JP2001281665A - 液晶表示装置、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプレイ配向からベンド配向への転移が迅速
かつ確実に行われ、またはスプレイ配向からベンド配向
への転移を必要とせず、しかも高速な応答性を有する液
晶表示装置を得る。 【解決手段】 透明基板３３・３６には、それぞれ透明
画素電極３１と配向膜３２、または対向電極３４と配向
膜３５が形成されている。配向膜３２・３５は、液晶セ
ル３８に所定の電圧が印加されたときにベンド配向を形
成するように、互いに平行かつ同一な方向に配向処理が
施されるとともに、それぞれの上に、各画素ごとに少な
くとも１つの密度で高プレチルト角領域３２ｈ・３５ｈ
が形成されている。液晶セル３８に所定の電圧を印加す
ると、まず高プレチルト角領域３２ｈ・３５ｈで転移の
核が発生し、これを契機に転移領域が拡大成長し、スプ
レイ配向からベンド配向への転移が迅速かつ確実に行わ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータの表
示装置やテレビ受像器などに適用される液晶表示装置、
およびその製造方法に関し、特に、高速な応答性と、広
視野角特性を有する液晶表示装置、およびその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置としては、ネマティ
ック液晶を用いたツイステッドネマティック（ＴＮ）モ
ードの液晶表示装置が実用化されている。しかし、この
液晶表示装置は、応答速度が遅いという欠点を有してい
る。また、画像が適正に視認できる視野角が狭く、斜め
方向からみたときに、輝度やコントラストの低下、およ
び中間調での輝度反転を生じるという欠点を有してい
る。したがって、高速な動画の表示や、斜め方向からで
も良好な視認が必要とされる表示装置に適用することは
困難である。

【０００３】また、光の散乱を利用する高分子分散型液
晶表示モードの液晶表示装置も知られている。この液晶
表示装置は、偏光板を必要としないために、高輝度な画
像を表示できるという長所を有している。しかし、応答
速度は、上記ＴＮモードの液晶表示装置と同じく遅い。
また、視野角は、ある程度広いものの、原理的に、ＴＮ
モードの液晶表示装置のように位相補償層によって視野
角を制御できないという欠点を有している。

【０００４】さらに、応答が速く、視野角も広い強誘電
性液晶（ＦＬＣ）または反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）な
どの表示モードの液晶表示装置もあるが、これらは、耐
ショック性や温度特性が劣るという大きな欠点があり、
広く実用化されるまでには至っていない。

【０００５】そこで、例えば日本国特開平７−８４２５
４に開示されているように、応答速度が極めて速く、視
野角も比較的広い、光学補償ベンド（ＯＣＢ）モードの
液晶表示装置が提案されている。

【０００６】このＯＣＢモードの液晶表示装置は、例え
ば図１０に示すように、液晶１２が封入されて液晶セル
１１を構成する一対の透明基板１３・１４に、画素電極
１５、対向電極１６、および配向膜１７・１８が形成さ
れて構成されている。

【０００７】上記配向膜１７・１８は、画素電極１５と
対向電極１６との間に所定の電圧を印加することによ
り、同図に示すように、この配向膜１７・１８付近の液
晶分子１２ａ・１２ｂが対称に傾斜したベンド配向が形
成されるように配向処理されている。より具体的には、
配向膜１７・１８の表面には、プレチルト角が数度〜１
０°程度になるように、互いに平行かつ同一な方向にラ
ビングが施されている。なお、条件によっては、上記ベ
ンド配向は、透明基板１３・１４の中央付近で、ねじれ
を含んでいることもある。

【０００８】上記液晶セル１１の両面側には、偏光板１
９・２０が設けられている。透明基板１４と偏光板２０
との間には、液晶１２の配向を光学的に補償する位相補
償層２１が設けられている。

【０００９】上記のようにベンド配向が形成されている
と、画素電極１５と対向電極１６との間に印加された駆
動電圧の変化に対する液晶分子の変化が速いので、応答
速度の高速化が得られる。この高速化は、特に輝度の差
が小さいような中間調の間の変化においても得られる。
また、ベンド配向の対称性は、同図のＸ−Ｚ軸を含む平
面内（表示画面の左右方向）の視野角を拡大（例えば±
５０°程度）させる。一方、位相補償層２１は、Ｙ−Ｚ
軸を含む平面内（表示画面の上下方向）の視野角を拡大
（例えば±４０°程度）させる。位相補償層２１は、ま
た、駆動電圧の低減にも寄与する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｏ
ＣＢモードの液晶表示装置は、画像の表示を開始する前
に、上記ベンド配向が形成されなければならないという
厄介な問題を有している。なぜならば、上記のように配
向膜１７・１８の表面に配向処理が施されていても、画
素電極１５と対向電極１６との間に電圧が印加されてい
ないときには、ベンド配向は形成されず、図１１に示す
ように、液晶分子が扇状に広がったスプレイ配向Ｐが形
成されている。そこで、電源投入時などに高い電気エネ
ルギの印加によりスプレイ配向Ｐがベンド配向Ｑに確実
に転移させられなければならない。このスプレイ配向Ｐ
からベンド配向Ｑへの転移は、画素電極１５と対向電極
１６との間に例えば１０〜３０Ｖの高い電圧を印加すれ
ば比較的迅速に起こるが、駆動ＩＣに過大な負荷をかけ
ないような数Ｖの低い電圧では、数十分以上かかり、場
合によっては１時間以上かかっても転移しないことがあ
る。これでは、ＯＣＢモードの液晶表示装置の実用化は
困難である。

