JPH06235919A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH06235919A
JPH06235919A JP5020430A JP2043093A JPH06235919A JP H06235919 A JPH06235919 A JP H06235919A JP 5020430 A JP5020430 A JP 5020430A JP 2043093 A JP2043093 A JP 2043093A JP H06235919 A JPH06235919 A JP H06235919A
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liquid crystal
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Yuzo Hisatake
雄三 久武
Masumi Okamoto
ますみ 岡本
Tomiaki Yamamoto
富章 山本
Hitoshi Hado
仁 羽藤
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 電極21、22を対向させた2枚の基板1
1、12と,これら基板間に挟持された誘電異方性が正
のネマティック液晶からなる捩じれネマティック液晶層
25とからなる液晶表示素子において、液晶層のツイス
ト角が80°以上100°以下であり、配向処理方向の
異なる2種の配向領域A、Bからなり、同一基板上での
それぞれの配向領域における配向処理方向が直交してい
る。 【効果】 配向処理方向の異なる2種の配向領域を基板
面に形成することにより、各配向領域の持つ視角依存性
を相互に補償し視角依存性を広くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子に係わる。
【0002】
【従来の技術】近年、薄型軽量、低消費電力という大き
な利点を持つ液晶表示素子は、日本語ワードプロセッサ
やディスクトップパーソナルコンピューター等のパーソ
ナルOA機器の表示装置として積極的に用いられてい
る。液晶表示素子(以下LCDと略称)の殆どは、ネマ
ティック液晶を用いており、表示方式としては、複屈折
モードと旋光モードとの方式に大別できる。
【0003】捩じれネマティック液晶を用いた複屈折モ
ードの表示方式のLCDは、例えば、90°以上捩じれ
た分子配列を持ち(ST方式と呼ばれる)、急峻な電気
光学特性を持つため、各画素ごとにスイッチング素子
(薄膜トランジスタやダイオード)が無くても時分割駆
動により容易に大量表示が得られる。
【0004】一方、旋光モードのLCDは90°捩じれ
た分子配列をもち(TN方式と呼ばれる)、応答速度が
速く(数十ミリ秒)高いコントラスト比を示すことか
ら、時計や電卓、さらにはスイッチング素子を各画素ご
とに設けることにより大表示容量で高コントラストな高
い表示性能を持ったLCD(たとえばTFT−LCD)
を実現することができる。
【0005】近年、このTFT−LCDは階調表示を行
い、また、3色のカラーフィルターと組み合わせて他色
表示(例えば8階調なら512色)を実現している。こ
れらの階調表示は印家電圧を変化させることによって行
っている。ここで、TN方式の印加電圧−透過率特性の
一例を図9に示す。ここに、表示面に対する観測点の座
標を表示面方線に対する傾きすなわち入射角をφ、表示
面水平方向を基準にした方位を方位角θとする。図から
明らかなように、正面(φ=0、θ=0)では曲線は単
調な減少曲線となっているが、斜め(φ=60°)から
観察した場合の曲線はほとんどの方位で極値を持ってい
る。図中、反転とあるのは、印加電圧に対し透過率が反
転することを意味し、低CRとあるのはコントラスト比
が低いことを示す。このため、TN方式においては正面
における印加電圧−透過率特性に基づいて階調表示を行
う駆動電圧を決めると、斜めから観察した場合には表示
の反転や黒つぶれ、白抜けといった現象が生じる。
【0006】これらの問題を解決する手段として、一画
素内に液晶分子の起き上がる方向が180°異なる2領
域を設けた液晶表示素子を用いて視角依存性を改善する
方法(Two Domein TN:TDTNと略称 例えば、特
開昭64−88520号公報) や、スプレイ配列を用
い、TDTNと同様の効果を得るDomain Divided TN
(DDTNと略称 Y.Koike,et.al.,1992,SID,p798)など
が提案されている。これらは、前述した印加電圧−透過
率特性の視角依存性が異なる2領域を一画素として、前
述した極値を事実上なくすことを目的としている。
【0007】TDTN、DDTNともに、いわゆるコン
トラストの視角方向とその逆方向の視角依存性を相殺さ
れるよう2種の配向領域を設けるが、これらと直交する
方位では、視角依存性が対称であるため、これらの方位
における視角依存性は改善されない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
のLCDには、階調表示を行う際、印加電圧−透過率特
性に極値が存在することによる表示の反転現象等の視角
依存性が生じていた。また、これらを解決する手段とし
ては、液晶分子の起き上がる方向を一画素内に2方向以
上設けて事実上の極値をなくすことが提案されている
が、コントラストの視角方向とその逆方向と直交する方
