JPH09105941A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH09105941A
JPH09105941A JP7265759A JP26575995A JPH09105941A JP H09105941 A JPH09105941 A JP H09105941A JP 7265759 A JP7265759 A JP 7265759A JP 26575995 A JP26575995 A JP 26575995A JP H09105941 A JPH09105941 A JP H09105941A
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liquid crystal
display device
crystal display
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substrate
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Takashi Sugiyama
貴 杉山
Toru Hashimoto
徹 橋本
Shunsuke Kobayashi
駿介 小林
Yasufumi Iimura
靖文 飯村
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Stanley Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 視角特性と応答特性が良好な液晶表示装置を
提供する。 【解決手段】 本願の液晶表示装置は、一定の間隔で平
行に対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間に
挟持された液晶分子を含む液晶層と、前記一対の基板の
相互に対向する表面上にそれぞれ形成され、画素単位で
前記液晶層に電界を印加する電極と、前記一対の基板の
うち一方の基板の前記対向する表面上に前記電極を覆う
ように形成され、基板面に対しほぼ垂直方向に液晶分子
を配向させる第１の配向膜と、前記一対の基板のうち他
方の基板の前記対向する表面上に前記電極を覆うように
形成された第２の配向膜であって、基板面に対しほぼ平
行方向に液晶分子を配向させるとともに、該第２の配向
膜の表面上の前記各画素に対応する領域が複数のドメイ
ンに分割され、各ドメインは単一の基板面内配向方向お
よびプレチルトを液晶分子に付与し、画素内の少なくと
も２つのドメインは、液晶分子に基板面内配向方向を異
にする前記第２の配向膜とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特に液晶分子がハイブリッド配列構造を有する液晶
表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は、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。
【０００３】液晶分子をある特定の配列状態にするため
には、液晶を挟むガラス基板の表面に配向処理を行うの
が普通である。従来のツイストネマティック（ＴＮ）型
液晶表示装置等では、配向処理方法として液晶を挟むガ
ラス基板を綿布のようなもので一方向に擦るいわゆるラ
ビング法が採用されている。
【０００４】基板間で９０度ツイストするＴＮ型液晶表
示装置を作製する場合は、ラビングの方向を上下の基板
間で互いに直交させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１３に示すように、
配向膜１００にラビング処理を行うと、配向膜１００上
の液晶分子１０１には、プレチルト角θｔのプレチルト
が付与される。本明細書において、液晶分子１０１の基
板側の端部から立ち上がった側の端部を向くベクトル１
０２を基板上に垂直投影したベクトル１０３で示す方向
を基板面内配向方向と呼ぶ。
【０００６】液晶分子の基板面内配向方向は矢印１０４
で示すラビング方向とほぼ平行になる。よって、ラビン
グ方向が単一の場合は、配向膜上の液晶分子は、単一の
基板面内配向方向を有する。
【０００７】ＴＮ型液晶表示装置に電圧が印加される
と、液晶分子はプレチルトにより持ち上がっている分子
軸端側から立ち上がる。液晶分子の基板面内配向方向が
単一の場合、液晶分子の立ち上がり方向が揃ってしま
う。
【０００８】従って、従来のＴＮ型液晶表示装置の視角
特性を測定すると、コントラストの高い視角領域が特定
の角度領域に偏っている。即ち、ある方向からは見えや
すいが、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。このような視角依存性をもつＴＮ型
液晶表示装置では、表示画面に対してある角度でコント
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。特に中間調表示において、表示の反転
