JPH0784260A - 液晶表示パネル - Google Patents
液晶表示パネルInfo
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- JPH0784260A JPH0784260A JP22767493A JP22767493A JPH0784260A JP H0784260 A JPH0784260 A JP H0784260A JP 22767493 A JP22767493 A JP 22767493A JP 22767493 A JP22767493 A JP 22767493A JP H0784260 A JPH0784260 A JP H0784260A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- 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
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- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133753—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers with different alignment orientations or pretilt angles on a same surface, e.g. for grey scale or improved viewing angle
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- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ラビング処理を行わず製造でき、高コントラ
スト化と広視野角を実現させる液晶表示パネルを提供す
ること。 【構成】 一対の基板間に狭持された液晶層が負の誘電
異方性を有するカイラルネマチック相であり、一対の基
板間で液晶分子の分子長軸１３が捻れ垂直配向状態を呈
し、閾値電圧以上の電圧印加状態では微視的には一様な
方向に液晶分子長軸が配向した領域１４、１５、１６、
１７が複数存在し、かつ各々の領域間では液晶分子長軸
１３の方向が異なって存在し、かつ領域内の一対の基板
間では液晶分子は捻れ配向状態を呈するものである。
スト化と広視野角を実現させる液晶表示パネルを提供す
ること。 【構成】 一対の基板間に狭持された液晶層が負の誘電
異方性を有するカイラルネマチック相であり、一対の基
板間で液晶分子の分子長軸１３が捻れ垂直配向状態を呈
し、閾値電圧以上の電圧印加状態では微視的には一様な
方向に液晶分子長軸が配向した領域１４、１５、１６、
１７が複数存在し、かつ各々の領域間では液晶分子長軸
１３の方向が異なって存在し、かつ領域内の一対の基板
間では液晶分子は捻れ配向状態を呈するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶の電気光学特性を
利用して画像を表示する液晶表示パネルに関し、特に液
晶表示パネルの視野角拡大と液晶分子の配向技術に関す
るものである。
利用して画像を表示する液晶表示パネルに関し、特に液
晶表示パネルの視野角拡大と液晶分子の配向技術に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶の電気光学特性を利用した液
晶表示パネルは、大画面化、大容量化によりＯＡ機器へ
の応用が盛んに進められている。現在一般に実用化され
ている液晶表示パネルの動作モードとしては、２枚のガ
ラス基板間で液晶分子が９０゜ねじれた配向状態を呈す
るツイステッドネマティック（ＴＮ）型、１８０゜〜２
７０゜の捻れた配向状態を呈するスーパーツイステッド
ネマティック（ＳＴＮ）型がある。ＴＮ型は主としてア
クティブマトリックス型液晶表示パネルに、ＳＴＮ型は
単純マトリックス型液晶表示パネルに用いられている。
以下図面を用いてそれら動作モードについて説明する。
晶表示パネルは、大画面化、大容量化によりＯＡ機器へ
の応用が盛んに進められている。現在一般に実用化され
ている液晶表示パネルの動作モードとしては、２枚のガ
ラス基板間で液晶分子が９０゜ねじれた配向状態を呈す
るツイステッドネマティック（ＴＮ）型、１８０゜〜２
７０゜の捻れた配向状態を呈するスーパーツイステッド
ネマティック（ＳＴＮ）型がある。ＴＮ型は主としてア
クティブマトリックス型液晶表示パネルに、ＳＴＮ型は
単純マトリックス型液晶表示パネルに用いられている。
以下図面を用いてそれら動作モードについて説明する。
【０００３】アクティブマトリックス型液晶表示パネル
あるいは小型サイズの液晶表示パネルに用いられるＴＮ
型の場合、ガラス基板界面において液晶分子はガラス基
板に対してあるプレチルト角をもって一方向にかつ均一
に配向し、上下のガラス基板間で９０゜捻れた状態を呈
している。そのような９０゜捻れ配向状態は、一般には
ガラス基板上に形成されたポリイミド薄膜からなる配向
膜をレーヨン布等を用いて一方向にラビング処理し、上
下基板間でその方向が直交するよう配置することにより
得られる。
あるいは小型サイズの液晶表示パネルに用いられるＴＮ
型の場合、ガラス基板界面において液晶分子はガラス基
板に対してあるプレチルト角をもって一方向にかつ均一
に配向し、上下のガラス基板間で９０゜捻れた状態を呈
している。そのような９０゜捻れ配向状態は、一般には
ガラス基板上に形成されたポリイミド薄膜からなる配向
膜をレーヨン布等を用いて一方向にラビング処理し、上
下基板間でその方向が直交するよう配置することにより