【００１１】上記のような問題点を回避するために、日
本国特開平９−９６７９０号公報では、ＴＮモードと同
じく液晶分子がねじれた配向状態と、液晶分子がＯＣＢ
モードに類似した、基板の法線方向に立ち上がった配向
状態とを組み合わせる技術が提案されている。この技術
は、ベンド配向が形成される必要がないようにして、上
記のような問題を回避するとともに、ベンド配向に類似
した配向状態を形成して、応答速度をＴＮモードよりも
高速にすることを図るものである。しかしながら、実際
には、上記のようにベンド配向に類似した配向状態を形
成しても、必ずしも、高速な応答速度を得ることはでき
ない。

【００１２】本発明は、上記の点に鑑み、スプレイ配向
からベンド配向への転移が、迅速、かつ確実に行われ、
またはスプレイ配向からベンド配向への転移を必要とせ
ず、しかも、高速な応答性を有する液晶表示装置、およ
びその製造方法の提供を目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、画素電極と、
対向電極と、これらの電極の間に設けられた液晶とを有
し、上記画素電極および対向電極のそれぞれの表面が、
その表面付近の液晶分子に所定のプレチルト角を与える
ように配向処理され、上記液晶にベンド配向を形成させ
ることにより、光の透過率を変化させて表示を行う液晶
表示装置において、上記画素電極または対向電極の少な
くとも一方の表面に、その周囲よりも大きなプレチルト
角を液晶分子に与えるような高プレチルト角領域が形成
されていることを特徴としている。

【００１４】このような高プレチルト角領域の液晶分子
は、比較的立った状態になっているため、画素電極と対
向電極との間に電圧が印加されたときに、スプレイ配向
からベンド配向への転移の核となり、これを契機に転移
領域が拡大成長するため、すべての領域で、上記転移が
短時間で、かつ確実に行われる。しかも、その転移に要
する電気エネルギは低くてよいため、駆動回路に過大な
負荷をかけることがない。

【００１５】なお、本発明者等は、上記発明の完成に至
るにあたって、上記配向状態の転移を短時間に、かつ確
実に起こさせるべく、その転移のメカニズムの解明を試
みた。その結果、上記転移は、電圧の印加を開始した直
後は、その間に液晶が設けられる透明基板の間隙を一定
に保持するために両者間に散布配置されたスペーサの近
傍で発生しやすいことを見出した。これは、スペーサの
表面の物性や形状の影響を受けて、スペーサの近傍の液
晶分子の配向は不規則になりがちであり、チルト角が周
囲より高いものもあるからであると考えられるに至っ
た。そのような液晶分子が引き金となって、その部分の
スプレイ配向からベンド配向への転移が引き起こされる
と考えられる。

【００１６】しかし上記転移は偶然的なものであり、全
てのスペーサの近傍から発生するわけではなく、また、
スペーサは移動することもあり、必ずしも全ての画素上
にあるとは限らないため、確実ではない。特に、液晶表
示装置は非常に多くの画素を有しているために、その一
部の画素でも上記転移が行われないと、適正に画像を表
示することができない。

【００１７】そこで、本発明者等は、短時間で、かつ確
実に転移を行わせるために、上記のように高プレチルト
角領域を設けることを考え出した。

【００１８】上記のような高プレチルト角領域は、例え
ば大きなプレチルト角を液晶分子に与える配向膜材料
を、相分離や印刷などにより、部分的に設けたり、ま
た、電極上に小さな突起を設けたりすることにより、形
成することができる。

【００１９】また、本発明は、画素電極と、対向電極
と、これらの電極の間に設けられた液晶と、位相補償層
とを有し、上記液晶にベンド配向を形成させることによ
り、光の透過率を変化させて表示を行う液晶表示装置に
おいて、前記液晶が、カイラル剤を含むことを特徴とし
ている。

【００２０】このように液晶がカイラル剤を含むことに
よっても、上記転移は容易に行われるようになる。さら
に、高プレチルト角領域とカイラル剤とを併用すれば、
一層転移が起きやすくなる。

【００２１】また、本発明は、画素電極が形成された第
１の基板と、対向電極が形成され、上記第１の基板に対
向して配置された第２の基板と、上記第１の基板と第２
の基板との間に設けられた液晶と、上記第１の基板、お
よび第２の基板の外側に配置され、偏光軸が互いに直交
する、または平行な第１の偏光素子、および第２の偏光
素子と、上記画素電極と上記対向電極との間に駆動電圧
を印加する駆動回路とを有する液晶表示装置において、
上記液晶中の液晶分子のねじれ角が１６０°以上２００
°以下であり、上記駆動回路は、液晶表示装置の駆動電
圧−透過率特性における透過率の極大値または極小値を
与える最も高い電圧よりも高い駆動電圧を、上記画素電
極と上記対向電極との間に印加するように構成されてい
ることを特徴としている。

【００２２】これにより、ベンド配向を形成せずに、ベ
ンド配向が形成された場合と同様の高速な応答性を有す
る液晶表示装置を得ることができる。すなわち、このよ
うな液晶表示装置では、液晶分子がねじれた状態を保っ
ているため、上記のようなスプレイ配向からベンド配向
への転移のような不連続な相転移は必要とされず、しか
も、上記のような駆動電圧が印加されることによって、
液晶分子がベンド配向に類似した配向状態になる。この
ため、例えば液晶表示装置の電源をオンにした直後から
画像の表示が可能となるうえ、高速な応答性が得られ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）スプレイ配向か
らベンド配向への転移が速やかに行われるＯＣＢモード
の液晶表示装置の例を説明する。