が発生し易かった。
【０００９】本発明の目的は、良好な視角特性を有する
液晶表示装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、一定の間隔で平行に対向配置された一対の基板と、
前記一対の基板間に挟持された液晶分子を含む液晶層
と、前記一対の基板の相互に対向する表面上にそれぞれ
形成され、画素単位で前記液晶層に電界を印加する電極
と、前記一対の基板のうち一方の基板の前記対向する表
面上に前記電極を覆うように形成され、基板面に対しほ
ぼ垂直方向に液晶分子を配向させる第１の配向膜と、前
記一対の基板のうち他方の基板の前記対向する表面上に
前記電極を覆うように形成された第２の配向膜であっ
て、基板面に対しほぼ平行方向に液晶分子を配向させる
とともに、該第２の配向膜の表面上の前記各画素に対応
する領域が複数のドメインに分割され、各ドメインは単
一の基板面内配向方向およびプレチルトを液晶分子に付
与し、画素内の少なくとも２つのドメインは、液晶分子
に基板面内配向方向を異にする前記第２の配向膜とを有
する。
【００１１】第２の配向膜は、画素ごとに、複数の基板
面内の配向方向を液晶分子に付与するので視角依存性を
小さくできる。また、液晶分子の配列が一方の基板面上
でほぼ垂直、他方の基板面上でほぼ基板面に平行である
ような配列構造を有するので、液晶セルに電圧が印加さ
れていない状態で、液晶セル中央の分子に予め傾き角を
付与できる。印加電圧に対し、しきい値特性を持つこと
なく液晶分子に誘電変形による傾き角を発生させること
ができる。
【００１２】
【発明の実施の態様】図１４は、ハイブリッド配列型液
晶表示装置の液晶セルの断面図である。図に示すよう
に、電極１１２ａを配する一方の基板１１１ａ上に形成
された配向膜１１３ａは、液晶分子１１０を基板面に対
しほぼ垂直方向に配向させ、電極１１２ｂを配する他方
の基板１１１ｂ上の配向膜１１３ｂは、液晶分子１１０
を基板面に対しほぼ平行に配向させる。よって、図に示
すように、上下の基板に挟まれた液晶分子は、配向膜１
１３ａの表面上の垂直配向状態から配向膜１１３ｂの表
面上の平行配向状態に連続的に変化する。
【００１３】ハイブリッド配列型液晶表示装置は、ホメ
オトロピック配列型液晶表示装置等と同様に、印加電圧
に対する液晶分子の基板法線方向からの傾き角の変化に
よる複屈折率の変化を表示に利用する。
【００１４】ハイブリッド配列型液晶表示装置において
も、従来のＴＮ型液晶表示装置の場合と同様に視角依存
性の問題が存在する。基板面に平行の配向状態を液晶分
子に付与する基板上の配向膜には、ラビング処理を行う
ことが一般的である。この際、ラビングは単一方向に行
われるので、液晶分子に与えられる基板面内配向方向が
全て単一方向に揃ってしまうからである。
【００１５】以下、ハイブリッド配列型液晶表示装置に
おいて、より良好な視角特性を得る為の新たな装置構成
とその製造方法の実施例について説明する。図１（Ａ）
から図５を参照して、実施例１のハイブリッド配列型液
晶表示装置について説明する。
【００１６】まず、図１（Ａ）から図３（Ｂ）を参照し
て、液晶セルの作製方法について説明する。図１
（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、ガラス基板１１ａお
よび１１ｂの表面上に、単純マトリクス型電極を形成す
る為のライン状の電極１２ａ、１２ｂをそれぞれ形成し
た。図１（Ａ）は、電極１２ａが図の横方向に延在する
場合、図１（Ｂ）は、電極１２ｂが紙面に垂直な方向に
延在する場合を示している。
【００１７】尚、駆動素子を含んだアクティブマトリク
ス型電極を形成してもよい。その場合は、一方の基板に
ＴＦＴ（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）
やＭＩＭ（ｍｅｔａｌ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ ｍｅｔａ
ｌ）等の素子を備えた電極を画素ごとに形成し、他方の
基板面には、面状、もしくはライン状の電極を形成す
る。
【００１８】電極材料としては、例えばＩＴＯ（ｉｎｄ
ｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）等の透明電極を用いる。
図１（Ａ）に示すように、基板１１ａの表面上に、電極
１２ａを覆うように液晶分子を基板面に対して垂直に配
向させる配向膜１３ａを形成した。この配向膜１３ａ
は、垂直配向型ポリイミド（日産化学工業社製ＲＮ−７
２２）を約５００Åの厚さになるように回転塗布し、そ
の後１８０℃で約１時間乾燥させて形成した。ここで使
用した配向膜材料以外でも、塩基性クロム酢体を含む垂
直配向剤等、液晶分子を基板面に対し垂直配向させる他
の配向膜材料を用いてもよい。
【００１９】図１（Ｂ）に示すように、電極１２ｂが形
成された基板１１ｂの表面上に、一定のプレチルトと基
