではコントラストCoが正視角および反
視角方向でほぼ対称的となり、正視角および反視角方向
とも反転領域58には含まれないことが判る。なお、反
転領域58は、コントラストCoが1以下となる領域で
あり、表示の明暗が反転する領域のことである。したが
って、本実施例によると、正視角および反視角方向とも
に視角特性の優れた液晶表示装置21を提供することが
可能となる。
照射を行う例について説明したけれども、ラビング処理
の後に光照射を行うことも可能である。また、配向膜材
料を塗布した後、前記材料を焼成した後、ラビング処理
の後、ラビング処理の後の洗浄の後など、いつであって
も良い。
法でプレチルト角を制御することが可能であることか
ら、たとえば電極形状を異ならせる、異なる配向膜材料
を用いる、あるいはラビング処理条件の変更など手間や
コストのかかる方法によらずとも、簡単にプレチルト角
の制御を実施することができる。
光を用いる例について説明したけれども、照射する光と
しては紫外光に限らず、可視光、赤外光またはこれらの
組合わせのいずれを用いてもよい。配向状態を変化させ
るための高エネルギーが容易に得られる光源として、波
長が400nm以下の紫外光を用いることが好ましい。
このような波長の光の照射は、たとえば高圧水銀灯を用
いることで容易に実施される。紫外光を照射する場合、
1000mJ/cm2〜10000mJ/cm2の条件の
もとで照射を行うことが好ましい。
らの組合わせの波長のレーザ光を用いてもよい。この場
合、光の波長のエネルギーに加えてレーザのエネルギー
が加わるので効率が高い。
の照射によって配向膜33,34の配向特性を局所的に
変化させることも可能である。たとえば、電子ビーム、
イオンビーム、X線などの照射によって配向膜33,3
4の化学的構造などを局所的に変化させることも可能で
ある。
ロン程度まで可能であるので、このような方法を用いて
配向特性の異なる微細領域を配向膜33,34中に任意
の平面形状にて形成することができる。また、光の照
射、非照射だけで違いを付けるのではなく、照射部間で
の光強度を異ならせてもよい。さらに、全ての領域に光
を照射し、所定の領域毎(たとえば、上記の単位絵素毎
など)で、照射する光の強度を変化させてもよい。様々
な、光の照射パターンで、より緻密に場所的に配向特性
を変化させることができる。
イミド膜を用いたが、他の材料から成る配向膜33,3
4を使用してもよい。他の材料としては、ポリアミド、
ポリスチレン、ポリアミドイミド、エポキシアクリレー
ト、スピランアクリレート、ポリウレタンなどを主成分
とする樹脂が挙げられる。なお、材料の種類に応じて照
射するべき光の適切な波長が選択される。
グネシウムまたは金などを主成分とした無機質の配向膜
を用いてもよいが、この場合には、紫外線レーザ、電子
線ビームなどの高エネルギーの光の照射が必要である。
過型液晶表示装置21の例について説明したけれども、
単純マトリクス型に限らず、アクティブマトリクス型で
あっても同様の効果が得られる。また、反射型に適用す
ることも本発明の範囲に属するものである。
膜表面の状態を制御し、該膜を用いて液晶表示装置21
を形成する例について説明したけれども、前記配向膜を
液晶表示装置21以外に用いる例も本発明の範囲に属す
るものである。
方法として光照射を行う例について説明したけれども、
その他の方法によって制御する例も本発明の範囲に属す
るものである。たとえば、光照射を行わずに配向膜表面
に凹凸を形成してもかまわない。該凹凸は配向膜表面に
直接形成してもよく、また、配向膜の下に形成される
膜、たとえば電極の表面に凹凸を形成し、その上に配向
膜を塗布してもよい。さらに電極上にその表面に凹凸を
有する下地膜を形成し、該下地膜上に配向膜を形成して
もよい。凹凸の形成方法は、膜表面に酸もしくはアルカ
リ溶液を接触させる方法、または反応性ガスもしくはプ
ラズマ状態のガスを接触させる方法などを用いることが
できる。
装置にはnx≧nz>nyであり、Nz値が0≦Nz≦
0.5の範囲に選ばれる位相差板が配置され、液晶表示
装置の1絵素内には、プレチルト角の異なる液晶分子が
混在している。このため、対向する視角方向、たとえば
正視角方向と反視角方向とからみたときの液晶分子の屈
折率がほぼ対称的となり、各方向からみたときのリタデ
ーション値の変化もほぼ対称となる。したがって、各視
角方向からみたときの視角特性が対称的で優れたものと
なり、広い視角範囲を有する高い表示品位の液晶表示装
置を提供することが可能となる。また、位相差板を用い
て色補正を行っても、正視角方向および反視角方向とも
に良好な色補償効果が得られ、白黒表示のみならず、カ
ラー表示においても、表示品位が著しく向上したものと
なる。
成を示す断面図である。
る。
である。
的に示す断面図である。
模式的に示す断面図である。
である。
の一例を示すグラフである。
るための図である。
例を示すグラフである。
6時−12時方向のリタデーション変化を示すグラフで
ある。
タデーション変化を示すグラフである。
スト変化を示すグラフである。
状態を模式的に示す断面図である。
模式的に示す断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 一対の偏光板と、 前記一対の偏光板間に配置され、少なくとも一方が透光
性を有する一対の基板間に、該基板間で液晶分子が18
0°〜270°捩れ配向したスーパーツイステッドネマ
ティック型の液晶層を介在し、前記一対の基板は前記液
晶層に電界を印加する電極と、前記液晶層に接する配向
膜とをそれぞれ含む液晶表示素子と、 前記一対の偏光板と液晶表示素子との間にそれぞれ配置
される位相差板とを備える液晶表示装置において、 前記電極間に介在する液晶層を絵素とし、1絵素内にプ
レチルト角が異なる液晶分子が混在し、 前記位相差板は、3次元方向への屈折率をnx,ny,
nzとしたときに、nx≧nz>nyであり、Nz=
(nx−nz)/(nx−ny)で表されるNz値が、
0≦Nz≦0.5の範囲に選ばれることを特徴とする液
晶表示装置。
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