得られる。
【０００４】図６に示す様にＴＮ型液晶パネルに電圧を
印加すると、９０゜捻れていた液晶分子が、閾値電圧以
上で応答し始め、捻れ配向状態が解けてスプレイ配向状
態になり、液晶分子は分子長軸がガラス基板平面に対し
て立ち上がった状態になる。いま基板法線（Ｚ軸）に対
してθ傾斜した位置で方位角Ψを変化させながら液晶分
子を観察した場合、液晶分子の分子長軸の向きは方位角
方向では一様でない。このため方位角方向により液晶分
子の見かけの屈折率異方性（Δｎ）が変化することにな
り、液晶層の厚み（ｄ）との積である複屈折量（Δｎ
ｄ）が変化する。従って上下ガラス基板外面に吸収軸が
ラビング方向に直交するように偏光板を配置し、−Ｚ軸
方向から光を入射した場合、方位角方向の変化に伴い光
の透過強度が異なり、視野角の非対称性が発生する。こ
の視野角の非対称性は中間調表示の場合特に問題にな
り、視野角方向によりコントラスト比が極端に低下した
り、あるいは表示画像が反転する等の表示品位の低下を
招く。このためＴＮ型液晶表示パネルでは、近年視野角
の拡大を図る取り組みが盛んに行われている。１例とし
てＴＮ型液晶表示パネルの画素を２つの配向状態の異な
る領域に分割して視野角の拡大を図る方式（例えばケ・
タカトリ，ケ・スミヨシ，ワイ・ヒライ，エス・カネ
コ：ジャパン ディスプレイ ’９２，５９１頁，１９
９２年；K.Takatori,K.Sumiyoshi,Y.Hirai,S.Kaneko:JA
PAN DISPLAY '92,PP.591,(1992)）が提案されている。
この方式では１画素の配向領域を２分割するために露光
や２度のラビング処理を行う必要があり、プロセス工程
が複雑になる。またより工程を簡素化して、視野角を拡
大する別方式が提案されている（ワイ・トコ，ティー・
スギヤマ，ケー・カトー，ワイ・イイムラ，エス・コバ
ヤシ：エスアイディー ９３ダイジェスト，６２２頁，
１９９３年；Y.Toko,T.Sugiyama,K.Katoh,Y.Iimura,S.K
obayashi:SID 93 DIGEST,PP.622,(1993)）。この方式は
ラビング処理を施さずに液晶分子をランダムに配向させ
ることで配向状態の異なる領域を多数形成し、これによ
り視野角の拡大を図るものである。
印加すると、９０゜捻れていた液晶分子が、閾値電圧以
上で応答し始め、捻れ配向状態が解けてスプレイ配向状
態になり、液晶分子は分子長軸がガラス基板平面に対し
て立ち上がった状態になる。いま基板法線（Ｚ軸）に対
してθ傾斜した位置で方位角Ψを変化させながら液晶分
子を観察した場合、液晶分子の分子長軸の向きは方位角
方向では一様でない。このため方位角方向により液晶分
子の見かけの屈折率異方性（Δｎ）が変化することにな
り、液晶層の厚み（ｄ）との積である複屈折量（Δｎ
ｄ）が変化する。従って上下ガラス基板外面に吸収軸が
ラビング方向に直交するように偏光板を配置し、−Ｚ軸
方向から光を入射した場合、方位角方向の変化に伴い光
の透過強度が異なり、視野角の非対称性が発生する。こ
の視野角の非対称性は中間調表示の場合特に問題にな
り、視野角方向によりコントラスト比が極端に低下した
り、あるいは表示画像が反転する等の表示品位の低下を
招く。このためＴＮ型液晶表示パネルでは、近年視野角
の拡大を図る取り組みが盛んに行われている。１例とし
てＴＮ型液晶表示パネルの画素を２つの配向状態の異な
る領域に分割して視野角の拡大を図る方式（例えばケ・
タカトリ，ケ・スミヨシ，ワイ・ヒライ，エス・カネ
コ：ジャパン ディスプレイ ’９２，５９１頁，１９
９２年；K.Takatori,K.Sumiyoshi,Y.Hirai,S.Kaneko:JA
PAN DISPLAY '92,PP.591,(1992)）が提案されている。
この方式では１画素の配向領域を２分割するために露光
や２度のラビング処理を行う必要があり、プロセス工程
が複雑になる。またより工程を簡素化して、視野角を拡
大する別方式が提案されている（ワイ・トコ，ティー・
スギヤマ，ケー・カトー，ワイ・イイムラ，エス・コバ
ヤシ：エスアイディー ９３ダイジェスト，６２２頁，
１９９３年；Y.Toko,T.Sugiyama,K.Katoh,Y.Iimura,S.K
obayashi:SID 93 DIGEST,PP.622,(1993)）。この方式は
ラビング処理を施さずに液晶分子をランダムに配向させ
ることで配向状態の異なる領域を多数形成し、これによ
り視野角の拡大を図るものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記方式では光の偏光
回転効果によりスイッチングを行うために、上下の基板
間で液晶分子を９０゜旋回させるためにネマチック液晶
にカイラル剤を添加してカイラルネマチック液晶とし、
その自発螺旋ピッチ（ｐ）を液晶層の厚み（ｄ）に対し
てｄ／ｐ＝０．２５になるように設定している。この液
晶表示パネルの基板表面に偏光板をその吸収軸が直交す
るように配置して矩形波の電圧を印加すると、閾値電圧
以上では液晶分子がスプレイ配向状態となるために初期
の配向状態の異なる領域間でディスクリネーションライ
ンが発生する。このディスクリネーションラインの発生
により斜め方向から見た場合には、視野角は拡大するも
ののディスクリネーションラインが輝線となって光漏れ
が発生し、十分なコントラスト比が得られない。またデ
ィスクリネーションのために駆動電圧が高くなると言う
問題点がある。
回転効果によりスイッチングを行うために、上下の基板
間で液晶分子を９０゜旋回させるためにネマチック液晶
にカイラル剤を添加してカイラルネマチック液晶とし、
その自発螺旋ピッチ（ｐ）を液晶層の厚み（ｄ）に対し