位では、視角依存性は改善されないといった問題が生じ
ていた。
【0009】本発明はこれら不都合を解決するものであ
り、前述したように液晶分子の起き上がる方向を一画素
内に2方向以上設けて事実上の極値を極力なくすことを
新規なセル構成等により実現しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述した問題
点を解決する手段として、画素を形成する電極を対向さ
せた2枚の基板と,これら基板間に挟持された誘電異方
性が正のネマティック液晶層とからなる捩じれネマティ
ック液晶層とからなる捩じれネマティック液晶表示素子
において、ツイスト角ωが80°以上100°以下であ
り、配向処理方向の異なる2種の配向領域からなり、同
一基板上でのそれぞれの配向領域における配向処理方向
が直交していることを特徴とする液晶表示素子にある。
【0011】また、前記2種の配向領域を必ず一画素内
にともに有することを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明は、上記目的を達成するものであり、以
下その達成原理及び手法について図面を用いて説明す
る。
【0013】図9は、すでに述べたように従来のTN−
LCDにおける電気光学特性の視角依存性を示すもので
ある。ここで改めて視角を定義すると図10のようにな
る。すなわち、表示面Sに対する観測点Pの位置関係を
表示面方線zからの傾きφを入射角、表示面水平方向x
を基準にした方位を方位角θで表す。図中、矢印e、f
は液晶素子を挟む一対の偏光板の吸収軸を示し、x軸に
対して各45°の方位角を持っている。
【0014】前述したTDTN、DDTNは図10のθ
=0°とθ=180°を軸として上下の各特性が平坦化
するよう配向分割を行う。その結果、θ=90°とθ=
270°、θ=45°とθ=225°、θ=135°と
θ=315°、θ=0°とθ=180°では、双方の曲
線を平均かした曲線を得る。その結果、θ=45°θ=
90°θ=135°θ=225°θ=270°θ=31
5°では、電気光学特性を単調現象とすることができ
る。 しかしながら、θ=0°とθ=180°方位で
は、その電気光学特性がほぼ同形であるため、合成され
た曲線も同形となり、電気光学特性の視角依存性は改善
されない。
【0015】ここで、本発明のLCDの構成について説
明する。
【0016】本発明のLCDの構成の一例を図1に示
す。(a)は全体の構成を概念的に説明した図であり、
(b)は配向処理方向と偏光板の吸収軸の関係を説明し
た図である。
【0017】図1(a)、(b)に示すように本発明の
LCDは、いわゆるTN型液晶分子配列の捩じれ状態
が、互いに90°ずれた配置となるように配向領域Aと
配向領域Bとに配向分割された分子配列となっている。
すなわち、図1(a)において、上下基板11、12の
配向処理方向が90°異なる2配向領域A、Bをもち、
配向領域A,Bともに左捩じれの90°ツイストで液晶
分子Mが配列する。両領域共に同方向に90°ツイスト
したTN配列であるが、配向方向が90°ずれている。
【0018】図1(b)は偏光板13、14の吸収軸1
3a、14aおよび液晶素子の基板11、12のラビン
グ方向11a、11b、12a、12bの関係を示すも
ので、それぞれ液晶素子の表示面の水平方向x軸または
垂直方向y軸に対して45°の方位をもつ。
【0019】なお本発明のLCDは、各配向領域での液
晶分子の捩じれ角が上記90°のみでなく80°以上1
00°以下の範囲で適用できる。この範囲内にすること
で90°交差の偏光板吸収軸都の関係が光学的にほぼ一
致し、本発明のLCDを旋光モードとして用いた場合の
複屈折効果による表示の色付きを防ぐためである。つま
り、液晶分子の捩じれ角が80°以下及び100°以上
となると表示色が色付くので好ましくない。
【0020】ここで、本発明のLCDの視角依存性につ
いて考える。
【0021】図2は各々の配向領域での分子配列と本発
明のLCDの各々の配向領域の各方位が図9におけるT
N−LCDの視角依存性のどの方向に該当するかを示し
たものである。この図を見て判るように、本発明のLC
Dでは次の組み合わせで各方位の電気光学特性が平均化
される。
【0022】 この平均化された電気光学特性すなわち印加電圧−透過
率特性を図1に対比して図3に示す。θ=45°の一方
位を除いて全て、曲線が単調減少となっていることがわ
かる。また、従来のTN−LCDと比べ、電圧印加時の
透過率そのものが低下している。従って、本発明のLC
Dは、コントラスト比の視角依存性も改善されているこ
とになる。
【0023】
【実施例】以下本発明の実施例について詳細に説明す
る。
【0024】(実施例1)図4は本発明を8字型パター
ンの数字表示装置に適用下一実施例を示し、(a)は断
面図、(b)は(a)をI−I線から見た下基板12の
配向領域A、Bの電極パターン状の配分を示す平面図で
ある。
【0025】図4(a)において、上下2枚の基板1
1、12の各対向する面に8字型パターンにセグメント
状電極21、22を被着し、その上に領域A配向膜23
a,24aと、領域B配向膜23b,24bとを形成す
る。すなわち、図4(b)に示すように下基板12の各
電極22は、電極の幅方向に2分割されるように、セグ
メントの中央に沿って境界boができるように配向領域
A、Bで2分されており、さらに基板面は非電極領域を
含め、AかBのいずれかの領域に配分される。図(b)