板面内配向方向を液晶分子に付与する配向膜１３ｂを形
成した。配向膜１３ｂとしては、感光性高分子膜を用
い、光照射方法により配向処理を行った。
【００２０】以下、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）を参照し
て、光照射方法について説明する。尚、図２（Ａ）〜図
２（Ｄ）に示す基板は、全体の基板のうち１画素領域分
を取り出したものである。
【００２１】感光性高分子膜とは、光を照射すると何ら
かの構造的変化を生じる高分子材料であり、いわゆる光
偏光記憶膜もこの中に含まれる。偏光された光を吸収す
ると吸収光の偏光方向と直交する方向に液晶分子を配向
させるタイプの膜や吸収光の偏光方向に平行に液晶分子
を配向させるタイプの膜がある。いずれを用いてもよい
が、実施例では、吸収光の偏光方向に直交する方向に液
晶分子を配向させるＰＶＣ（ポリビニルシンナメート）
膜を用いた。
【００２２】図２（Ａ）に示すように、モノクロロベン
ゼンとジクロロメタンの混合溶剤に溶解させたＰＶＣ溶
液をスピナを用いて電極を備えた基板１１ｂ上に回転塗
布した。約１００℃で１時間乾燥させ、膜厚約１００ｎ
ｍのＰＶＣ膜（配向膜１３ｂ）を形成した。尚、図は、
電極を省略している。
【００２３】このＰＶＣ膜の表面に、２５０ｎｍ〜３３
０ｎｍの波長帯域を有する偏光した紫外光を照射した。
図に示すように、基板面内の図中横方向をｘ軸、奥行き
方向をｙ軸、基板法線方向をｚ軸とした場合、ｙｚ面内
方向に偏光した照射光２０を＋ｚ軸方向から基板全面に
対し約５０秒間照射した。ＰＶＣ膜には、液晶分子を基
板面内のｘ軸方向に配向させる配向性が付与された。
【００２４】図２（Ｂ）に示すように、各画素の半分の
領域のＰＶＣ膜をフォトマスク２２ａで遮光した。照射
光２０の偏光方向に対し直交する偏光方向、すなわちｘ
ｚ面内の偏光方向を有する照射光２１を配向膜面に対し
入射角θｉで、−ｘ軸方向に向けて斜めより照射した。
【００２５】図２（Ｃ）に示すように、フォトマスク２
２ａをはずし、代わりに、先に紫外光が照射された領域
を遮光するフォトマスク２２ｂを形成した。ここに、ｘ
ｚ面内の偏光方向を有する照射光２３を配向膜面に対し
入射角θｉで、照射光２１とは逆側の＋ｘ軸方向に向け
て斜めより照射した。この後フォトマスク２２ｂをはず
した。照射光２１と２３の入射光軸を基板面に投影した
光軸の配向方向は、相互に１８０度異なる関係にある。
【００２６】図２（Ｄ）に示すように、配向膜１３ｂの
１画素領域のうち、照射光２０と照射光２１が照射され
た図中右半分の領域には、照射光２１の入射角θｉの大
きさに依存したプレチルト角δと、＋ｘ軸方向の基板面
内配向方向を液晶分子２４ａに付与する配向性が与えら
れた。一方、照射光２０と照射光２３が照射された図中
左半分の領域には、照射光２３の入射角θｉの大きさに
依存したプレチルト角δと、−ｘ軸方向の基板面内配向
方向を液晶分子２４ｂに付与する配向性が与えられた。
即ち、ＰＶＣ膜の各画素ごとに互いに基板面内配向方向
が１８０度異なる２種の配向領域を形成した。尚、付与
された基板面内配向方向は、画素ごとにばらばらな向き
ではなく、いずれの画素に形成する配向方向も揃った２
方向とした。
【００２７】以下、単一向きの基板面内配向方向が付与
された配向領域をドメインと呼ぶ。尚、配向膜１３ｂと
して、上記の感光性高分子膜以外にもラビングにより配
向処理をおこなうポリイミド膜、ＰＶＡ膜、ポリピロー
ル膜等を用いてもよい。この場合、一画素領域に基板面
内配向方向が相互に１８０度異なる２種のドメインを形
成するには、レジストマスク等で画素領域の半分の領域
を覆った状態で基板上を一方の向きにラビングする。そ
の後レジストマスクを剥離し、露出していた画素領域の
半分の領域をレジストマスクで覆い基板上を先とは反対
の向きにラビングを行えばよい。
【００２８】また、この他にもプレチルトを有し、かつ
基板面にほぼ平行な配向を液晶分子に付与できる種々の
配向膜や配向制御方法を用いることができる。その他、
画素領域ごとの電極にスリットを設け発生する電界によ
り液晶分子の配向を制御する方法等も使用できるだろ
う。
【００２９】尚、光照射方法による配向処理は、基板表
面にラビングに伴う静電気を発生させない為、静電破壊
し易い能動素子を基板上に形成する場合に有効である。
図３（Ａ）に示すように、基板１１ａと１１ｂを配向膜
を内側にして約１０μｍのギャップで貼り合わせ、セル
を作製した。加熱し、等方相状態としたネマティック液
晶材料３０（メルク社製、ＺＬＩ−２２９３）を真空注
入法等を用いてセル内に注入した。図中、配向膜１３ｂ
に示した矢印は、基板面内配向方向を示す。
【００３０】図３（Ｂ）に示すように、その後、徐々に
液晶セル全体を冷却し、等方性状態の液晶材料をネマテ
ィック相状態に相転移させた。尚、ネマティック相状態
で注入した後に加熱して等方状態としてその後に冷却し
てもよい。
【００３１】セル中の液晶分子３０は、上下それぞれの