【００２４】液晶表示装置を構成する液晶セル３８は、
図１に示すように、それぞれガラスから成る透明基板３
３と、透明基板３６との間に、誘電異方性が正のネマテ
ィック液晶である液晶３７（メルク社製ＺＬＩ−４７９
２）が封入されて構成されている。上記透明基板３３に
は、透明画素電極３１、および配向膜３２が形成されて
いる一方、透明基板３６には、対向電極３４、および配
向膜３５が形成されている。上記透明基板３３と透明基
板３６との間隔は、両者間に直径が約６μｍの球状のス
ペーサ５１を介在させることにより、一定に保たれるよ
うになっている。上記液晶セル３８の両側には、偏光板
３９・４０が設けられている。また、透明基板３６と偏
光板４０との間には、位相補償板４３が設けられてい
る。

【００２５】上記透明画素電極３１は、例えば縦が１０
０μｍ、横が３００μｍの長方形状に形成され、実際に
はこれが複数配置されてビットマップ画像を表示し得る
ようになっているが、図１では、３つの画素のみが描か
れている。

【００２６】また、配向膜３２・３５は、それぞれの上
に、各画素ごとに少なくとも１つの密度で高プレチルト
角領域３２ｈ・３５ｈが形成されるとともに、互いに平
行かつ同一な方向に配向処理が施されている。これによ
り、液晶セル３８に電圧が印加されていないときに、液
晶分子がスプレイ配向を形成する一方、所定の電圧が印
加されているときに、ベンド配向を形成するようになっ
ている。

【００２７】上記配向膜３２・３５は、例えば以下のよ
うにして形成、配向処理されている。

【００２８】（１）日産化学工業（株）製の、ポリアミ
ック酸タイプの約５°の低プレチルト角を液晶分子に付
与するポリイミド配向膜材料ＳＥ−７４９２に、日本合
成ゴム（株）製の、プレイミドタイプの約１５の高プレ
チルト角を液晶分子に付与するポリイミド配向膜材料Ｊ
ＡＬＳ−２４６を１０％混ぜ、透明画素電極３１、およ
び対向電極３４に塗布し、乾燥後、焼成して、配向膜３
２・３５を形成する。上記乾燥過程で、２つの配向膜材
料は相分離し、高プレチルト角領域３２ｈ・３５ｈが形
成される。

【００２９】（２）配向膜３２・３５の表面を全面にわ
たって、例えばレーヨンのラビングクロスでラビングす
ることにより、上記プレチルト角が得られるように配向
処理する。

【００３０】上記のようにして形成された高プレチルト
角領域３２ｈ・３５ｈを有する液晶セル３８に、駆動回
路４１によって、８Ｖの電圧を１０秒間印加したとこ
ろ、近傍のスペーサ５１の有無に係らず、全ての画素
で、スプレイ配向からベンド配向またはねじれ配向を含
んだベンド配向（以下、単に「ベンド配向」と略称す
る。）への転移が起きた。また、同様の電圧印加を繰り
返しても、上記転移は再現性よく起きた。

【００３１】このようにスムースに転移が起きたのは、
まず、高プレチルト角領域３２ｈ・３５ｈで転移の核が
発生し、これを契機に転移領域が拡大成長したたためで
ある。

【００３２】（実施の形態２）上記実施の形態１の約１
５°の高プレチルト角のポリイミド配向膜材料に代え
て、同じく日本合成ゴム（株）製のプレイミドタイプの
約７０°の高プレチルト角のポリイミド配向膜材料ＪＡ
ＬＳ−２０４を用い、同様に高プレチルト角領域３２ｈ
・３５ｈを有する液晶セル３８を作製し、５Ｖの電圧を
２秒間印加したところ、やはり、確実に転移が起きた。

【００３３】また、９０°近くの、殆ど垂直配向を形成
する配向膜材料を少量混合したら、さらに低電圧で容易
に転移が起きた。

【００３４】（実施の形態３）上記実施の形態２と同様
の高プレチルト角領域３２ｈ・３５ｈを形成する他の方
法を説明する。

【００３５】（１）まず、日本合成ゴム（株）製のプレ
イミドタイプの約５°の低プレチルト角ポリイミド配向
膜材料ＪＡＬＳ−２１２を透明画素電極３１、および対
向電極３４に塗布し、乾燥後、焼成して、配向膜３２・
３５を形成する。

【００３６】（２）上記配向膜３２・３５の各透明画素
電極３１に対応する部分の上に、日本合成ゴム（株）製
のプレイミドタイプの約７０°の高プレチルト角ポリイ
ミド配向膜材料ＪＡＬＳ−２０４を、直径が約１０μ
ｍ、ピッチが約１００μｍで印刷し、乾燥後、焼成し
て、高プレチルト角領域３２ｈ・３５ｈを形成する。

【００３７】（３）実施の形態１の（２）と同様に配向
処理する。

【００３８】上記のようにして形成された高プレチルト
角領域３２ｈ・３５ｈを有する液晶セル３８に、５Ｖの
電圧を１秒間印加したところ、やはり、確実に転移が起
きた。

【００３９】なお、上記実施の形態１〜３において、高
プレチルト角配向膜材料の混合割合や、高プレチルト角
領域３２ｈ・３５ｈの直径は、上記のものに限らず、転
移に要する電圧、時間、使用する液晶材料などに応じて
選択すればよい。ただし、各画素ごとに少なくとも１つ
は形成される必要がある。また、高プレチルト角、およ
びこれと低プレチルト角との差は、それぞれ大きい方
が、より転移が起きやすい。それゆえ、例えば前者が、
１５〜９０°より好ましくは７０〜９０°、後者が１０
°以上に設定することが好ましいが、これに限らず、上
記のような条件に応じて選択すればよい。

