JP2010186045A - 液晶表示素子及び液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高品質の液晶表示素子を提供する。
【解決手段】 第１の電極を備え、第１の方向に配向処理された第１の基板と、第１の基板と平行に対向配置され、第２の電極を備え、第２の方向に配向処理された第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に挟持され、カイラル剤を含み、ツイスト配向する液晶層とを有し、第２の方向は、第１の基板側の法線方向から見て、第１の方向を基準に、第１の回り方向に９０°より大きく１２０°より小さい角θをなす方向であり、液晶層に含まれるカイラル剤は、第１の基板側の法線方向から見て、第１の回り方向に旋回性を有する液晶表示素子を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液晶表示素子(Liquid Crystal Display; LCD)、及びその製造方法に関する。

ツイストネマチック(Twisted Nematic; TN)型液晶表示素子においては、上下基板上に施される配向処理の方向の組み合わせによって、介在させるネマチック液晶の旋回方向（捩れ方向）が規制される。このため従来は、意図する旋回方向を実現する配向方向の組み合わせが選択され、更に旋回方向と同じ方向の旋回性（カイラルティ）をもつカイラル剤などの光学活性化合物を少量添加して、液晶分子の逆方向への捩れの発生を防止していた。

これに対し、上下基板の配向方向の組み合わせにより、右旋回または左旋回のいずれかに規制される液晶分子の旋回方向（以下、第１旋回方向）とは逆方向（以下、第２旋回方向）の旋回性を有する光学活性化合物を添加することで、液晶分子を第２旋回方向に捩れ配向させ、ネマチック液晶の電気光学特性を向上させたＴＮ型液晶表示素子の発明が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

また、第２旋回方向の旋回性を有する光学活性化合物を添加しながらも、液晶分子を第１旋回方向に旋回（捩れ）配向させることにより、液晶層内の歪を増大させ、ＴＮ型液晶表示素子の駆動電圧を低くする技術がある（たとえば、特許文献１第１表参照）。この技術の採用された液晶表示素子は、リバースツイストネマチック(Reverse Twisted Nematic; RTN)型液晶表示素子と呼ばれる。

図８（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、ＲＴＮ型液晶表示素子について説明する。

図８（Ａ）を参照する。ＲＴＮ型液晶表示素子は、相互に平行に対向配置された上側基板１０、下側基板２０、及びその間に挟持された液晶層３０を含んで構成される。上側基板１０及び下側基板２０には、それぞれ配向処理が施されている。本図には、矢印で配向方向を示した。両基板１０、２０の配向方向は互いに直交する。また、上側及び下側基板１０、２０はともに、プレティルト角が付与されている。液晶層３０はネマチック液晶を用いて形成される。液晶層３０には液晶分子を右旋回（右捩れ）させるカイラル剤が少量添加されている。液晶層３０の基板１０、２０法線方向の厚さをｄ、添加されるカイラル剤のカイラルピッチ量をｐとするとき、ｄ／ｐはたとえば０．４である。

本図においては、液晶層３０の液晶分子に「３０ａ」の符号を付した。なお、図示を省略したが、上側基板１０と下側基板２０の液晶層３０と反対側には、偏光板がクロスニコルに配置されている。

図８（Ａ）は、ＲＴＮ型液晶表示素子の初期状態を表す。初期状態においては、液晶層３０の液晶分子３０ａの配向は、右旋回のスプレイツイスト状態となる。

図８（Ｂ）を参照する。図８（Ａ）に示す右旋回スプレイツイスト状態の液晶層３０に、飽和電圧値以上の電圧を印加すると、液晶分子３０ａが立ち上がり、自由に回転できるようになって、液晶層３０の液晶分子３０ａの配向が、本図に示す左旋回のユニフォームツイスト状態（リバースツイスト状態）に遷移する。リバースツイスト状態の液晶層３０にあっては、バルク中の液晶分子３０ａが傾いているため、液晶表示素子の駆動電圧が低減する。