配向膜１３ａ、１３ｂの配向性に従いハイブリッド配列
構造を形成する。上下の電極１２ａ、１２ｂで画定され
る画素領域ごとに液晶分子の基板面内の配向方向が相互
に１８０度異なる２種類のドメインを有する液晶セルが
作製できた。
【００３２】図４は、実施例１の液晶表示装置の構成を
概略的に示す斜視図である。図に示すように、液晶セル
４１の両側に偏光板４２ａ、４２ｂを、それぞれの偏光
板の偏光軸４５と偏光軸４４が互いに直交するように配
置した。
【００３３】ここで、矢印４３ａ、４３ｂは、液晶分子
４０の２種の基板面内配向方向を示す。矢印４３ａと各
偏光板の偏光軸４４、４５とのなす角βが、約４５度に
なるように設置した。このとき液晶表示装置の最大透過
率を最も大きくできる。
【００３４】図５（Ａ）は、上述の方法に従って作製し
た実施例１による液晶表示装置の電気光学特性を示すグ
ラフである。横軸に上下の電極にかかる印加電圧、縦軸
に液晶表示装置の画面正面から測定した透過率を示す。
透過率が最小となる０．６ボルト印加時と、透過率が最
大となる１．８ボルト印加時をそれぞれ暗状態、明状態
としたときの透過率の比（コントラスト比）は、約９で
あった。
【００３５】図５（Ｂ）は、実施例１の液晶表示装置の
視角特性を示す円グラフである。液晶表示画面上のある
位置をグラフの中心とし、観測点の座標を方位角（０°
〜３６０°）と極角（０°〜５０°）で示している。円
グラフ中に描かれた曲線は、等コントラスト曲線であ
る。各曲線上に書かれた数値は、各曲線の示すコントラ
スト比（１、２、４、８）である。
【００３６】この円グラフの上下方向は、液晶分子の基
板面内の配向方向と一致する。従来のハイブリッド配列
型液晶表示装置に比較し、実施例１に示したハイブリッ
ド配列型液晶表示装置の視角依存性は小さくなってお
り、特に視角の狭い方向が存在しない。また、従来のＴ
Ｎ型液晶表示装置に比較し、特に中間調表示における表
示の反転が生じない領域が広がった。又、斜め方向から
見た時の色調の変化が少なくなった。
【００３７】さらに、上述の実施例１において用いたハ
イブリッド配列型液晶表示装置は、従来のＴＮ型液晶表
示装置に比較し、応答速度が早いという特徴も兼ね備え
る。図１５は、ハイブリッド配列型液晶表示装置での、
オン状態とオフ状態における基板１２１ａと１２１ｂ間
の液晶分子１２０の配列状態を示す。尚、ここでは正の
誘電異方性を有するネマティック液晶分子を使用した場
合について図示している。オン状態、即ち液晶セル間に
電界Ｅを印加したオン状態での液晶セル中央の液晶分子
の傾き角度θ、即ち基板法線軸と液晶分子の長軸のなす
角は、初期（オフ状態）の弾性変形による角度θ0 と印
加電圧による誘電変形による角度φの差で示されること
になる。
【００３８】図１６（Ａ）は、通常のＴＮ型液晶表示装
置における印加電圧Ｖと液晶セル中央の液晶分子の立ち
上がり角度θｕ（初期の液晶分子の長軸と電圧印加時の
液晶分子の長軸のなす角）の関係を示す。図に示すよう
にあるしきい値電圧（Ｖ0 ）を超えないと液晶分子の立
ち上がり角度θｕはほとんど変化しない。
【００３９】これに対し、ハイブリッド配列型液晶表示
装置における印加電圧Ｖと液晶セル中央の液晶分子の傾
き角度θの関係を図１６（Ｂ）に示す。電圧無印加時
（オフ状態）で、すでに弾性変形による角度θ0 が存在
している為、しきい値電圧をほとんど持たずに、印加電
圧Ｖの増加に従って傾き角度θが連続的に変化する。こ
の為、ハイブリッド配列型液晶表示装置では、極めて低
い印加電圧でオンオフのスイッチングをすることができ
る。
【００４０】液晶表示装置の応答速度（スイッチング速
度）は、液晶分子の応答速度に依存する。上下の基板間
に電界をかけると、液晶分子にトルクが働く。トルクが
大きければ、液晶分子の応答速度は早くなる。このトル
クの大きさは、電界と液晶分子の角度が４５°の時最大
となり、９０°もしくは０°の時最小となる。ＴＮ型液
晶表示装置では、しきい値電圧付近で全ての液晶分子が
基板間に対しほぼ平行であり、電界と液晶分子のなす角
は約９０°である。一方、ハイブリッド配列型液晶表示
装置では、基板表面付近の電界と液晶分子のなす角はほ
ぼ０°もしくはほぼ９０°であるが、液晶セル中央の電
界と液晶分子のなす角はほぼ４５°である。よって液晶
セル中央の液晶分子に働くトルクが大きいので、液晶分
子の応答速度が早い。従って従来のＴＮ型液晶表示装置
に比較し、ハイブリッド配列型液晶表示装置の応答速度
（スイッチング速度）を早くできる。
【００４１】このように、実施例１のハイブリッド配列
型液晶表示装置は、良好な視角特性と、早い応答速度を
得ることができる。上述の実施例１では、各画素領域に
２つのドメインを形成し、互いのドメインで基板面内配
向方向が相互に１８０度異なるように配向処理を行った
が、同様な効果をもたらす配向処理パターンは、他にも
多種存在する。その例を図６に示した。実線で囲んだ各
領域が、１画素領域に相当する。破線は、画素領域をさ
