JPH09197420A - 液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ピクセル内に異なる電界領域を多数作り、これ
により液晶層にマルチドメインを形成して視野角の拡大
を実現するとともに、ラビング配向膜を使わないこと
で、ラビング処理起因の汚染や液晶配向不良を低減する
液晶素子の提供。 【解決手段】ピクセル内表面に多数の電極を形成した基
板で液晶を挟み、基板に水平方向の電界により液晶のマ
ルチドメインを得、垂直方向の電界により駆動を行う液
晶素子である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶素子に関し、
特に配向膜を不要とした広視野角液晶素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、主流であるＴＮ（ツイスティッド
ネマティック）方式やＳＴＮ（スーパーツイスティッド
ネマティック）方式の液晶ディスプレイ等、Ｎ（ネマテ
ィック）液晶を用いる液晶ディスプレイにおいては、良
好な表示を得るためにラビング処理を施した高分子配向
膜で液晶を挟みこみ、モノドメインの液晶層を得てい
る。

【０００３】ラビング処理法は安価で簡便であるが、バ
フ布等で配向膜表面を直接擦るので、配向膜表面が汚染
や傷を受けたり、静電気による素子破壊等が引き起こさ
れることが多々ある。そして、これらが液晶ディスプレ
イの表面不良の原因となり、歩留まり低下の一因となっ
ている。

【０００４】また、液晶層がモノドメインを形成してい
るために、見る角度により複屈折に差が生じ、コントラ
ストや色調に角度依存性が出る。

【０００５】このような課題に対して、例えば特開平７
−１１４００９号公報には、透明電極表面に高分子の段
差や壁を形成して、ピクセル内に、ランダムな配向方向
を有する微少なドメインを形成する方法が提案されてい
る。同公報の記載によれば、表面に透明電極を有する少
なくとも一対の透明基板の間に液晶層が存在する液晶パ
ネルであって、この液晶層は段差又は壁面によって区切
られた液晶単位セルからなり、無電界時に液晶分子は基
板に対して実質的に水平に配列しており、かつ種々の方
位（アットランダムな方位）を有する液晶ドメインから
なると共に、前記透明基板の外側に少なくとも一枚の偏
光板を備えたことによりラビング処理を行わずに視野角
も拡大を図ると共に、微小な画素内でさらに微小な液晶
ドメインを安定に存在させたものとされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の通り、ラビング
法は安価で簡便であるが、バフ布等で配向膜表面を直接
こするので、配向膜表面が汚染や傷を受けたり、静電気
による素子破壊等が引き起こされることが多々ある。こ
れらが液晶ディスプレイの表示不良の原因となり、歩留
まり低下の一因となっている。

【０００７】また、液晶層がモノドメインを形成してい
るために、液晶層の中間位の液晶ダイレクタが一方向を
向いているので、見る角度により複屈折に差が生じ、コ
ントラストや色調に角度依存性が出る。

【０００８】一方、上記特開平７−１１４００９号公報
に提案される、高分子の段差や壁によりマルチドメイン
化する方法では、高分子分散型液晶ディスプレイに示さ
れているように、液晶の誘電率と高分子の誘電率の最適
化を行わなければ、良好な輝度、コントラストを得るこ
とができない上、製造上においても液晶注入の困難さが
ある。また、現在の主流ディスプレイである９０度捻れ
ＴＮ方式に適用した場合、段差部分でセルギャップが１
／４ヘリカルピッチ長とならないので、パネル全域の電
気光学特性にムラが生じ、低輝度、低コントラストとな
ってしまうという問題点を有している。

【０００９】従って、本発明は、上記問題点に鑑みて為
されたものであって、ピクセル内に異なる電界領域を多
数作り、これにより液晶層にマルチドメインを形成して
視野角の拡大を実現するとともに、ラビング配向膜を用
いないことで、ラビング処理起因の汚染や液晶配向不良
を低減する液晶素子を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、表面に透明電極膜を有する透明基板に挾
持された液晶相を有する液晶素子であって、前記透明電
極膜表面に、基板に水平で互いに直角となる電場が印加
されるようにピクセル内部に液晶を囲むように形成され
た電極を備え、前記電極に対する印加電場により液晶の
配向を得るようにしたことを特徴とする液晶素子を提供
する。

【００１１】本発明は、液晶分子を配向させるために基
板表面の透明電極上に、ラビング処理を施した高分子薄
膜を用いず、どちらか一方の基板の透明電極上に互いに
垂直となる微小透明電極を２対設け、それぞれの微小透
明電極で印加される基板に水平な互いに垂直な電場で液
晶のドメインを形成するようにしたものである。

【００１２】

【作用】上記構成のもと、本発明に係る液晶素子によれ
ば、誘電率異方性が正のネマティック液晶を注入し、一
方の基板のピクセルの透明電極上に形成した微小透明電
極により基板に水平な電圧を印加すると、基板表面近傍
の液晶がそれぞれの電場の方向に配向した液晶ドメイン
が得られる。これにより液晶層の中間位の液晶ダイレク
タは多方向に配向するので、視覚による複屈折の差を補
償することが可能とされ、広視野角のディスプレイを実
現できる。

【００１３】また、本発明によれば、配向膜を有しない
ので、配向膜のラビング処理等による汚染も生じない。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して以下に詳細に説明する。

【００１５】図１に、本発明の一実施形態に係る液晶素
子の概略構成を平面図（図１（Ａ）参照）と断面図（図
１（Ｂ）参照）にて示す。図１に示す液晶素子は、寸法
が約３ｃｍ×４ｃｍの単純マトリクス駆動素子である。