【００４０】（実施の形態４）スプレイ配向からベンド
配向への転移が速やかに行われる液晶表示装置の他の例
を説明する。なお、以下の実施の形態において、前記実
施の形態１等と同様の構成要素については、対応する番
号を付して、説明を省略する。

【００４１】図２に示すように、各透明画素電極３１の
上には、それぞれ１つずつ、アクリル系感光性ポリマー
から成る、高さ（および横断面の１辺）が４μｍの４角
柱状の突起５２が形成されている。なお、同図では、高
さが誇張されて描かれている。このような突起５２は、
例えばこれに対応したマスクを用いた露光と、現像とに
より、容易に形成することができる。各透明画素電極３
１、および突起５２の表面には、通常の配向膜と同様
に、低プレチルト角配向膜材料の塗布、乾燥、焼成、お
よび配向処理により、配向膜３２が形成されている。

【００４２】上記のような突起５２が形成された液晶セ
ル３８に、３Ｖの電圧を１秒間印加したところ、やは
り、すべての透明画素電極３１上で確実に転移が起き
た。

【００４３】これは、突起５２付近の液晶分子が、突起
５２の表面に沿って、比較的立った状態になっているた
め、これが核となって、転移領域が拡大成長したたため
であると考えられる。

【００４４】なお、突起５２の形状や、サイズ、材質、
形成方法は、上記に限らず、各透明画素電極３１の上に
少なくとも１つ形成されていればよい。例えば形状は、
円柱、円錐、球状、角錐、角柱などでもよく、高さは、
スペーサ５１よりも高くなければよい。また、スペーサ
５１の直径と等しくして、スペーサ５１を省くこともで
きる。

【００４５】（実施の形態５）カイラル剤が液晶３７に
添加されることにより、スプレイ配向からベンド配向へ
の転移が速やかに行われる液晶表示装置の例を説明す
る。

【００４６】図３に示すように、以下の点を除き、前記
実施の形態１の液晶表示装置と同様の構成を有する１１
個の液晶表示装置Ａ１〜Ａ１１を作製した。

【００４７】（ａ）配向膜３２・３５に、高プレチルト
角領域３２ｈ・３５ｈが形成されていない。

【００４８】（ｂ）配向膜３２・３５として、日本合成
ゴム（株）製のプレイミドタイプの約５°のプレチルト
角のポリイミド配向膜材料ＪＡＬＳ−２１２が用いられ
ている。

【００４９】（ｃ）スペーサ５１は、透明画素電極３１
のない位置に配置されている。

【００５０】（ｄ）液晶３７は、下記（表１）に示すよ
うなカイラルピッチとなるように、左旋回カイラル剤と
してのコレステリールノナノエートが、誘電異方性が正
のネマティック液晶に添加されて、調製されている。

【表１】

【００５１】上記各液晶表示装置Ａ１〜Ａ１１に、周波
数が３０Ｈｚで、最高電圧が３Ｖの矩形波電圧を印加
し、配向の転移状況、および画素全面で均一なベンド配
向に転移するのに要した時間を観察した。その観察結果
を上記（表１）に示す。

【００５２】（表１）に示すように、７μｍ≦カイラル
ピッチ≦４０μｍの液晶表示装置Ａ２〜Ａ５では、画素
全面で瞬間的に透過率が変化し、配向欠陥は発生しなか
った。すなわち、スプレイ配向からベンド配向へスムー
スな転移が起きたと考えられる。

【００５３】また、カイラルピッチ＝５μｍ、または６
０μｍ≦カイラルピッチ≦１００μｍの液晶表示装置Ａ
１・Ａ６〜Ａ８では、配向転移が局所的に発生し、かな
り短時間に画素全面に拡大した。すなわち、比較的小さ
い値の電気エネルギで画素全面で転移が起きた。

【００５４】しかし、１２０μｍ≦カイラルピッチ≦∞
の液晶表示装置Ａ９〜Ａ１１では、配向転移が局所的に
発生した後、１〜１０分と長い時間印加しつづけて、よ
うやく画素全面で転移が生じた。すなわち、画素全面で
転移させるのに大きな値の電気エネルギが必要とされ
た。

【００５５】したがって、カイラルピッチが５〜１００
μｍ、好ましくは７〜４０μｍになるように、カイラル
剤が液晶３７に添加されて、液晶３７にねじれ配向成分
を持たせることにより、スプレイ配向からベンド配向へ
の転移に要する電気エネルギを低減し、容易、かつ確実
に転移を行わせることができる。

【００５６】（実施の形態６）カイラル剤が、前記実施
の形態２の液晶表示装置の液晶３７に添加された例を説
明する。

【００５７】すなわち、液晶３７には、カイラルピッチ
が５０μｍとなるように、左旋回カイラル剤のコレステ
リールノナノエートが添加されている。実施の形態２と
同じく高プレチルト角領域３２ｈ・３５ｈを有する液晶
セル３８は、透明基板３３・３６間に上記液晶３７が注
入され、封止されて構成されている。ただし、スペーサ
５１は、透明画素電極３１のない位置に配置されてい
る。

【００５８】上記のような液晶セル３８を有する液晶表
示装置に、周波数が３０Ｈｚで、最高電圧が３Ｖの矩形
波電圧を印加し、配向の転移状況、および画素全面で均
一なベンド配向に転移するのに要した時間を観察した。

【００５９】すると、まず、高プレチルト角領域３２ｈ
・３５ｈの部分に配向転移が発生し、１秒以内のかなり
短時間に画素全面に拡大した。すなわち、比較的小さい
値の電気エネルギで画素全面で均一に転移が起きた。

