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JPH06194656A - Ｔｎ液晶表示素子 - Google Patents

Ｔｎ液晶表示素子

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JPH06194656A
JPH06194656A JP34460692A JP34460692A JPH06194656A JP H06194656 A JPH06194656 A JP H06194656A JP 34460692 A JP34460692 A JP 34460692A JP 34460692 A JP34460692 A JP 34460692A JP H06194656 A JPH06194656 A JP H06194656A
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liquid crystal
slit
pair
crystal display
display device
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貴 杉山
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Stanley Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、視角特性を改善して、全方向にわ
たってほぼ一様な視角特性が得られるようなより高い表
示品質のＴＮ液晶表示素子を提供することを目的とす
る。 【構成】 本発明のＴＮ液晶表示素子は、対向配置され
た一対の基板と、前記一対の基板上に設けられ、液晶層
を挟んで互いに重なり合って表示領域を形成する一対の
透明電極と、前記一対の透明電極の各々の前記表示領域
における透明電極の一部が取り除かれたスリットとを有
し、前記一対の透明電極の一方の透明電極の前記スリッ
トと他方の透明電極の前記スリットとが前記表示領域内
で交互に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ツイストネマチック
（ＴＮと略称する）液晶表示素子に関し、特に視角特性
を改善して表示品質を向上したＴＮ液晶表示素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示ディスプレイ等に使用される液
晶表示素子いわゆる液晶セルは、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。液晶分子をある特定
の配列状態にするために液晶を挟む電極を備えたガラス
基板の表面には配向処理を行うのが普通である。
【０００３】ＴＮ液晶セルの配向処理では、液晶をはさ
む透明電極を形成したガラス基板をラビングし、その際
に、ラビングの方向が上下の基板間で互いに直交するよ
うに行い、液晶セルがネガ表示の場合にはセルを挟む平
行偏光子の偏光板をその偏光軸がどちらか一方のラビン
グ方向と平行になるように配置し、またポジ表示の場合
には、直交偏光子の偏光板の偏光軸が基板のラビング方
向と平行になるように配置される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようなラビングで
配向処理をすると、液晶分子の配向方向が一様なため
に、観測者から画面を見たときの表示が見やすい角度が
特定の角度範囲に制限される視角特性を有する。
【０００５】例えば、図５（Ａ）は、ＴＮ液晶セルの視
角特性を表す等コントラスト曲線の一例である。図５
（Ａ）において、円の中心部を液晶セルの表示点とし、
そこを中心に同心円状に液晶セルに対する垂線からの角
度を取り、放射線状に水平面内の観測位置を角度φで示
す。
【０００６】図５（Ａ）の太い実線の曲線は等コントラ
スト線で、それぞれの曲線にはコントラスト値が示され
ている。図５（Ａ）で示されるように、コントラストの
高い視角領域は特定の角度領域に偏っていることがわか
る。従って、このような液晶セルはある方向からは見え
やすく、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。
【０００７】このような視角依存性を持つ液晶セルは表
示装置として利用した場合には、表示画面に対してある
角度（図５（Ａ）の例ではφ＝４５°付近）ではコント
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。
【０００８】図５（Ａ）のような視角特性を持つのは、
ラビングの際に図５（Ｂ）で示すようなプレチルトが生
じるからである。液晶がプレチルトを持つ方向は、図５
（Ｂ）の矢印のラビングするベクトル方向に一致する。
【０００９】液晶セルに電圧が印加されると、液晶分子
はプレチルトしている方向に立ち上がってくるために、
その方向から観測した場合に、旋光性が解消されやすく