らに区分した各ドメインの境界線を示す。各ドメイン内
に示した矢印が液晶分子の基板面内の配向方向を示す。
尚、この図の上下方向は、液晶表示画面の上下方向と一
致する。
【００４２】上述した実施例１の配向状態は、図６のパ
ターンａに相当する。画素領域は中心線で上下に２等分
され、各ドメイン内の液晶分子の基板面内配向方向は、
画素の中心線から上下に向かって相互に１８０度異なる
方向を向いている。尚、パターンＡに示すように、他の
画素領域にも同様な配向方向を付与する処理がされてお
り、配向膜全体としても付与される基板面内配向方向は
２種である。
【００４３】パターンａとは反対に、パターンｂに示す
ように、２等分された各ドメイン内の液晶分子の配向方
向が、画素領域の上下から画素の中心線に向かうよう
に、配向処理を行ってもよい。
【００４４】パターンｃ、ｄに示すように、画素領域を
対角線で２分割してもよい。また。２分割ばかりでな
く、さらにパターンｅ、ｆに示すように４分割し、各ド
メインに基板面内配向方向が相互に１８０度異なる領域
を交互に形成してもよい。さらに１画素を４分割より多
いドメインに分割してもよいだろう。いずれの場合にお
いても、１画素中の一方向の基板面内配向方向が付与さ
れる複数のドメインの面積の合計と、１８０度異なる他
方向の基板面内配向方向が付与される複数のドメインの
面積の合計が等しくなるようにすることが好ましい。
【００４５】以上は、互いに１８０度異なる２種の基板
面内配向方向を形成する場合の例であるが、各画素領域
にさらに多くの基板面内配向方向を形成してもよい。各
画素領域に３以上のドメインを形成し、１画素中に、複
数の配向方向を形成してもよい。例えば、図６中のパタ
ーンｇ、あるいはパターンｈに示すように、１画素領域
を２本の中心線、もしくは対角線で４等分し、４つのド
メインに分け、隣接するドメイン同士の配向方向が相互
に９０度異なるように配向処理を行ってもよい。さら
に、パターンｉに示すように、１画素をさらに多くのド
メインに分割し、各ドメインにランダムな配向方向を付
与してもよい。
【００４６】このように、より多くの基板面内配向方向
を形成することは、コントラスト比よりも、視角特性を
重視する場合、又、色相に関してより無彩色化を望む場
合に有効である。尚、この場合は、液晶分子の基板面内
配向方向と偏光板の光軸方向との関係を一義的に特定で
きないので、適宜最も透過率が高くなる位置関係を選択
すればよいだろう。
【００４７】次に、実施例２について、図７と図８を参
照して説明する。実施例２は、基板面内配向方向が相互
に１８０度異なる２種のドメインを有するハイブリッド
配列型液晶表示装置において、より高いコントラストが
得られる液晶表示装置の構成例を示す。
【００４８】液晶セルの作製方法は、実施例１と同様で
ある。ただし、液晶セルの基板間ギャップは約８μｍと
した。図７は、実施例２の液晶表示装置の構成を示す斜
視図である。図４で示した実施例１のハイブリッド配列
型液晶表示装置の構成とほぼ同じであるが、さらに、液
晶セル４１と一方の偏光板４２ａとの間にリターデーシ
ョン板４６を備えた。このリターデーション板４６は、
１００ｎｍのリターデーション値を持ち、一軸性の正の
複屈折率を持つ。また、一軸性屈折率の光軸方向４７は
基板面に平行であり、液晶分子４０の基板面内配向方向
４３ａ、４３ｂに対し、光軸方向４７が、直交するよう
にリターデーション板４６を配置した。
【００４９】図８（Ａ）は、実施例２のハイブリッド配
列型液晶表示装置の印加電圧と透過率の関係を示す電気
光学特性のグラフである。透過率が最大となる１．０ボ
ルト印加時と透過率が最小となる３．３ボルト印加時を
それぞれ明状態、暗状態とすると、両者のコントラスト
比は１００となった。実施例１の場合に比較しコントラ
ストは大幅に増加した。
【００５０】図８（Ｂ）は、実施例２の液晶表示装置の
視角特性を示す円グラフである。既に説明した図５
（Ｂ）の円グラフと同様なものである。実施例１の液晶
表示装置より視角依存性が小さくなっていることがわか
る。また、実施例２の液晶表示装置においても、実施例
１の場合と同様に中間調表示での表示反転がほとんどな
かった。
【００５１】このようにハイブリッド配列型液晶表示装
置において、リターデーション板を備えると、視角特性
をさらに改善できるとともに、コントラスト比を上げる
ことができる。
【００５２】次に、実施例３について説明する。実施例
３の液晶表示装置の構成は、図７に示した実施例２の構
成と同じである。但し、用いるリターデーション板４６
のリターデーション値を４００ｎｍとした。
【００５３】図９（Ａ）は、実施例３のハイブリッド配
列型液晶表示装置の印加電圧と透過率の関係を示す電気
光学特性のグラフである。図８（Ａ）に示した実施例２
の特性と比較すると、透過率が最大になる印加電圧値と
透過率が最小になる印加電圧値の大小が逆になってい
る。しかし、透過率の最大値と最小値のコントラスト比
は、実施例２の場合と同様に１００とすることができ