【００６０】すなわち、高プレチルト角領域３２ｈ・３
５ｈで転移の核が発生し、これが契機になるとともに、
カイラル剤が液晶３７に添加されることによって、スプ
レイ配向からベンド配向への転移が容易になるので、速
やかに転移が行われたと考えられる。

【００６１】なお、カイラル剤が、前記実施の形態１ま
たは３の液晶表示装置の液晶３７に添加されても、同様
の効果が得られる。

【００６２】また、実施の形態３で示したように、高プ
レチルト角等は種々の選択が可能である。

【００６３】また、上記実施の形態５、６では、観察を
容易にするために、スペーサ５１が、透明画素電極３１
のない位置に配置されたが、透明画素電極３１の位置に
配置されるようにしてもよい。

【００６４】（実施の形態７）上記ＯＣＢモードのよう
に配向状態の転移が必要とされない液晶表示装置の例を
説明する。この液晶表示装置は、ＯＣＢモードではない
が、類似した配向状態、およびメカニズムによって、Ｏ
ＣＢモードと同様の高速な応答性が得られるものであ
る。

【００６５】図４に示すように、この液晶表示装置の機
械的な構造は、前記実施の形態５（図３）の液晶表示装
置と類似しているが、図５に示すように、配向膜３２・
３５の配向方向、すなわち液晶分子のねじれ角ωが１８
０°である点が異なる。

【００６６】この液晶表示装置は、次のようにして作製
される。

【００６７】（１）それぞれ透明画素電極３１、または
対向電極３４が形成されたガラスから成る２枚の透明基
板３３・３６に、日産化学工業製のポリアミック酸タイ
プのポリイミド配向膜塗料ＲＮ−４７４をスピンコート
法にて塗布し、１８０℃の恒温槽中で、１時間硬化させ
て、配向膜３２・３５を形成する。

【００６８】（２）各配向膜３２・３５に、レーヨンの
ラビング布を用いて図５に示す方向にラビングすること
により、ねじれ角ωが１８０°になるように配向処理を
施す。

【００６９】（３）透明基板３３・３６を、その間に、
その間隔が６μｍとなるように積水ファインケミカル
（株）製のスペーサ５１を介在させて、三井東圧化学
（株）製のシール樹脂であるストラクトボンド３５２Ａ
により貼り合わせ、液晶セル３８を作製する。

【００７０】（４）カイラルピッチが１２μｍになるよ
うに、左旋回カイラル剤としてのコレステリルノナノエ
ートを、メルク社製の正のネマティック液晶ＺＬＩ−２
４１１（ＮＩ点＝６５度、Δｎ＝０．１４０）に添加し
て、液晶３７を調製する。

【００７１】（５）上記液晶３７を、真空注入法によ
り、透明基板３３・３６の間隙に注入し、封止する。

【００７２】（６）偏光板３９・４０、および位相差が
５０ｎｍの２軸性位相差フィルムである位相補償板４３
を、図５に示す向きで、液晶セル３８に貼り合わせて、
液晶表示装置を形成する。

【００７３】図６は、上記のようにして形成された液晶
表示装置に、定法に従い、周波数が３０Ｈｚの矩形波を
印加して、電圧−透過率特性を測定した結果を示す。同
図から、液晶分子の配向の変化は連続的であり、確実
に、かつスムーズに、ベンド配向と同様の配向状態が得
られることが確認される。

【００７４】また、印加電圧が１．８〜６Ｖの範囲で表
示を行う場合のコントラスト比は２３０：１であった。

【００７５】また、下記（表２）は、印加電圧をＶ１か
らＶ２に変化させたときと、Ｖ２からＶ１に変化させた
ときとの応答時間の合計を示す。同表より、階調間駆
動、すなわち輝度の差が小さいような中間調の間の変化
において、高速な応答性が得られることが確認された。

【表２】

【００７６】この液晶表示装置の動作状態は以下のよう
である。

【００７７】電圧が印加されていない状態では、液晶分
子のねじれ角ωが１８０°になるように、配向膜３２・
３５が配向処理されているので、液晶分子は、ＳＴＮ
（Super Twisted Nematic ）モードと同じ配向状態を有
している。

【００７８】一方、図６に示すように、透過率が極大値
となる１．８Ｖ以上の電圧が印加されることにより、液
晶分子は、ＯＣＢモードに類似した配向状態になる。こ
のために、上記のように高速な応答性が得られる。

【００７９】しかも、上記のような電圧が印加された場
合でも、液晶分子は、ねじれた状態を保っているため、
ＯＣＢモードのようにスプレイ配向からベンド配向への
転移のような不連続な相転移を生じない。したがって、
電圧の印加を開始した直後から、画像の表示が可能とな
る。

【００８０】なお、この液晶表示装置では、上記のよう
に液晶分子がねじれた配向状態となっているので、図５
に示すように、偏光板３９・４０を、その偏光軸が直交
するように（クロスニコル）配置せず、平行になるよう
に（パラニコル）配置することもできる。この場合に
は、ノーマリブラック、すなわち印加電圧が低いほど輝
度が低くなる表示が行われる。ただし、偏光軸が直交す
る場合と平行に成る場合とでは、適正な位相補償板４３
の位相差の値は異なるので、それぞれの配置に適した位
相差を選択する必要がある。