なる。従って、ベクトルの終端方向すなわち、液晶分子
が立ち上がる方向（チルトアップしている方向）が一番
見やすく、その逆の方向が最も見にくくなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の技
術によれば、ＴＮ液晶表示素子において、特定の方向に
表示品質が悪くなる視角特性を示していた。
【００１１】本発明の目的は、視角特性を改善して、全
方向にわたってほぼ一様な視角特性が得られるようなよ
り高い表示品質のＴＮ液晶表示素子を提供することにあ
る。なお、本発明におけるＴＮ液晶はＳＴＮ（スーパー
ツイストネマチック）液晶も広義に含む。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のＴＮ液晶表示素
子は、対向配置された一対の基板と、前記一対の基板上
に設けられ、液晶層を挟んで互いに重なり合って表示領
域を形成する一対の透明電極と、前記一対の透明電極の
各々の前記表示領域における透明電極の一部が取り除か
れたスリットとを有し、前記一対の透明電極の一方の透
明電極の前記スリットと他方の透明電極の前記スリット
とが前記表示領域内で交互に配置される。
【００１３】
【作用】一対の透明電極間で交互に配置されるスリット
を表示領域に設けたことによって、一対の電極の表示領
域で、電圧印加時には液晶分子の立ち上がり方向がそれ
ぞれ逆方向の小領域が同時に形成されるので、互いの小
領域の視角依存性が補完されて、表示領域全体として視
角依存性が低減する。
【００１４】
【実施例】以下、図１から図４を参照して、本発明の実
施例によるＴＮ液晶表示素子の構造とその動作について
説明する。先ず、図１により、本発明の基本概念を示
す。図１の（Ａ）はＴＮ液晶セルに電圧が印加されない
状態の液晶分子配列を示し、図１の（Ｂ）は電圧が印加
された状態での液晶分子配列を示す。この図１を参照し
て、本発明において視角依存性が低減する原理について
説明する。
【００１５】上下の透明ガラス基板１、２が対向配置さ
れ、それぞれの内側表面に透明電極３、４が形成されて
いる。上下の透明電極３、４でＴＮ液晶層５を挟持して
表示領域を形成する。
【００１６】液晶層５中の液晶分子６は、上下の基板の
配向処理によって、図１（Ａ）の無電界時には分子長軸
方向が一方の透明電極から他方の透明電極に向かって次
第に回転して、上端と下端とでは液晶分子６の配向方向
が水平面内で直交することになる。
【００１７】本発明で特徴的な構造は、上下の透明電極
３、４に電極の一部を取り除いたスリット７、８が設け
てあることである。しかも、上部透明電極３のスリット
７は、下部透明電極４のスリット８とは重ならず、ずれ
て配置されている。
【００１８】図１（Ａ）で示すような状態で、もし透明
電極３、４間に所定の電圧を印加した場合には、スリッ
トのエッジ部分には、図１（Ａ）の破線の矢印のような
電気力線９（いわゆるフリンジ電界）が発生する。すな
わち、スリット７、８における電気力線は電極面（基板
面）に対して垂直にはならず、斜め電界となる。
【００１９】斜め電界９に対しては、液晶分子６は実線
の矢印の方向に立ち上がる。これは、あたかもプレチル
ト角が有る場合の液晶分子の立ち上がり方向と同じであ
る。このようにして電界に応答した液晶分子６の配列状
態を、図１（Ｂ）に示す。図１（Ｂ）から、スリット
７、８の中央部付近を境に液晶分子６の立ち上がり方向
が左右で異なることが判る。しかも、上下のスリット
７、８が重ならずに交互に設けた配置によって、スリッ
ト７、８で区切られた小領域は、液晶分子６の立ち上が
り方向が交互に逆転する。
【００２０】つまり、中央部の液晶分子６はａの小領域
では図面の左方向（右下がり）に傾き、ｂの小領域では
逆に右方向（左下がり）に傾き、ｃの小領域ではまた左
方向（右下がり）に傾く。スリットを上下電極で交互に
さらに増加しても、同様に傾きの逆転が交互に現れるこ
とになる。
【００２１】最良の視認方向は、ａとｃの小領域では図
の左側の方向からであり、ｂの小領域では右側上方から
の方向である。また、視認状態が最も悪いのは、以上の
逆の方向である。
【００２２】従って、いずれの視角方向においても、最
も視認状態の良い小領域が最も視覚状態の悪い小領域を
補償するために、表示領域全体としては視角依存性が減
少し、ＴＮ液晶表示素子の表示品質が向上する。他の方
向の視認性については図５（Ａ）の特性で示すように、
問題はない。
【００２３】また、一般に液晶分子に対して直角方向の
電界に対してよりも、斜めの電界に対しての閾値の方が
低くなることが知られている。このことは、本発明にお
いては、スリット付近の液晶分子がそれ以外の液晶分子
よりも電界に対し先に応答するということを示してお
り、異なる配列の小領域が安定に形成されることを保証
している。
【００２４】次に、図１で示した基本構成を利用した本
発明の実施例の構造を図２と図３に示す。図２は、単純
セグメント型ＴＮ液晶表示素子の一例の平面図である。