【００１６】図１（Ａ）の断面図を参照して、ピクセル
の断面構造を説明する。基板105表面にピクセル透明電
極101として、ＩＴＯ（indium tin oxide）透明電極を
設け、絶縁膜107成膜の後、第２の微小電極103をＩＴＯ
を材料としてパターニングした。

【００１７】さらに、絶縁保護を行った後、同じくＩＴ
Ｏを材料として第１の微小電極102を形成し、絶縁膜10
7′を形成した。下基板104についても上基板105と同様
にして、ＩＴＯ透明電極、絶縁膜、第１及び第２の微小
電極等が形成される。

【００１８】次に、図１（Ａ）の平面図を用いてピクセ
ルの平面構造を説明する。

【００１９】下基板104、上基板105の大きさ（寸法）は
３ｃｍ×４ｃｍで、ピクセル透明電極101の大きさ（寸
法）は１００μｍ×３００μｍ、第１の微小電極102の
幅ａは１μｍ、第２の微小電極103は１μｍ×３μｍの
大きさ（ｂ＝３μｍ、ｃ＝１μｍ）で、第１の微小電極
102と第２の微小電極103との間隔ｄは１μｍ、隣り合う
第２の微小電極103間の図の縦方向の間隔は５μｍとし
た。

【００２０】この２枚の基板104、105で５．４μｍのス
ペーサー（不図示）を挟み、エポキシ系接着剤で基板同
士を接着するとともに、液晶注入口を設け、液晶セルと
した。

【００２１】この液晶セルに液晶を注入し、紫外線硬化
樹脂で液晶注入口を封止した。液晶は５ＣＢ（4-cyano-
4'-pentyl biphenyl）を用いた。

【００２２】最後に、偏光板106、106′を上下基板10
5、104に、偏向方向が互いに垂直となるように張り付け
た。下基板104では偏向方向108が第１の微小電極102に
平行となるようにし、上基板105では偏向方向109が第２
の微小電極103に平行となるようにした。

【００２３】上記の液晶素子の第１、第２の微小電極10
2、103に、それぞれ隣り合う電極間での電位が５Ｖとな
るように印加すると、図２に示すように、各微小電極で
囲まれた液晶のダイレクタは隣り合う領域で９０°の角
度を持つように配向するので、おおよそ５μｍ×５μｍ
の領域毎に配向の異なる液晶ドメインが得られる。

【００２４】この液晶素子のピクセル透明電極間に電圧
を印加したときの透過率−駆動電圧特性をＨｅ−Ｎｅレ
ーザーの６３３ｎｍの光を用いて測定した結果を図３に
示す。このとき透過率は駆動電圧無印加時の透過率を１
００％とした。図３に示すように、液晶素子のピクセル
透明電極間の電圧が約1.59Ｖ以下で透過率は90％以上、
2.78Ｖより大でほぼ10％以下となる。

【００２５】また、図４に、この液晶素子に駆動電圧２
Ｖを印加したときの水平方向（図４（Ａ）参照）と垂直
方向（図４（Ｂ）参照）のＨｅ−Ｎｅレーザー光の透過
率−視野角特性を示す。水平方向、垂直方向のいずれの
方向においても７０°まで良好な視野角特性が得られ
た。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液晶
素子は、基板に水平な電場により、液晶のマルチドメイ
ンを得、広視野角表示を得ることができる。

【００２７】また、本発明によれば、ラビング処理を行
わないため、ラビングに起因する汚染や液晶の配向ムラ
等、プロセス上での不良発生を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る液晶素子を説明する
ための図であり、（Ａ）は平面構造を模式的に示した図
であり、（Ｂ）は断面構造を模式的に示した図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る液晶素子の液晶の配
向方向を模式的に示す図である。

【図３】本発明の一実施形態に係る液晶素子の透過率−
駆動電圧特性を示す図である。

【図４】本発明の一実施形態に係る液晶素子の水平方向
と垂直方向の透過率の視野角依存性を示す図である。

【符号の説明】

101 ピクセル透明電極 102 第１の透明電極 103 第２の透明電極 104 基板（下基板） 105 基板（上基板） 106、106′ 偏光板 107 絶縁膜 108 下基板の偏光方向 109 上基板の偏光方向 201 第１の透明電極 202 第２の透明電極 203 液晶のダイレクタ 204 下基板の偏光方向 205 上基板の偏光方向

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に透明電極膜を有する透明基板に挾持
   された液晶相を有する液晶素子であって、 前記透明電極膜表面に、基板に水平で互いに直角となる
   電場が印加されるようにピクセル内部に液晶を囲むよう
   に形成された電極を備え、 前記電極に対する印加電場により液晶の配向を得るよう
   にしたことを特徴とする液晶素子。
2. 【請求項２】前記基板に水平な印加電場により、種々の
   方位の液晶ドメインを有することを特徴とする請求項１
   記載の液晶素子。
3. 【請求項３】表面に透明電極を備えた透明基板に挟持さ
   れた液晶層を有する液晶素子であって、 いずれか一の透明基板の透明電極上に、絶縁膜を介して
   第１の微小電極と、前記第１の微小電極と電気的に絶縁
   して前記第１の微小電極に直交する方向に第２の微小電
   極と、を備え、それぞれの前記微小電極について隣合う
   微小電極間に所定の電位を印加し、前記各微小電極で囲
   まれた液晶のダイレクタを隣り合う領域で所定の角度を
   持つように配向させ、配向の異なる液晶ドメインを得る
   ように構成してなることを特徴とする液晶素子。