【００８１】（実施の形態８）上記実施の形態７と同様
の構成で、主として液晶分子のねじれ角ωが異なる液晶
表示装置の例を説明する。

【００８２】詳しくは、以下の点を除き、前記実施の形
態７の液晶表示装置と同様の構成を有する７個の液晶表
示装置Ｂ１〜Ｂ７を作製した。

【００８３】（ａ）液晶３７に、メルク社製の正のネマ
ティック液晶ＺＬＩ−２２９３（ＮＩ点＝８５度、Δｎ
＝０．１４０）が用いられるとともに、カイラルピッチ
が１０μｍとなるように、左旋回カイラル剤としてのコ
レステリールノナノエートが、添加されている。

【００８４】（ｂ）液晶層の厚さは５μｍに設定されて
いる。

【００８５】（ｃ）実施の形態７の位相補償板４３が設
けられていない。

【００８６】（ｄ）ねじれ角ωは、下記（表３）に示す
ように設定されている。

【表３】

【００８７】図７は、室温での各液晶表示装置Ｂ１〜Ｂ
７の電圧−透過率特性を示す。

【００８８】また、上記の各液晶表示装置Ｂ１〜Ｂ７の
応答性について、以下の実験を行った。具体的には、下
記（表４）に示すように、各液晶表示装置Ｂ１〜Ｂ７に
対応させて、印加電圧Ｖ１、およびＶ２を設定し、それ
ぞれ対応するＶ１からＶ２に変化させたときと、各Ｖ２
からＶ１に変化させたときとの応答時間を測定し、これ
ら２つの応答時間を合計した。その結果を上記（表３）
に併せて示す。

【表４】

【００８９】（表３）から明らかなように、１６０°〜
２００°のねじれ角ωの範囲で、それぞれ透過率が極大
値となる電圧以上の電圧を印加することにより、高速な
応答性が得られる。この範囲では、液晶分子の動きが電
圧の印加によって発生するバックフローに妨げられる程
度が少なく、ＯＣＢモードと同等の高速応答特性が得ら
れる。

【００９０】なお、本実施の形態では、位相補償板４３
が設けられていないが、各液晶表示装置に適した位相補
償板４３を貼り合わせることにより、より高コントラス
トな画像が表示されるようにできる。

【００９１】また、正面輝度特性に関しては、電圧無印
加時の液晶セル３８の位相差Δｎｄを最適化することに
より調整が可能である。

【００９２】また、液晶３７のカイラルピッチは、液晶
３７の層厚の２倍としたが、１倍〜３倍が適当である。
なぜならば、カイラルピッチが上記層厚よりも小さい場
合には、捻れ角ωが所望の値よりも１８０度大きくなっ
てしまう一方、上記層厚の３倍よりも大きい場合には、
配向状態が不安定になることがあるからである。

【００９３】（実施の形態９）ねじれ角ωを１０°に設
定することにより、スプレイ配向とベンド配向との間の
転移が、連続的かつ可逆的に行われるＯＣＢモードの液
晶表示装置の例を説明する。

【００９４】この液晶表示装置は、前記実施の形態５と
同様にＯＣＢモードの液晶表示装置であるが、配向膜３
２・３５の配向方向、すなわち液晶分子のねじれ角ω
が、図８に示すように、１０°である点が異なる。

【００９５】この液晶表示装置は、以下の点を除き、前
記実施の形態７と同じ方法により作製される。

【００９６】（ａ）配向膜３２・３５として、日本合成
ゴム（株）製のプレイミドタイプのポリイミド配向膜塗
料ＡＬ−５０６２が用いられている。

【００９７】（ｂ）各配向膜３２・３５に、図８に示す
方向にラビングされることにより、ねじれ角ωが１０°
になるように配向処理が施されている。

【００９８】（ｃ）透明基板３３・３６が、その間隔が
７μｍになるように貼り合わされている。

【００９９】（ｄ）液晶３７に、カイラル剤を含まない
チッソ（株）製の正のネマティック液晶ＬＩＸＯＮ−５
０５２（ＮＩ点＝１０４度、Δｎ＝０．１０２）が用い
られている。

【０１００】（ｅ）１軸性フィルムと２軸性フィルムと
が貼り合わされた、正面位相差が４５ｎｍの位相補償板
４３が、図８に示すように、貼り合わされている。

【０１０１】図９は、上記のようにして形成された液晶
表示装置に、定法に従い、周波数が３０Ｈｚの矩形波を
印加して、電圧−透過率特性を測定した結果を示す。電
圧無印加状態では液晶分子はスプレイ配向を示している
が、約２．３Ｖ付近でベンド配向に転移した。この時の
液晶配向の変化は連続的かつ可逆的であり、確実に、か
つスムーズにベンド配向の状態が得られることが確認さ
れた。

【０１０２】また、印加電圧が２．３〜１０Ｖの範囲で
表示を行う場合のコントラスト比は３１５：１であっ
た。

【０１０３】また、印加電圧を２．３Ｖから２．８Ｖに
変化させたときと、その逆に変化させたときとの応答時
間の合計は、２２ｍｓｅｃであった。これにより、階調
間駆動、すなわち輝度の差が小さいような中間調の間の
変化において、高速な応答性が得られることが確認され
た。また、更に大きな駆動電圧振幅で駆動した場合に
は、より高速な応答が観察された。

【０１０４】以上に示されるように、この液晶表示装置
は、ＯＣＢモードにおいて、液晶配向に捻り力を付与し
たものであり、これによりスプレイ配向からベンド配向
へ確実に、かつ再現よく転移が可能となり、その実用的
価値は極めて高い。

【０１０５】なお、上記各実施の形態は、反射型、また
は透過型の何れの液晶表示装置にも適用することができ
る。反射型の液晶表示装置に適用する場合、基板にシリ
コン基板や、アルミニウムなどの金属基板などの反射性
基板を用いたり、画素電極、または対向電極の何れか一
方に反射性金属膜を用いたりしてもよい。