図３は図２の斜視図であり、上下電極とスリットとの関
係をより明瞭に示す。
【００２５】図２のＴＮ液晶表示素子は数字の「１」を
表示している。「１」の文字の輪郭線で囲まれた内側の
領域は、図３で示すように、上下の透明電極１０と２０
とで挟持された表示領域である。なお、透明電極１０、
２０が形成されるガラス基板については図１と同様であ
るので、図示を省略してある。
【００２６】上の透明電極１０にはスリット１１、１
２、１３が形成される。下の透明電極２０には、スリッ
ト１１、１２、１３とは重ならない位置にスリット２
１、２２、２３が形成される。スリットを形成した上下
透明電極１０、２０を重ねて、上から見ると、図２のよ
うに見える表示領域が形成される。表示特性をなるべく
均一にするには、スリット間の間隔はほぼ一定とするの
が好ましい。
【００２７】図２において、矢印３０と４０は、それぞ
れ図示しない上下基板のラビングによる配向方向を示
す。この例において、左巻きのカイラル特性を持つ液晶
を用いれば、液晶層中央部の液晶分子の無電界時の配向
方向は図２の矢印５０の向きである。
【００２８】従って、先に基本的な原理で説明した如
く、スリット１１、１２、１３、２１、２２、２３の長
手方向の向きは、液晶層中央部の液晶分子の配向方向５
０と直交する。スリットは表示領域において１１、２
１、１２、２２、１３、２３というように、上下の電極
間で交互に配置される。従って、液晶分子の立ち上がり
方向は交互に反転する。図２のＩ−Ｉ’における断面が
図１の断面図に対応する。
【００２９】図２、図３で示す構成によって、文字
「１」の表示領域のスリットで挟まれた小領域の電界印
加時の液晶分子の傾きが交互に逆転するために、全体と
して視角特性が補完され、視角依存性が減少するので、
いずれの方向からでも視認性が良くなる。
【００３０】なお、ここでスリットの長手方向が液晶層
中央部の液晶分子の配向方向と直交することの有効性に
ついて述べる。前述したように、本発明において必要な
斜め電界は、液晶層の中央部の液晶分子の配向方向に対
して平行な方向の斜め成分を持つものが有効である。こ
のような理由で、スリットはその長手方向が液晶分子配
向方向と直交するものであることが望ましい。
【００３１】また、スリットの幅（長手方向と直交する
方向の長さ）がある程度以上広い場合には、スリット中
央部の電界が極端に弱くなり、電圧印加に対して液晶分
子が反応しなくなる領域が生じ、その領域で表示不良が
発生する。印加電圧にもよるが、スリットの幅は２ｍｍ
以下が好ましい。
【００３２】逆にスリットの幅が余りに狭すぎると、充
分な斜め電界が生じなくなってしまい、本発明の効果が
充分に発揮できないことになる。少なくとも、スリット
の幅は、液晶層５の厚み、所謂セルギャップ以上である
ことが望ましい。
【００３３】さらに、上下電極間における隣接するスリ
ット間の間隔（図２の例では、例えばスリット２１と１
１とで挟まれた小領域の間隔）は、充分な表示領域を確
保するためには大きい方がよいが、目視でスリットの存
在が識別されると表示品質上好ましくないので、それを
防止するためにはなるべく狭い方が良い。経験的には、
このスリット間の間隔は液晶層５のセルギャップより大
きく、かつ２ｍｍより実質的に小さいことが望ましいで
あろう。
【００３４】次に、液晶層５が持つプレチルト角につい
て述べる。斜め電界９に対する液晶分子６の応答の対称
性を確保するためには、基板表面と液晶分子のダイレク
タ方向とのなす角度であるプレチルト角は小さいことが
望ましい。少なくとも、斜め電界の傾斜角度より小さい
ことが望ましい。例えば、プレチルト角は実質的に１０
°以下がよく、理想的には０°であることが望ましい。
これを実現するためには、以下の方法が考えられる。
【００３５】通常は、液晶層５の中央部の液晶分子６に
もある程度のチルト角を与えるために、図２の矢印３０
の逆方向と矢印４０で示すようなラビング方向を選定す
る。すなわち、液晶分子６の頭を少し持ち上げた方向を
保ったまま、９０°ツイスト（捻じる）させるが、片方
のラビング方向を逆（４０の逆方向）とすれば、液晶層
の厚さと共にチルト角も変化しなければならず、液晶内
の液晶分子配列の対称性によって、液晶層中央部の液晶
分子のチルト角は０°になることが判る。
【００３６】なお、図２と図３で説明した実施例は、単
純セグメント型液晶表示素子を例に説明したが、本発明
は、図１の断面構造で示すような上下電極で交互にスリ
ットを配置した構成であれば、ＴＦＴ等を使用するアク
ティブマトリックス型液晶表示装置や、ドットマトリッ
クス型液晶表示装置にも適用できる。
【００３７】図４に、本発明をＴＦＴアクティブマトリ
ックス液晶表示装置に適用した実施例を示す。図４はＴ
ＦＴアクティブマトリックス液晶表示装置の数個の画素
の領域の平面図である。なお、アクティブマトリックス
型液晶装置は現在では一般的であるので、その構造につ
いては簡単に言及するに止める。
【００３８】図４において、透明ガラス基板（図示せ