てｄ／ｐ＝０．２５になるように設定している。この液
晶表示パネルの基板表面に偏光板をその吸収軸が直交す
るように配置して矩形波の電圧を印加すると、閾値電圧
以上では液晶分子がスプレイ配向状態となるために初期
の配向状態の異なる領域間でディスクリネーションライ
ンが発生する。このディスクリネーションラインの発生
により斜め方向から見た場合には、視野角は拡大するも
ののディスクリネーションラインが輝線となって光漏れ
が発生し、十分なコントラスト比が得られない。またデ
ィスクリネーションのために駆動電圧が高くなると言う
問題点がある。
【０００６】本発明は上記従来の視野角拡大の技術の課
題を解決し、視野角の拡大を図ると共にディスクリネー
ションラインによるコントラスト比の低減を防止できる
液晶表示パネルを提供することを目的とする。
題を解決し、視野角の拡大を図ると共にディスクリネー
ションラインによるコントラスト比の低減を防止できる
液晶表示パネルを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の本発明は、一対の
基板間に液晶を挟持してなる液晶表示パネルにおいて、
液晶層が負の誘電異方性を有するカイラルネマチック相
であり、カイラルネマチック相の自発螺旋軸が基板界面
に対して実質上垂直であり、閾値電圧より小さい電圧印
加状態または電圧無印加状態では、液晶分子は分子長軸
が前記基板界面に対して垂直または傾斜垂直した配向状
態を呈し、閾値電圧以上の電圧印加状態では、前記液晶
分子の分子長軸方向の異なる領域が複数発生するもので
ある。
基板間に液晶を挟持してなる液晶表示パネルにおいて、
液晶層が負の誘電異方性を有するカイラルネマチック相
であり、カイラルネマチック相の自発螺旋軸が基板界面
に対して実質上垂直であり、閾値電圧より小さい電圧印
加状態または電圧無印加状態では、液晶分子は分子長軸
が前記基板界面に対して垂直または傾斜垂直した配向状
態を呈し、閾値電圧以上の電圧印加状態では、前記液晶
分子の分子長軸方向の異なる領域が複数発生するもので
ある。
【０００８】また、第２の本発明は、一対の基板間に液
晶を挟持してなる液晶表示パネルにおいて、液晶層が正
の誘電異方性を有するカイラルネマチック相であり、液
晶分子の分子長軸方向が一方の基板界面に対して水平ま
たは数度のプレチルト角を持って、微視的には一様な方
向に液晶分子長軸が配向した領域が複数存在し、かつ対
向する他方の基板界面に対して液晶分子は垂直または傾
斜垂直配向し、各々の領域間では液晶分子長軸方向が異
なって存在し、かつ領域内の一対の基板間では液晶分子
は捻れ配向状態を呈し、基板界面近傍と液晶層中に複数
のディスクリネーションラインを有するものである。
晶を挟持してなる液晶表示パネルにおいて、液晶層が正
の誘電異方性を有するカイラルネマチック相であり、液
晶分子の分子長軸方向が一方の基板界面に対して水平ま
たは数度のプレチルト角を持って、微視的には一様な方
向に液晶分子長軸が配向した領域が複数存在し、かつ対
向する他方の基板界面に対して液晶分子は垂直または傾
斜垂直配向し、各々の領域間では液晶分子長軸方向が異
なって存在し、かつ領域内の一対の基板間では液晶分子
は捻れ配向状態を呈し、基板界面近傍と液晶層中に複数
のディスクリネーションラインを有するものである。
【０００９】
【作用】第１の本発明では、液晶分子は上下の基板界面
において垂直配向または僅かに傾斜した垂直配向状態を
とり、かつ上下基板間で分子長軸（以下ダイレクターと
呼ぶ）方向が捻れた状態で配向している。この状態では
液晶は一様な配向状態を呈する。基板表面に偏光板をそ
の吸収軸が直交するように配置すると、直線偏光で入射
した光は液晶層中を直線偏光のまま伝幡し、出射側の偏
光板によりほとんどカットされ、十分な遮光状態が得ら
れる。閾値電圧以上の電圧印加状態では電界強度に応じ
て、垂直配向または傾斜垂直配向した液晶分子はダイレ
クター方向が電界ベクトルに対して垂直になるようにな
るので、基板間中の液晶分子はツイスト−ベンドした配
向状態となる。この状態では液晶層の複屈折性により直
線偏光で入射した光は楕円偏光となって伝幡し、出射す
ることになる。さてダイレクター方向は微小な領域では
一様であるが（以下、ダイレクター方向が同一である領
域をドメインと呼ぶ）、ドメイン間では任意方向に向い
ているため、複数のダイレクター方向の異なるドメイン
が発生することになる。斜め方向から見た場合、複数の
ドメインの発生により透過光強度の視野角依存がなくな
り、視野角の拡大ととコントラスト比を向上させる。
において垂直配向または僅かに傾斜した垂直配向状態を
とり、かつ上下基板間で分子長軸（以下ダイレクターと
呼ぶ）方向が捻れた状態で配向している。この状態では
液晶は一様な配向状態を呈する。基板表面に偏光板をそ
の吸収軸が直交するように配置すると、直線偏光で入射
した光は液晶層中を直線偏光のまま伝幡し、出射側の偏
光板によりほとんどカットされ、十分な遮光状態が得ら
れる。閾値電圧以上の電圧印加状態では電界強度に応じ
て、垂直配向または傾斜垂直配向した液晶分子はダイレ
クター方向が電界ベクトルに対して垂直になるようにな
るので、基板間中の液晶分子はツイスト−ベンドした配
向状態となる。この状態では液晶層の複屈折性により直
線偏光で入射した光は楕円偏光となって伝幡し、出射す
ることになる。さてダイレクター方向は微小な領域では
一様であるが（以下、ダイレクター方向が同一である領
域をドメインと呼ぶ）、ドメイン間では任意方向に向い
ているため、複数のダイレクター方向の異なるドメイン
が発生することになる。斜め方向から見た場合、複数の
ドメインの発生により透過光強度の視野角依存がなくな
り、視野角の拡大ととコントラスト比を向上させる。