【０１０６】また、上記各実施の形態の液晶表示装置
は、パッシブマトリクッス型の液晶表示装置にも適用で
きるが、一方の基板にＴＦＴ（Thin Film Transistor）
や、ＭＩＭ（Metal Insulated Metal）などのアクティ
ブ素子が設けられた、アクティブマトリック型液晶表示
装置に用いるようにしてもよい。このようにすれば、よ
り高品位の表示が得られる。

【０１０７】また、電圧を印加しないときに白画素また
は黒画素になるノーマリーホワイトまたはノーマリーブ
ラックモードの液晶表示装置など、種々の方式の液晶表
示装置に適用可能である。

【０１０８】また、各構成要素の材料等は、上記に限ら
ず種々のものを用いてもよい。例えば、透明基板にプラ
スチック基板を用いたりしてもよいし、配向膜材料も、
上記のものに限らず、他の材料も適用できる。また、カ
イラル剤として左旋回のコレステリールノナノエートが
使用されたが、他の種々の、左あるいは右旋回のカイラ
ル剤が使用されてもよい。

【０１０９】また、プレチルト角や、透明基板の間隔
は、上記のものに限らず、液晶の材料や光学的設計条件
等に応じて、種々に設定すればよい。特に、プレチルト
角に関しては、視野角の対称性の点からは、液晶セルの
両側の配向膜のプレチルト角が等しくなるように設定す
ることが好ましいが、多少異ならせることにより、液晶
分子の配向が変化しやすいようにしてもよい。

【０１１０】また、実施の形態１等においては、位相補
償板が、液晶セルの１面側だけに設けられているが、両
面側にそれぞれ（合計２枚）配置するようにしてもよ
い。

【０１１１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、液晶に
ベンド配向を形成させることにより、光の透過率を変化
させて表示を行う液晶表示装置において、画素電極およ
び対向電極の少なくとも一方の表面に、その周囲よりも
大きなプレチルト角を液晶分子に与えるように配向処理
された高プレチルト角領域を有していることにより、低
い電気エネルギでも、スプレイ配向からベンド配向への
転移が、迅速、かつ確実に行われる。また、液晶が、カ
イラル剤を含むことによって、やはり上記転移が容易に
行われるという効果を奏する。

【０１１２】また、液晶中の液晶分子のねじれ角が１６
０°以上２００°以下であり、液晶表示装置の駆動電圧
−透過率特性における透過率の極値を与える電圧よりも
高い駆動電圧が、画素電極と対向電極との間に印加され
ることによって、ベンド配向を形成せずに、ベンド配向
が形成された場合と同様の高速な応答性を有する液晶表
示装置を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１〜３の液晶表示装置の構成を示す
縦断面図

【図２】実施の形態４の液晶表示装置の構成を示す縦断
面図

【図３】実施の形態５の液晶表示装置の構成を示す縦断
面図

【図４】実施の形態７の液晶表示装置の構成を示す縦断
面図

【図５】実施の形態７の液晶表示装置の各光学要素の配
置方向を示す説明図

【図６】実施の形態７の液晶表示装置の電圧−透過率特
性を示すグラフ

【図７】実施の形態８の液晶表示装置の電圧−透過率特
性を示すグラフ

【図８】実施の形態９の液晶表示装置の各光学要素の配
置方向を示す説明図

【図９】実施の形態９の液晶表示装置の電圧−透過率特
性を示すグラフ

【図１０】従来の液晶表示装置の構成を示す縦断面図

【図１１】他の従来の液晶表示装置の構成を示す縦断面
図

【符号の説明】

３１ 透明画素電極 ３２・３５ 配向膜 ３２ｈ・３５ｈ 高プレチルト角領域 ３３・３６ 透明基板 ３４ 対向電極 ３７ 液晶 ３８ 液晶セル ３９・４０ 偏光板 ４１ 駆動回路 ４３ 位相補償板 ５１ スペーサ ５２ 突起