た。
【００５４】図９（Ｂ）は、視角特性を示す円グラフで
ある。実施例１の場合に比較すると、視角依存性が小さ
くなっている。また、中間調表示での表示の反転が生じ
ない領域が広がった。
【００５５】このように、ハイブリッド配列型液晶表示
装置において、液晶セルと偏光板の間にリターデーショ
ン板を備えると、高コントラストを得ることができる。
この際、リターデーションの値によって、透過率が最大
もしくは最小となる印加電圧値は変化するが、明状態と
暗状態の印加電圧値を選択すれば、異なるリターデーシ
ョン値であっても、ほぼ同様に高いコントラストを得る
ことができる。
【００５６】尚、複数の正の一軸性の複屈折率を持つリ
ターデーション板を備えても同様な効果が得られるだろ
う。この際、複数のリターデーション板のリターデーシ
ョン値は同じでも異なっていてもよい。波長依存性の調
整が容易になり、色調を無彩色に近づけられる。又、斜
め方向から見た色調変化を少なくすることもできる。複
数のリターデーション板の光軸はずらした方が有利とな
る。また、リターデーション板の位置は、液晶セルと偏
光板の間であれば液晶セルの上でも下でもよいだろう。
【００５７】実施例４について、図１０および図１１を
参照して説明する。液晶セル４１の製造方法は、実施例
１と同様の方法を用いた。図１０は、実施例４のハイブ
リッド配列型液晶表示装置の構成を示す斜視図である。
実施例４の特徴は、液晶セル４１とその両側の偏光板４
２ａ、４２ｂの間にそれぞれ２種のリターデーション板
４８、４９を備えたことである。それ以外の構成部分に
ついては、図４に示した実施例１と同様である。
【００５８】リターデーション板４８は、リターデーシ
ョン値１００ｎｍの正の一軸性複屈折率を有する。この
リターデーション板４８の一軸性複屈折率の光軸５０
は、基板面に平行であり、基板面内配向方向４３ａ、４
３ｂに対し直交する。
【００５９】他方のリターデーション板４９は、リター
デーション値６００ｎｍの負の一軸性複屈折率を有す
る。このリターデーション板４９の一軸性複屈折率の光
軸５１は基板面に対して法線方向を向く。
【００６０】図１１（Ａ）は、実施例４のハイブリッド
配列型液晶表示装置の印加電圧と透過率の関係を示す電
気光学特性のグラフである。印加電圧１．０ボルト時と
３．３ボルト時の透過率をそれぞれ明状態、暗状態での
透過率とすると、そのコントラスト比は約１００であ
り、実施例２あるいは実施例３の場合と同様の値を示し
た。
【００６１】図１１（Ｂ）は、実施例４のハイブリッド
配列型液晶表示装置の視角特性を示す円グラフである。
実施例１から３の液晶表示装置に比較し視角特性がさら
に改善されているのがわかる。
【００６２】複屈折率が正のリターデーション板は、主
にコントラストを改善する効果を有し、複屈折率が負の
リターデーション板は、主に視角を広げる効果を有す
る。よって、両方のリターデーション板を同時に備える
ことにより、コントラストが高く、より視角特性の優れ
たハイブリッド配列型液晶表示装置を得ることができ
る。
【００６３】尚、それぞれのリターデーション板のリタ
ーデーション値は、複屈折率が正の場合は、暗表示を行
う印加電圧の値によって定まり、複屈折率が負の場合
は、視角が最も広くとれる値を選択する。
【００６４】尚、実施例４においても、従来のＴＮ型液
晶表示装置で見られたような中間調表示における表示の
反転は生じ難い。実施例５のハイブリッド配列型液晶表
示装置の構成を示す斜視図を図１２に示す。液晶セル４
１の両側に偏光板４２ａ、４２ｂを備え、液晶セル４１
と偏光板４２ａの間にリターデーション板５２を配置す
る。その他の構成は、実施例１と同様とする。
【００６５】リターデーション板５２は、２軸性の屈折
率異方性を有する。基板面に対し垂直方向の軸をｚ軸と
し、基板面に対し平行方向の互いに直交する２本の軸の
うち、軸方向の主屈折率が大きいほうの軸をｘ軸、もう
一方の軸をｙ軸とすると、ｘ軸と液晶分子の配向方向４
３ａ、４３ｂが、直交するように配置する。
【００６６】図中リターデーション板５２の左側に示す
ように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向での主屈折率をｎx 、ｎ
y 、ｎz と表すと、これらは、ｎx ＞ｎy ＞ｎz の関係
がある。
【００６７】このリターデーション板５２を備えた効果
は、実施例４において用いたような正の一軸性複屈折率
を有し、光軸が基板面に平行なリターデーション板と負
の一軸性複屈折率を有し、光軸が基板法線方向を向くリ
ターデーション板を組み合わせた場合とほぼ同様である
と予想される。よって、実施例５の液晶表示装置の構成
においても実施例４と同様に、良好な視角特性と、高い
コントラストを得ることができるだろう。
【００６８】上述した実施例２から５のハイブリッド配
列型液晶表示装置においては、基板面内に一軸性複屈折
率の光軸もしくは２軸性複屈折率を有するリターデーシ