【００１０】第２の本発明では、片側の基板界面におい
て液晶分子は垂直配向、他方の基板界面では水平配向と
なり、上下基板間で連続的に捻れた配向状態をとる。水
平配向した液晶分子のダイレクター方向は任意であるた
め、ダイレクター方向の異なる複数のドメインが発生す
る。この液晶表示パネルの上下の基板面に偏光板をその
吸収軸が直交するように配置する。電圧無印加または閾
値電圧以下では、入射直線偏光はドメイン内のダイレク
ター変化にともない複屈折効果により楕円偏光状態とな
り、出射側偏光板を透過するようになる。閾値電圧以上
では、液晶分子が電界強度に応じてダイレクター方向が
電界ベクトルに平行になるように変形し、十分な電界強
度下ではダイレクターは完全に電界ベクトルと平行にな
り、液晶層の複屈折量（以下、リタデーションと呼ぶ）
は０に近い値をとる。この場合、入射直線偏光は偏光面
を回転することなく液晶層中を伝幡するので、出射側偏
光板で遮光される。よって、ダイレクター方向の異なる
複数のドメインが発生しているので、斜め方向でのリタ
デーションの角度依存がなくなることによる視野角拡大
とリタデーションの低下によりコントラスト比を向上さ
せる。
て液晶分子は垂直配向、他方の基板界面では水平配向と
なり、上下基板間で連続的に捻れた配向状態をとる。水
平配向した液晶分子のダイレクター方向は任意であるた
め、ダイレクター方向の異なる複数のドメインが発生す
る。この液晶表示パネルの上下の基板面に偏光板をその
吸収軸が直交するように配置する。電圧無印加または閾
値電圧以下では、入射直線偏光はドメイン内のダイレク
ター変化にともない複屈折効果により楕円偏光状態とな
り、出射側偏光板を透過するようになる。閾値電圧以上
では、液晶分子が電界強度に応じてダイレクター方向が
電界ベクトルに平行になるように変形し、十分な電界強
度下ではダイレクターは完全に電界ベクトルと平行にな
り、液晶層の複屈折量（以下、リタデーションと呼ぶ）
は０に近い値をとる。この場合、入射直線偏光は偏光面
を回転することなく液晶層中を伝幡するので、出射側偏
光板で遮光される。よって、ダイレクター方向の異なる
複数のドメインが発生しているので、斜め方向でのリタ
デーションの角度依存がなくなることによる視野角拡大
とリタデーションの低下によりコントラスト比を向上さ
せる。
【００１１】
【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。 （実施例１）図１は本発明の液晶表示パネルの一実施例
を示す略示断面図である。図１に於て、１は上側ガラス
基板、２はセグメント電極、３は下側ガラス基板、４は
コモン電極、５はポリイミド薄膜、６はカイラルネマチ
ック液晶層、７はスペーサー、８はシール材、９は偏光
板、１０は反射板である。その製造方法を次に説明す
る。
ながら説明する。 （実施例１）図１は本発明の液晶表示パネルの一実施例
を示す略示断面図である。図１に於て、１は上側ガラス
基板、２はセグメント電極、３は下側ガラス基板、４は
コモン電極、５はポリイミド薄膜、６はカイラルネマチ
ック液晶層、７はスペーサー、８はシール材、９は偏光
板、１０は反射板である。その製造方法を次に説明す
る。
【００１２】シート抵抗値が３０Ω／□である酸化イン
ジュウム・錫（ＩＴＯ）を有する上側ガラス基板１をフ
ォトリソグラフィ法によりパターン化し、６４本のスト
ライプ状のセグメント電極２を得る。同様の手法を用い
て下側ガラス基板３上に６４本のコモン電極４を形成す
る。セグメント電極２とコモン電極４はそれぞれ直交す
るように配置される。この様なガラス基板１、３上には
おのおの厚さが８００Åであるポリイミド薄膜５が印刷
法により形成されている。ポリイミド薄膜５の材料とし
て例えばＳＥ−７５１１Ｌ（日産化学工業株式会社製）
が用いられる。ポリイミド薄膜５は液晶分子をガラス基
板面に垂直配向させる作用を持っている。
ジュウム・錫（ＩＴＯ）を有する上側ガラス基板１をフ
ォトリソグラフィ法によりパターン化し、６４本のスト
ライプ状のセグメント電極２を得る。同様の手法を用い
て下側ガラス基板３上に６４本のコモン電極４を形成す
る。セグメント電極２とコモン電極４はそれぞれ直交す
るように配置される。この様なガラス基板１、３上には
おのおの厚さが８００Åであるポリイミド薄膜５が印刷
法により形成されている。ポリイミド薄膜５の材料とし
て例えばＳＥ−７５１１Ｌ（日産化学工業株式会社製）
が用いられる。ポリイミド薄膜５は液晶分子をガラス基
板面に垂直配向させる作用を持っている。
【００１３】次に下側ガラス基板３上またはポリイミド
薄膜５上にプラスチックからなる球状のスペーサ７（例
えばミクロパール：積水ファイン株式会社）を均一に分
散させる。スペーサの球径は６μｍである。また、上側
ガラス基板１の周辺部に熱硬化型のシール材８（例えば
ストラクトボンド：三井東圧化学株式会社製）を、液晶
注入口を設けて印刷形成し、セグメント電極２とコモン
電極４が直交するように上下のガラス基板１、３を張り
合わし、所定の温度でシール材８を完全硬化させる。
薄膜５上にプラスチックからなる球状のスペーサ７（例
えばミクロパール：積水ファイン株式会社）を均一に分
散させる。スペーサの球径は６μｍである。また、上側
ガラス基板１の周辺部に熱硬化型のシール材８（例えば
ストラクトボンド：三井東圧化学株式会社製）を、液晶
注入口を設けて印刷形成し、セグメント電極２とコモン
電極４が直交するように上下のガラス基板１、３を張り
合わし、所定の温度でシール材８を完全硬化させる。
【００１４】次に屈折率異方性が０．１５２である負の
誘電異方性を持つネマチック液晶（例えばＭＬＣ−２０
０９：メルク・ジャパン株式会社製）に右捻れのカイラ