において白地で表した面が領域A、点の分布で表した面
部分が領域Bである。ここに領域Aと領域Bとは図1に
示すように相互に90°異なる方向にラビング処理され
る。上基板11に対しても下基板12と同様に対称的な
電極パターンと領域A、Bが形成される。
【0026】図5は下基板のラビング処理の方法を説明
するもので、(a)に示すように先ず電極22を形成し
た基板12の一方の面全面に、ポリイミドからなる配向
膜(AL−1051、(株)日本合成ゴム製造)24を
塗布する。次ぎに領域Aに相当する部分を開口した薄い
ステンレス製のマスク26を被せてx軸から45°方位
の矢印12a方向にラビング処理を行う。
【0027】次ぎに図5(b)に示すように領域Bに相
当する部分を開口した薄いステンレス製のマスク27を
被せて12a方向と90°異なる矢印12b方向に2回
目のラビング処理を行う。これにより90°ラビング方
向が異なる配向領域AとBが下基板12上に形成され
る。上基板11についても同様の処理を行う。
【0028】ラビング処理後、上下基板を図4(a)の
ように合わせて間隔を5μmとし、基板間にネマティッ
ク液晶ZLI−2293(メルクジャパン(株)製)に
左まわりのカイラル剤s−811(メルクジャパン
(株)製)を0.1wt%混入してなる液晶層25を充
填し挟持させて本実施例の液晶表示素子を作成した。図
6は偏光板の吸収軸13a、14a、基板の各ラビング
方向11a、12a、11b、12bの関係を示す。本
実施例素子の等コントラスト特性を測定したところ、図
7に示すごとく、極めて広い視角依存製が得られた。こ
こにCRはコントラスト比を示す。
【0029】(実施例2)一画素の電極構造が図8に示
すような構成にて基板を作成し、実施例1同様の方法を
用いて、図4(b)における配向領域A、Bと同様の液
晶分子配列からなる2種の分子配列を各画素30にそれ
ぞれ設けた液晶表示素子を作成した。視角を振って印加
電圧−透過率特性を測定したところ、図3とほぼ同様の
電気光学特性が得られ、本実施例のLCDを用いて、階
調表示を行ったところ、ほぼ、どの視角においても反転
現象の生じない良好な白黒の表示が得られた。また、等
コントラスト特性を測定したところ、図7とほぼ同様の
結果が得られ、極めて広い視角依存性があることがわか
った。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、液晶分子の傾く方向を
2方向以上とすることができ、容易に安定して、反転現
象等がほぼ生じない極めて広視角のLCDを実現でき
る。
【0031】また、実施例で説明を省略したが、本発明
はMIMや、TFTからなるスイッチング素子を用いて
も同様の効果を得ることは言うまでもなく、また、3原
色のカラーフィルターを用いての表示のカラー化をして
も同様の効果を得ることは言うまでもない。 また、斜
めから観察した場合に発生する実効的なリタデーション
を補償しうる光学異方素子を加味すればさらなる広視角
化が望めることも言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の作用を説明する図で、(a)は模式的
に示す斜視図、(b)は吸収軸、ラビング軸の関係を示
す斜視図、
【図2】図1(b)の各方向を平面的に見た図、
【図3】本発明の実施例の印加電圧−透過率特性を説明
する図、
【図4】(a)は本発明の実施例の断面略図、(b)は
(a)をI−I線から見た電極パターン及び配向処理方
向を示す平面図、
【図5】(a)、(b)は本発明の一実施例の製造方法
を説明する平面略図、
【図6】本発明の一実施例の吸収軸とラビング方向を説
明する図、
【図7】本発明の一実施例の等コントラスト曲線の測定
結果を示す図。
【図8】本発明の他の実施例の電極構造を説明する図。
【図9】従来のTN型LCDの印加電圧−透過率特性の
視角依存性を説明する図。
【図10】視角の定義を説明する図。
【符号の説明】
11…上基板 11a、11b…ラビング方向 12…下基板 12a、12b…ラビング方向 13、14…偏光板 13a、14a…吸収軸 A ,B …配向領域 21、22…電極 23a、23b、24a、24b…配向膜 25…液晶層
フロントページの続き (72)発明者 羽藤 仁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画素を形成する電極を対向させた2枚の
    基板と,これら基板間に挟持された誘電異方性が正の捩
    じれネマティック液晶層とからなる液晶表示素子におい
    て、前記液晶層はツイスト角ωが80°以上100°以
    下であり、配向処理方向の異なる2種の配向領域からな
    り、同一基板上でのそれぞれの配向領域における配向処
    理方向が直交していることを特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項2】 前記2種の配向領域を一画素内に有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子。
JP5020430A 1993-02-09 1993-02-09 液晶表示素子 Pending JPH06235919A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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