ョン板を備えている。この場合は、液晶分子の基板面内
配向方向とリターデーション板の光軸もしくは一の主軸
が直交するよう配置することが光学的補償の点から好ま
しい。
【００６９】液晶分子の基板面内配向方向が互いに１８
０度異なる２種のドメインのみを有する場合は、ほぼ全
ての液晶分子の基板面内配向方向とリターデーション板
の基板面内の光軸等を直交配置させることは可能であ
る。しかし、液晶分子に付与される複数の配向方向が、
１８０度以外の関係、例えば９０度であったり、さらに
複数の配向方向を含む場合は上記関係を全てのドメイン
に対して維持することは困難である。
【００７０】よって、実施例２〜５において、リターデ
ーション板による光学補償効果を最も有効に引出し、か
つ視角依存性の少ないハイブリッド配列型液晶表示装置
を作製する為には、各画素領域ごとに基板面内配向方向
が１８０度異なる２種のドメインを形成するとともに、
基板全体としても上記２種の基板面内配向方向のみを形
成することが好ましいだろう。
【００７１】以上説明したように、従来のＴＮ型液晶表
示装置に代えてしきい値電圧をほとんど有さないハイブ
リッド配列型液晶表示装置を用いれば、より速い応答速
度を得ることが可能となる。
【００７２】また、画素ごとに基板面内配向方向が異な
る複数のドメインを形成することで視角依存性を小さく
でき、中間調での表示の反転を抑制できる。また、液晶
セルを挟んで配置された偏光板の偏光軸を液晶分子の基
板面内配向方向とほぼ４５度の角度に設置すれば、より
高い透過率を得ることができる。
【００７３】さらに、液晶セルと偏光板の間に正の一軸
性複屈折率を有し、基板面内に光軸を持つリターデーシ
ョン板を備えると高コントラストを得ることができると
ともに、視角依存性をより小さくすることもできる。さ
らに、リターデーション板の基板面内の光軸方向と液晶
分子の基板面内配向方向とを直交するように配置すれ
ば、より効果的である。また、正の一軸性複屈折率を有
するリターデーション板と負の一軸性複屈折率を有する
リターデーション板を液晶セルの両側に備えることによ
ってもさらに視角依存性を小さくできる。
【００７４】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００７５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による画素
ごとに異なる基板面内配向方向を有する複数のドメイン
を形成したハイブリッド配列型液晶表示装置は、従来の
ＴＮ型液晶表示装置に比較し応答速度が速く、かつ視角
依存性が少ない。
【００７６】さらに、液晶セルとその両側に配置した偏
光板の間に、正の一軸性屈折率を有するリターデーショ
ン板を備えれば、コントラスト比を改善できる。さらに
負の一軸性複屈折率を有するリターデーション板を同時
に備えれば、より視角依存性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における液晶セルの製造工程を示す基
板の断面図である。
【図２】実施例１における配向処理方法を示す基板の斜
視図である。
【図３】実施例１における液晶セルの製造工程を示す液
晶セルの断面図である。
【図４】実施例１における液晶表示装置の構成を示す斜
視図である。
【図５】実施例１の液晶表示装置における電気光学特性
と視角特性を示すグラフである。
【図６】実施例１における１画素領域に形成する配向パ
ターンの例を示す画素領域の平面図である。
【図７】実施例２における液晶表示装置の構成を示す斜
視図である。
【図８】実施例２の液晶表示装置における電気光学特性
と視角特性を示すグラフである。
【図９】実施例３の液晶表示装置における電気光学特性
と視角特性を示すグラフである。
【図１０】実施例４における液晶表示装置の構成を示す
斜視図である。
【図１１】実施例４の液晶表示装置における電気光学特
性と視角特性を示すグラフである。
【図１２】実施例５における液晶表示装置の構成を示す
斜視図である。
【図１３】ラビング処理によりプレチルトを付与された
液晶分子の概略図である。
【図１４】ハイブリッド配列型液晶表示装置の液晶セル
の断面図である。
【図１５】ハイブリッド配列型液晶表示装置のオン状態
とオフ状態における液晶分子の配向状態を示す液晶セル
の断面図である。
【図１６】ＴＮ型液晶表示装置および、ハイブリッド液
晶表示装置における印加電圧に対する液晶分子の傾き角
の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１１０、１２０、３０、２４ａ、２４ｂ、４０、１０１
・・・液晶分子 １１１ａ、１１１ｂ、１２１ａ、１２１ｂ、１１ａ、１
１ｂ、・・・基板 １１２ａ、１１２ｂ、１２ａ、１２ｂ・・・電極 １１３ａ、１１３ｂ、１３ａ、１３ｂ、１００・・・配
向膜 ４１・・・液晶セル ４２ａ、４２ｂ・・・偏光板 ４３ａ、４３ｂ、１０３・・・液晶分子の基板面内配向