ル物質（例えばＲ−１０１１：メルク製）を添加し、セ
ルギャップｄに対してその自発捻れピッチｐの値が０≦
ｄ／ｐ＜０．５（又は０＜ｄ／ｐ＜０．５）となるよう
に濃度調整される。本実施例ではｄ／ｐ値が０．２５に
なるように右捻れのカイラル物質を添加している。この
様な条件で作製したカイラルネマチック液晶６を加温し
て等方性状態にして、ガラス基板１、３間に真空注入法
により注入する。このときガラス基板１、３もカイラル
ネマチック液晶６のネマチック相−等方相転移温度（Ｎ
Ｉ点）以上の温度に加温されている。カイラルネマチッ
ク液晶６が完全に充填された後、液晶表示パネルを徐冷
して、液晶注入口を封止樹脂により封口する。
誘電異方性を持つネマチック液晶（例えばＭＬＣ−２０
０９：メルク・ジャパン株式会社製）に右捻れのカイラ
ル物質（例えばＲ−１０１１：メルク製）を添加し、セ
ルギャップｄに対してその自発捻れピッチｐの値が０≦
ｄ／ｐ＜０．５（又は０＜ｄ／ｐ＜０．５）となるよう
に濃度調整される。本実施例ではｄ／ｐ値が０．２５に
なるように右捻れのカイラル物質を添加している。この
様な条件で作製したカイラルネマチック液晶６を加温し
て等方性状態にして、ガラス基板１、３間に真空注入法
により注入する。このときガラス基板１、３もカイラル
ネマチック液晶６のネマチック相−等方相転移温度（Ｎ
Ｉ点）以上の温度に加温されている。カイラルネマチッ
ク液晶６が完全に充填された後、液晶表示パネルを徐冷
して、液晶注入口を封止樹脂により封口する。
【００１５】さてこのようにして作製した液晶表示パネ
ルのガラス基板１、３の表面に偏光板９をそれぞれその
吸収軸が互いに直交するように張り付ける。下側ガラス
基板３より光を入射し、上側ガラス基板１上方より観察
する。閾値電圧以下の印加電圧状態では、液晶分子は上
下の基板間で垂直またはわずかに傾斜した垂直配向状態
にある。このときリタデーションはほとんど０であるの
で、入射直線偏光は偏光状態を変化させることなく液晶
層中を伝幡するので、出射偏光板面で遮光状態が得られ
る。
ルのガラス基板１、３の表面に偏光板９をそれぞれその
吸収軸が互いに直交するように張り付ける。下側ガラス
基板３より光を入射し、上側ガラス基板１上方より観察
する。閾値電圧以下の印加電圧状態では、液晶分子は上
下の基板間で垂直またはわずかに傾斜した垂直配向状態
にある。このときリタデーションはほとんど０であるの
で、入射直線偏光は偏光状態を変化させることなく液晶
層中を伝幡するので、出射偏光板面で遮光状態が得られ
る。
【００１６】図２は本実施例の液晶表示パネルを１／６
４Dutyで駆動させたときのオン電圧での画素内の微視的
な配向状態を表した斜視図である。図２の１３は液晶分
子の分子長軸（ダイレクター）を表す。ガラス基板界面
でのダイレクターが異なる領域（ドメイン）１４、１
５、１６、１７が複数存在し、各ドメイン間ではダイレ
クターの方向が異なるために発生するディスクリネーシ
ョンライン１８が見られた。通常の液晶表示パネルでは
ポリイミド薄膜をラビングを施すために、画素内ではダ
イレクターの方向が同一である１つのドメインしか見ら
れない。本実施例の場合ではポリイミド薄膜にラビング
処理を施していないために、液晶分子はポリイミド薄膜
との分子間力により非晶質状態となって配向し、かつ傾
斜方向が規定されないために複数のドメインが発生した
ものと考えられる。各ドメイン内ではｄ／ｐの設定値に
応じて液晶分子は上下ガラス基板間で捻れた配向状態と
呈している。本実施例の場合、ｄ／ｐを０．２５に設定
しているので、液晶分子はそのダイレクター方向が上下
のガラス基板間で９０゜捻れて配向している。この場
合、入射光は液晶層の複屈折効果により楕円偏光状態で
出射する。
４Dutyで駆動させたときのオン電圧での画素内の微視的
な配向状態を表した斜視図である。図２の１３は液晶分
子の分子長軸（ダイレクター）を表す。ガラス基板界面
でのダイレクターが異なる領域（ドメイン）１４、１
５、１６、１７が複数存在し、各ドメイン間ではダイレ
クターの方向が異なるために発生するディスクリネーシ
ョンライン１８が見られた。通常の液晶表示パネルでは
ポリイミド薄膜をラビングを施すために、画素内ではダ
イレクターの方向が同一である１つのドメインしか見ら
れない。本実施例の場合ではポリイミド薄膜にラビング
処理を施していないために、液晶分子はポリイミド薄膜
との分子間力により非晶質状態となって配向し、かつ傾
斜方向が規定されないために複数のドメインが発生した
ものと考えられる。各ドメイン内ではｄ／ｐの設定値に
応じて液晶分子は上下ガラス基板間で捻れた配向状態と
呈している。本実施例の場合、ｄ／ｐを０．２５に設定
しているので、液晶分子はそのダイレクター方向が上下
のガラス基板間で９０゜捻れて配向している。この場
合、入射光は液晶層の複屈折効果により楕円偏光状態で
出射する。
【００１７】さて、この状態の液晶表示パネルを斜め方
向から眺めた場合、複数のドメインの発生によりリタデ
ーションの視野角方向での異方性がなくなる。従って透
過光強度の視野角依存がなくなり、結果的に視野角が拡
大することになる。
向から眺めた場合、複数のドメインの発生によりリタデ
ーションの視野角方向での異方性がなくなる。従って透
過光強度の視野角依存がなくなり、結果的に視野角が拡
大することになる。
【００１８】図３に本実施例の液晶表示パネルの印加電
圧−相対透過率特性（以下Ｖ−Ｔ特性と呼ぶ）２０を示
す。比較例としてＴＮ型のマルチドメイン方式（ワイ・
トコ、ティー・スギヤマ、ケー・カトー、ワイ・イイム
ラ、エス・コバヤシ：エスアイディー ９３ ダイジェ
スト、６２２頁、１９９３年；Y.Toko,T.Sugiyama,K.Ka