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画素電極と、対向電極と、これらの電極の
   間に設けられた液晶とを有し、 上記画素電極および対向電極のそれぞれの表面が、その
   表面付近の液晶分子に所定のプレチルト角を与えるよう
   に配向処理され、上記液晶にベンド配向を形成させるこ
   とにより、光の透過率を変化させて表示を行う液晶表示
   装置において、 上記画素電極または対向電極の少なくとも一方の表面
   に、その周囲よりも大きなプレチルト角を液晶分子に与
   えるような高プレチルト角領域が形成されていることを
   特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】請求項１の液晶表示装置であって、 上記高プレチルト角領域は、その周囲よりも１０°以上
   大きなプレチルト角を液晶分子に与えることを特徴とす
   る液晶表示装置。
3. 【請求項３】請求項１の液晶表示装置であって、 上記高プレチルト角領域は、１５°以上のプレチルト角
   を液晶分子に与えることを特徴とする液晶表示装置。
4. 【請求項４】請求項３の液晶表示装置であって、 上記高プレチルト角領域は、７０°以上のプレチルト角
   を液晶分子に与えることを特徴とする液晶表示装置。
5. 【請求項５】請求項１の液晶表示装置であって、 複数の上記画素電極を有し、 上記高プレチルト角領域は、各画素電極に対して少なく
   とも１つ形成されていることを特徴とする液晶表示装
   置。
6. 【請求項６】請求項１の液晶表示装置であって、 上記高プレチルト角領域は、その周囲よりも大きなプレ
   チルト角を液晶分子に与える配向膜材料を含むことを特
   徴とする液晶表示装置。
7. 【請求項７】請求項１の液晶表示装置であって、 上記高プレチルト角領域には、その周囲よりも大きなプ
   レチルト角を液晶分子に与える突起が形成されているこ
   とを特徴とする液晶表示装置。
8. 【請求項８】請求項１の液晶表示装置であって、 前記液晶が、カイラル剤を含むことを特徴とする液晶表
   示装置。
9. 【請求項９】画素電極と、対向電極と、これらの電極の
   間に設けられた液晶とを有し、 上記液晶にベンド配向を形成させることにより、光の透
   過率を変化させて表示を行う液晶表示装置の製造方法に
   おいて、 上記画素電極または対向電極の表面付近の液晶分子に第
   １のプレチルト角を与える第１の配向膜材料と、上記第
   １のプレチルト角よりも大きな第２のプレチルト角を与
   える第２の配向膜材料との混合物を含む膜を、上記画素
   電極または対向電極の少なくとも一方の表面に形成する
   工程と、 上記膜中の第１の配向膜材料と第２の配向膜材料とを相
   分離させる工程とを有することを特徴とする液晶表示装
   置の製造方法。
10. 【請求項１０】画素電極と、対向電極と、これらの電極
    の間に設けられた液晶とを有し、 上記液晶にベンド配向を形成させることにより、光の透
    過率を変化させて表示を行う液晶表示装置の製造方法に
    おいて、 上記画素電極または対向電極の表面付近の液晶分子に第
    １のプレチルト角を与える第１の配向膜材料を含む配向
    膜を、上記画素電極または対向電極の少なくとも一方の
    表面に形成する工程と、 上記第１の配向膜材料を含む配向膜の上に、部分的に、
    上記第１のプレチルト角よりも大きな第２のプレチルト
    角を与える第２の配向膜材料を含む配向膜を形成する工
    程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造方
    法。
11. 【請求項１１】画素電極と、対向電極と、これらの電極
    の間に設けられた液晶と、位相補償層とを有し、 上記液晶にベンド配向を形成させることにより、光の透
    過率を変化させて表示を行う液晶表示装置において、 前記液晶が、カイラル剤を含むことを特徴とする液晶表
    示装置。
12. 【請求項１２】請求項１１の液晶表示装置であって、 上記カイラル剤は、上記液晶に、５μｍ以上、１００μ
    ｍ以下のカイラルピッチを与えることを特徴とする液晶
    表示装置。
13. 【請求項１３】請求項１１の液晶表示装置であって、 上記カイラル剤は、上記液晶に、７μｍ以上、４０μｍ
    以下のカイラルピッチを与えることを特徴とする液晶表
    示装置。
14. 【請求項１４】画素電極が形成された第１の基板と、 対向電極が形成され、上記第１の基板に対向して配置さ
    れた第２の基板と、上記第１の基板と第２の基板との間
    に設けられた液晶と、 上記第１の基板、および第２の基板の外側に配置され、
    偏光軸が互いに直交する第１の偏光素子、および第２の
    偏光素子と、 上記画素電極と上記対向電極との間に駆動電圧を印加す
    る駆動回路とを有する液晶表示装置において、 上記液晶中の液晶分子のねじれ角が１６０°以上２００
    °以下であり、 上記駆動回路は、液晶表示装置の駆動電圧−透過率特性
    における透過率の極大値を与える最も高い電圧よりも高
    い駆動電圧を、上記画素電極と上記対向電極との間に印
    加するように構成されていることを特徴とする液晶表示
    装置。
15. 【請求項１５】画素電極が形成された第１の基板と、 対向電極が形成され、上記第１の基板に対向して配置さ
    れた第２の基板と、 上記第１の基板と第２の基板との間に設けられた液晶
    と、 上記第１の基板、および第２の基板の外側に配置され、
    偏光軸が互いに平行な第１の偏光素子、および第２の偏
    光素子と、 上記画素電極と上記対向電極との間に駆動電圧を印加す
    る駆動回路とを有する液晶表示装置において、 上記液晶中の液晶分子のねじれ角が１６０°以上２００
    °以下であり、 上記駆動回路は、液晶表示装置の駆動電圧−透過率特性
    における透過率の極小値を与える最も高い電圧よりも高
    い駆動電圧を、上記画素電極と上記対向電極との間に印
    加するように構成されていることを特徴とする液晶表示
    装置。
16. 【請求項１６】請求項１４、または請求項１５の何れか
    の液晶表示装置であって、 さらに、上記第１の基板と第１の偏光素子との間、また
    は上記第２の基板と第２の偏光素子との間の少なくとも
    何れか一方に、位相補償層を有することを特徴とする液
    晶表示装置。
17. 【請求項１７】請求項１６の液晶表示装置であって、 上記位相補償層は、２軸性位相補償フィルムであること
    を特徴とする液晶表示装置。
18. 【請求項１８】請求項１６の液晶表示装置であって、 上記位相補償層は、２軸性位相補償フィルムと１軸性位
    相補償フィルムとの積層体であることを特徴とする液晶
    表示装置。
19. 【請求項１９】請求項１４、または請求項１５の何れか
    の液晶表示装置であって、 上記液晶のカイラルピッチが、液晶の厚さの１倍以上３
    倍以下であることを特徴とする液晶表示装置。
20. 【請求項２０】請求項１ないし請求項８、または請求項
    １１ないし請求項１９の液晶表示装置であって、 前記液晶の出射光側に、反射板が設けられたことを特徴
    とする液晶表示装置。
21. 【請求項２１】請求項１ないし請求項８、または請求項
    １１ないし請求項１９の液晶表示装置であって、 さらに、前記画素電極に接続されたアクティブ素子を有
    することを特徴とする液晶表示装置。