方向 ４４、４５・・・偏光軸 ２２ａ、２２ｂ・・・フォトマスク ２０、２１、２３・・・照射光 ４６、４８、４９、５２・・・リターデーション板 ４７、５０、５１・・・光軸方向 １０４・・・ラビング方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 貴 神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社内 (72)発明者 橋本 徹 神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社内 (72)発明者 小林 駿介 東京都練馬区西大泉３−13−40 (72)発明者 飯村 靖文 東京都府中市是政５−６−６ ライオンズ プラザ府中・是政駅前316号室

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一定の間隔で平行に対向配置された一対
    の基板と、 前記一対の基板間に挟持された液晶分子を含む液晶層
    と、 前記一対の基板の相互に対向する表面上にそれぞれ形成
    され、画素単位で前記液晶層に電界を印加する電極と、 前記一対の基板のうち一方の基板の前記対向する表面上
    に前記電極を覆うように形成され、基板面に対しほぼ垂
    直方向に液晶分子を配向させる第１の配向膜と、 前記一対の基板のうち他方の基板の前記対向する表面上
    に前記電極を覆うように形成された第２の配向膜であっ
    て、基板面に対しほぼ平行方向に液晶分子を配向させる
    とともに、該第２の配向膜の表面上の前記各画素に対応
    する領域が複数のドメインに分割され、各ドメインは単
    一の基板面内配向方向およびプレチルトを液晶分子に付
    与し、画素内の少なくとも２つのドメインは、液晶分子
    の基板面内配向方向を異にする前記第２の配向膜と、 を有する液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記第２の配向膜が、前記ドメイン単位
    で液晶分子に互いに１８０度異なる２種の基板面内配向
    方向のいずれか一方の配向方向とプレチルトを付与し、 さらに、前記一対の基板を介してその外側に互いの偏光
    軸が直交するとともに、液晶分子の基板面内配向方向と
    各偏光板の偏光軸とのなす角がほぼ４５度となるように
    配置された一対の偏光板と、 を有する請求項１に記載された液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記第２の配向膜が、前記電極で画定さ
    れる画素領域ごとに面積が等しい２つのドメインを画定
    する請求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 さらに、前記一対の基板とそれらにそれ
    ぞれ隣接する前記偏光板の少なくとも一方との間に、１
    枚以上のリターデーション板を備えた請求項２もしくは
    ３に記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記リターデーション板が、基板面内方
    向の光軸を持った正の一軸性の複屈折率を有する請求項
    ４に記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記リターデーション板の一軸性複屈折
    率の光軸と前記液晶分子の基板面内配向方向が互いに直
    交する請求項５に記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 さらに、前記一対の基板とそれらにそれ
    ぞれ隣接する前記偏光板の少なくとも一方との間に、負
    の一軸性複屈折率を有するリターデーション板を有する
    請求項４から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記リターデーション板が、二軸性の屈
    折率を有し、その３本の主軸のうち２本の主軸が、基板
    面に平行であり、他の一本の主軸が基板面に対して垂直
    であり、基板面法線方向の主屈折率が他の２つの主屈折
    率よりも小さい請求項４に記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 前記２本の主軸のうちの一方が、前記液
    晶分子の基板面内配向方向と直交し、該一方の主軸に関
    する主屈折率が前記２本の主軸のうちの他方の主軸に関
    する主屈折率より大きい請求項８に記載の液晶表示装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記第２の配向膜が、感光性高分子膜
    である請求項１から９のいずれかに記載の液晶表示装
    置。
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