toh,Y.Iimura,S.Kobayashi:SID 93 DIGEST,PP.622,(199
3)）による液晶表示パネルのＶ−Ｔ特性２１を示す。本
実施例ではノーマリーブラック状態であり、閾値電圧以
下では十分な遮光状態が得られ、またＶ−Ｔ特性の急峻
性も得られている。他方、比較例においてはノーマリー
ホワイト状態であるが、閾値電圧以上ではディスクリネ
ーションラインの発生により光漏れが発生し、十分な遮
光状態が得られない。そのため急峻性も悪化している。
本実施例でも閾値電圧以上ではディスクリネーションラ
インが発生するが、ディスクリネーションラインにより
相対透過率が大きく変化することはない。
圧−相対透過率特性（以下Ｖ−Ｔ特性と呼ぶ）２０を示
す。比較例としてＴＮ型のマルチドメイン方式（ワイ・
トコ、ティー・スギヤマ、ケー・カトー、ワイ・イイム
ラ、エス・コバヤシ：エスアイディー ９３ ダイジェ
スト、６２２頁、１９９３年；Y.Toko,T.Sugiyama,K.Ka
toh,Y.Iimura,S.Kobayashi:SID 93 DIGEST,PP.622,(199
3)）による液晶表示パネルのＶ−Ｔ特性２１を示す。本
実施例ではノーマリーブラック状態であり、閾値電圧以
下では十分な遮光状態が得られ、またＶ−Ｔ特性の急峻
性も得られている。他方、比較例においてはノーマリー
ホワイト状態であるが、閾値電圧以上ではディスクリネ
ーションラインの発生により光漏れが発生し、十分な遮
光状態が得られない。そのため急峻性も悪化している。
本実施例でも閾値電圧以上ではディスクリネーションラ
インが発生するが、ディスクリネーションラインにより
相対透過率が大きく変化することはない。
【００１９】図４は正面視角での相対透過率が５０％に
なる中間調電圧での、本実施例の視野角２２と比較例の
視野角２３を測定したものである。それぞれコントラス
ト比が１０の領域を示したものである。本実施例では複
数のドメインの発生と急峻性の向上より比較例よりも視
野角が拡大していることが確認された。
なる中間調電圧での、本実施例の視野角２２と比較例の
視野角２３を測定したものである。それぞれコントラス
ト比が１０の領域を示したものである。本実施例では複
数のドメインの発生と急峻性の向上より比較例よりも視
野角が拡大していることが確認された。
【００２０】さらに、片側の偏光板９上に反射板１０を
設けて反射タイプの表示を行ったところ、１／６４Duty
のマルチプレックス駆動において、正面コントラスト比
３０：１以上、かつコントラスト比が１０：１以上を確
保する視野角が、上下左右それぞれ４０度以上の高コン
トラストかつ広視野角な表示が達成された。本構成では
光の複屈折効果により表示を行うので、リタデーション
が大きい方が急峻性が向上することになる。本実施例で
はリタデーション（△ｎ×ｄ）は０．９１２μmに設定
されている。リタデーションが１μm以上になると、液
晶層を伝幡する光の透過率が波長により異なるために着
色が発生し、また０．４５μm以下ではマルチプレック
ス駆動を行うに足る急峻性が得られず、表示上好ましく
ない。従って、リタデーションは０．４５μｍ＜Δｎ×
ｄ＜１μｍ の範囲が実用上好ましい。本構成をアクテ
ィブマトリックス型パネルに適用することも十分可能で
ある。またガラス基板の代わりにポリエーテルスルホン
等のプラスチック基板を用いることもできる。 （実施例２）実施例１と同様の方法でＩＴＯ付きの２枚
のプラスチック基板（例えばポリアリレート基板：帝人
株式会社製）の一方に水平配向作用を有するポリイミド
薄膜（例えばＲＮ−７７９：日産化学株式会社製）を、
他方の基板に垂直配向を有するシランカップリング（例
えばＯＤＳ−Ｅ：チッソ石油化学株式会社製）を塗布し
て、それぞれ１３０℃のホットプレート上で１０分間焼
成する。その後粒径が６μｍのスペーサを一方のプラス
チック基板上にその分布密度が１平方mm当り２００個程
度となるように分散させ、２枚のプラスチック基板をシ
ール剤にて貼合わせる。ｄ／ｐが ０．２５になるよう
に調整した正の誘電異方性（△ｎ＝０．１３４）を有す
るカイラルネマチック液晶をＮＩ点以上の温度で注入し
て、徐冷・封口し、プラスチック基板液晶表示パネルを
得る。次に上下のプラスチック基板の表面に偏光板をそ
の吸収軸が直交するように配置し、一方の基板側より光
を入射する。
設けて反射タイプの表示を行ったところ、１／６４Duty
のマルチプレックス駆動において、正面コントラスト比
３０：１以上、かつコントラスト比が１０：１以上を確
保する視野角が、上下左右それぞれ４０度以上の高コン
トラストかつ広視野角な表示が達成された。本構成では
光の複屈折効果により表示を行うので、リタデーション
が大きい方が急峻性が向上することになる。本実施例で
はリタデーション（△ｎ×ｄ）は０．９１２μmに設定
されている。リタデーションが１μm以上になると、液
晶層を伝幡する光の透過率が波長により異なるために着
色が発生し、また０．４５μm以下ではマルチプレック
ス駆動を行うに足る急峻性が得られず、表示上好ましく
ない。従って、リタデーションは０．４５μｍ＜Δｎ×
ｄ＜１μｍ の範囲が実用上好ましい。本構成をアクテ
ィブマトリックス型パネルに適用することも十分可能で
ある。またガラス基板の代わりにポリエーテルスルホン
等のプラスチック基板を用いることもできる。 （実施例２）実施例１と同様の方法でＩＴＯ付きの２枚
のプラスチック基板（例えばポリアリレート基板：帝人
株式会社製）の一方に水平配向作用を有するポリイミド
薄膜（例えばＲＮ−７７９：日産化学株式会社製）を、
他方の基板に垂直配向を有するシランカップリング（例
えばＯＤＳ−Ｅ：チッソ石油化学株式会社製）を塗布し
て、それぞれ１３０℃のホットプレート上で１０分間焼