ず）上に複数のアモルファスシリコン等によるＴＦＴ素
子６０と、ＩＴＯ等による透明画素電極６１と、さら
に、ＴＦＴ素子６０のソース電極Ｓとゲート電極Ｇとに
それぞれ接続するソースライン（信号線）６２とゲート
ライン（走査線）６３とが形成され、ＴＦＴ素子６０に
よりドレイン電極Ｄを介して画素電極６１を駆動する。
画素電極６１の上には図示しない配向膜が形成される。
【００３９】平面図では図示しにくいので省略するが、
上記画素電極の形成されたガラス基板の上に、その基板
と対向して、ＴＮ液晶層を介してもう一つのガラス基板
が配置され、その基板には、共通電極が形成される。ま
た共通電極の液晶層と接する面上には配向処理がされた
配向膜が形成される。
【００４０】図４の左側に両基板の配向方向を示す。下
の基板の配向方向が点線７０であり、それと直交して上
の基板の配向方向が実線矢印８０で示す。矢印９０は液
晶層中央部の液晶分子の配向方向を示す。
【００４１】画素電極６１には電極の一部を取り除いた
図示のような実線でしめすスリット６４が複数形成され
る。さらに、画素電極６１と対向する共通電極にも破線
で示すような電極の一部を削除したスリット６５が形成
される。上下の基板のスリット６４と６５は交互に並ぶ
配置とする。
【００４２】図４のＩＩ−ＩＩ’における断面は、図１
で示す断面構造と基本的に対応する。この上下電極間で
交互に配置したスリット６４，６５により、図１を参照
して説明したのと同様な作用効果を生ずる。
【００４３】なお、アクティブマトリックス構造には上
記以外の別の構造も有るが、本発明はそのような別のア
クティブマトリックス構造でも適用できる。本発明は、
以上図面を参照して説明した実施例に限るものではな
く、上記開示に基づき当業者であれば様々な変更や改良
ができることはいうまでもない。
【００４４】
【発明の効果】一対の透明電極間で交互に配置されるス
リットを表示領域に設けたことによって、一対の電極の
表示領域で、電圧印加時には液晶分子の立ち上がり方向
がそれぞれ逆方向の小領域が同時に形成されるので、互
いの小領域の視角依存性が補完されて、表示領域全体と
して視角依存性が低減し、もっていずれの方向から見て
も視認性が良好となり、表示品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＴＮ液晶表示素子の断面図である。
【図２】本発明の実施例による単純セグメント型ＴＮ液
晶表示素子の平面図である。
【図３】本発明の実施例による単純セグメント型ＴＮ液
晶表示素子の斜視図である。
【図４】本発明の実施例によるアクティブマトリックス
型液晶表示素子の平面図である。
【図５】従来の技術によるＴＮ液晶表示素子の視角特性
とプレチルトを説明するための図である。
【符号の簡単な説明】
１，２・・・・・ガラス基板 ３，４・・・・・透明電極 ５・・・・・・・液晶層 ６・・・・・・・液晶分子 ７，８・・・・・スリット ９・・・・・・・電気力線 １０，２０・・・透明電極 １１，１２，１３，２１，２２，２３・・・スリット ３０，４０・・・配向方向 ５０・・・・・・液晶層中央部の液晶分子の配向方向 ６０・・・・・・ＴＦＴ素子 ６１・・・・・・画素電極 ６２・・・・・・ソースライン ６３・・・・・・ゲートライン ６４，６５・・・スリット ７０，８０・・・配向方法 ９０・・・・・・液晶層中央部の液晶分子の配向方法

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 対向配置された一対の基板と、 前記一対の基板上に設けられ、液晶層を挟んで互いに重
    なり合って表示領域を形成する一対の透明電極と、 前記一対の透明電極の各々の前記表示領域における透明
    電極の一部が取り除かれたスリットとを有し、前記一対
    の透明電極の一方の透明電極の前記スリットと他方の透
    明電極の前記スリットとが前記表示領域内で交互に配置
    されることを特徴とするＴＮ液晶表示素子。
  2. 【請求項２】 前記スリットは、その長手方向が無電界
    時の前記液晶層の中心部の液晶分子の配向方向と直交す
    る方向に伸びる形状を有することを特徴とする請求項１
    記載のＴＮ液晶表示素子。
  3. 【請求項３】 前記液晶層の液晶分子は実質的に１０°
    以下のプレチルト角を与えられていることを特徴とする
    請求項１記載のＴＮ液晶表示素子。
  4. 【請求項４】 前記スリットの長手方向と直交する方向
    の幅は前記液晶層の前記電極間の厚みよりも大きいこと
    を特徴とする請求項１記載のＴＮ液晶表示素子。
  5. 【請求項５】 前記交互に配置されたスリットにおい
    て、隣接する前記スリット間の間隔は、前記液晶層の前
    記電極間の厚みよりも大きく、かつ実質的に２ｍｍより
    も小さいことを特徴とする請求項１記載のＴＮ液晶表示
    素子。
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