成する。その後粒径が６μｍのスペーサを一方のプラス
チック基板上にその分布密度が１平方mm当り２００個程
度となるように分散させ、２枚のプラスチック基板をシ
ール剤にて貼合わせる。ｄ／ｐが ０．２５になるよう
に調整した正の誘電異方性（△ｎ＝０．１３４）を有す
るカイラルネマチック液晶をＮＩ点以上の温度で注入し
て、徐冷・封口し、プラスチック基板液晶表示パネルを
得る。次に上下のプラスチック基板の表面に偏光板をそ
の吸収軸が直交するように配置し、一方の基板側より光
を入射する。
【００２１】図５は本実施例における電圧無印加時での
画素内の液晶分子の配向状態を表した斜視図である。ダ
イレクター１３は上下の基板界面でそれぞれ垂直状態と
水平状態を呈し、基板間では連続的にかつ捻れた配向状
態になる。水平配向している液晶分子のダイレクター方
向が異なる領域（ドメイン）２４、２５、２６、２７が
存在し、各ドメイン間にはディスクリネーションライン
２８が発生する。この状態では各ドメイン内で複屈折効
果により直線偏光が楕円偏光状態となり出射側の偏光板
を透過する。
画素内の液晶分子の配向状態を表した斜視図である。ダ
イレクター１３は上下の基板界面でそれぞれ垂直状態と
水平状態を呈し、基板間では連続的にかつ捻れた配向状
態になる。水平配向している液晶分子のダイレクター方
向が異なる領域（ドメイン）２４、２５、２６、２７が
存在し、各ドメイン間にはディスクリネーションライン
２８が発生する。この状態では各ドメイン内で複屈折効
果により直線偏光が楕円偏光状態となり出射側の偏光板
を透過する。
【００２２】次に電圧印加により液晶分子のダイレクタ
ーが電界ベクトルに平行になるように変位する。閾値電
圧はｄ／ｐに依存し、ｄ／ｐの増大とともに閾値電圧は
上昇する傾向がある。
ーが電界ベクトルに平行になるように変位する。閾値電
圧はｄ／ｐに依存し、ｄ／ｐの増大とともに閾値電圧は
上昇する傾向がある。
【００２３】本実施例の構成の場合、閾値電圧以上での
リタデーションは実施例１で述べたＴＮ型のマルチドメ
イン方式の液晶パネルよりも小さくなる。従って同一の
印加電圧に対して、リタデーション値が小さい方が液晶
層を通過する光の偏光回転が少なく、直線偏光のまま伝
幡するので光漏れが少なくなり、高コントラスト表示が
可能となる。また複数のドメインの発生により広視野角
の効果も有する。また実施例１と同様、表示上リタデー
ションは０．４５μｍ＜Δｎ×ｄ＜１μｍが望ましく、
本実施例では、０．８０４に設定されている。
リタデーションは実施例１で述べたＴＮ型のマルチドメ
イン方式の液晶パネルよりも小さくなる。従って同一の
印加電圧に対して、リタデーション値が小さい方が液晶
層を通過する光の偏光回転が少なく、直線偏光のまま伝
幡するので光漏れが少なくなり、高コントラスト表示が
可能となる。また複数のドメインの発生により広視野角
の効果も有する。また実施例１と同様、表示上リタデー
ションは０．４５μｍ＜Δｎ×ｄ＜１μｍが望ましく、
本実施例では、０．８０４に設定されている。
【００２４】さらに、本実施例で一方の偏光板の表面に
反射板を設けて、反射型構成の液晶表示パネルとした場
合には、スペーサによる表示品位の低下はほとんど影響
なく、良好な表示品位を得ることが確認された。またラ
ビングを施す必要がないので、ラビングによる歩留りの
低下を防止することができ、製造工程の短縮にも大きな
効果がある。
反射板を設けて、反射型構成の液晶表示パネルとした場
合には、スペーサによる表示品位の低下はほとんど影響
なく、良好な表示品位を得ることが確認された。またラ
ビングを施す必要がないので、ラビングによる歩留りの
低下を防止することができ、製造工程の短縮にも大きな
効果がある。
【００２５】なお、本発明のプラスチック基板は、上記
実施例ではプラスチック基板としてポリアリレートを使
用したが、他の素材としてポリエーテルスルホン、ポリ
カーボネート等でもよい。
実施例ではプラスチック基板としてポリアリレートを使
用したが、他の素材としてポリエーテルスルホン、ポリ
カーボネート等でもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明の液晶表示パネルは、ラビング処理を行わずに作
製することが可能であり、液晶分子を捻れ垂直配向ある
いは捻れハイブリッド配向させることによる高コントラ
スト化と、マルチドメインによる広視野角化とを実現
し、製造工程の短縮と歩留まりの向上、更には表示品位
の向上に非常に大きな効果を有する。
本発明の液晶表示パネルは、ラビング処理を行わずに作
製することが可能であり、液晶分子を捻れ垂直配向ある
いは捻れハイブリッド配向させることによる高コントラ
スト化と、マルチドメインによる広視野角化とを実現
し、製造工程の短縮と歩留まりの向上、更には表示品位
の向上に非常に大きな効果を有する。
【図１】本発明の実施例１の液晶表示パネルの断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の実施例１の画素内の微視的な配向状態
を示した斜視図である。
を示した斜視図である。
【図３】本発明の実施例１のＶ−Ｔ特性を示したグラフ
である。
である。
【図４】本発明の実施例１における視野角特性を表した
図である。
図である。
【図５】本発明の実施例２の画素内の微視的な配向状態
を示した斜視図である。
を示した斜視図である。
【図６】ＴＮ型液晶表示パネルの電圧印加状態での斜視
図である。
図である。
１ 上側ガラス基板 ２ セグメント電極 ３ 下側ガラス基板 ４ コモン電極 ５ ポリイミド薄膜 ６ カイラルネマチック液晶層 ７ スペーサ ８ シール材 ９ 偏光板 １０ 反射板
Claims (6)
- 【請求項１】 一対の基板間に液晶層を挟持してなる液
晶表示パネルにおいて、前記液晶層が負の誘電異方性を
有するカイラルネマチック相であり、前記カイラルネマ
チック相の自発螺旋軸が前記基板の面に対して実質上垂
直であり、閾値電圧より小さい電圧印加状態または電圧
無印加状態では、前記液晶層の液晶分子は分子長軸が前
記基板の界面に対して垂直または傾斜垂直した配向状態
を呈し、前記閾値電圧以上の電圧印加状態では、前記液
晶分子の分子長軸の傾斜方向の異なる領域が複数発生す
ることを特徴とする液晶表示パネル。 - 【請求項２】 一対の基板間に液晶層を挟持してなる液
晶表示パネルにおいて、前記液晶層が正の誘電異方性を
有するカイラルネマチック相であり、前記液晶層の液晶
分子の分子長軸が、一方の前記基板の界面に対して水平
または数度のプレチルト角を持って、微視的には一様な
方向に前記液晶分子長軸が配向した領域が複数存在し、
かつ対向する他方の基板の界面に対して前記液晶分子長
軸が垂直または傾斜垂直配向し、前記一対の基板間では
前記液晶分子は捻れ配向状態を呈し、前記領域間では前
記液晶分子長軸の方向が異なって存在し、前記基板界面
近傍と前記液晶層中に複数のディスクリネーションライ
ンを有することを特徴とする液晶表示パネル。 - 【請求項３】 カイラルネマチック相の自発螺旋ピッチ
（ｐ）と前記液晶層の層間距離（ｄ）が ０＜ｄ／ｐ＜
０．５ の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は
２記載の液晶表示パネル。 - 【請求項４】 液晶分子の屈折率異方性（Δｎ）と前記
液晶層厚み（ｄ）との積が ０．４５μｍ＜Δｎ×ｄ＜
１μｍ であることを特徴とする請求項１、２、又は３
記載の液晶表示パネル。 - 【請求項５】 一方の基板の前記液晶層と接する面とは
反対側の面に、第１の偏光板と反射板が設けられ、かつ
他方の基板の前記液晶層と接する面とは反対側の面に第
２の偏光板が設けられ、それら第１と第２の偏光板は、
それらの吸収軸が直交するように配置されていることを
特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の液晶表示パネ
ル。 - 【請求項６】 一対の基板の少なくとも一方がプラスチ
ック基板であることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
か記載の液晶表示パネル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22767493A JP3026901B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 液晶表示パネル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22767493A JP3026901B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 液晶表示パネル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0784260A true JPH0784260A (ja) | 1995-03-31 |
| JP3026901B2 JP3026901B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=16864559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22767493A Expired - Fee Related JP3026901B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 液晶表示パネル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3026901B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07191320A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Nec Corp | 液晶表示装置 |
| US5959707A (en) * | 1995-04-24 | 1999-09-28 | Nec Corporation | Liquid crystal display having domains with different tilted-up directions as well as domains with different twist directions of lc molecules |
| US6067141A (en) * | 1997-12-26 | 2000-05-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device with reduced viewing angle dependency |
| JP2002040428A (ja) * | 1999-09-28 | 2002-02-06 | Stanley Electric Co Ltd | 液晶表示装置 |
| KR100534495B1 (ko) * | 1997-11-18 | 2006-03-23 | 산요덴키가부시키가이샤 | 액정표시장치 |
-
1993
- 1993-09-14 JP JP22767493A patent/JP3026901B2/ja not_active Expired - Fee Related
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