図９は、駆動電圧の低減を示すグラフである。グラフの横軸は、液晶層３０に印加する電圧Ｖを単位「Ｖ（ボルト）」で示し、縦軸は液晶表示素子の光透過率Ｔを単位「％」で示す。黒正方形を結んだ曲線（９０°立上り曲線）が、図８（Ａ）に示す順捩れ配向状態（右旋回スプレイツイスト状態）における印加電圧Ｖと光透過率Ｔとの関係を表し、白正方形を結んだ曲線（９０°立下り曲線）が、図８（Ｂ）に示す逆捩れ配向状態（リバースツイスト状態）における両者の関係を表す。なお、立上り曲線は電圧無印加状態から徐々に印加電圧を増加させた場合に得られる曲線であり、立下り曲線は高電圧印加状態から徐々に印加電圧を減少させ、電圧無印加状態とした場合に得られる曲線である。

リバースツイスト状態においては、液晶表示素子が低い電圧で駆動されることがグラフから明らかである。なお、本図には、ラビング方向のなす角度が７５°〜８７°の場合についても、順捩れ配向状態（立上り曲線）と逆捩れ配向状態（立下り曲線）とにおける印加電圧Ｖと光透過率Ｔとの関係を示した。配向方向が直交する場合だけでなく、７５°〜８７°となる場合も、リバースツイスト状態で、液晶表示素子の駆動電圧が低減されることがわかる。

しかしながら、逆捩れ配向状態（リバースツイスト状態）は、時間の経過とともに、自然に順捩れ配向状態（初期状態・スプレイツイスト状態）に遷移する。また、ＲＴＮ型液晶表示素子においては、視角が狭くなる、応答速度が遅くなるといったデメリットが生じる。

なお、特許文献１記載の技術においては、上下基板で配向膜もしくはラビング条件を変え、各々の基板界面における液晶層のプレティルト角を異ならせることによって、時間経過で順捩れ状態に推移する不安定性の緩和が図られている。だが、この方法では製造コストが高くなる上、表示が焼きつきやすく信頼性に欠けるという問題がある。

図１０（Ａ）〜（Ｄ）に、ＴＮ型液晶表示素子の配向条件を分類して示す。図１０（Ａ）は、上側基板と下側基板のラビング方向が、上側基板側の法線方向から見て、右回り方向に９０°より大きい角度をなす場合、図１０（Ｂ）は、右回り方向に９０°以下の角度をなす場合、図１０（Ｃ）は、左回り方向に９０°未満の角度をなす場合、そして図１０（Ｄ）は、左回り方向に９０°以上の角度をなす場合である。いずれの場合も、右方向の旋回性を有するカイラル剤を少量添加するものとする。

図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示す場合、液晶表示素子の液晶層は、遷移前（初期状態）においては右旋回スプレイツイスト状態を示し、遷移後（飽和電圧値以上の電圧を印加後）においては、左旋回ユニフォームツイスト状態（リバースツイスト状態）を示す。

図１０（Ｃ）に示す場合、液晶表示素子の液晶層は、遷移前においては左旋回スプレイツイスト状態を示し、遷移後においては右旋回ユニフォームツイスト状態を示す。

図１０（Ｄ）に示す場合、液晶表示素子の液晶層は、常に右旋回ユニフォームツイスト状態となる。

特許文献１記載の液晶表示素子は、図１０（Ｂ）に示す場合に該当する。また、ツイスト角が９０°より大きいＴＮ型液晶表示素子、９０°以下である通常のＴＮ型液晶表示素子は、それぞれ図１０（Ｃ）、（Ｄ）に示す場合に属する。

そこで本願発明者らは、これまで検討されていなかった、図１０（Ａ）に示すタイプの液晶表示素子に関し、高品質を実現できる条件について研究を行った。

特許第２５１０１５０号公報

本発明の目的は、高品質の液晶表示素子を提供することである。

また、高品質の液晶表示素子を製造する製造方法を提供することである。

本発明の一観点によれば、第１の電極を備え、第１の方向に配向処理された第１の基板と、前記第１の基板と平行に対向配置され、第２の電極を備え、第２の方向に配向処理された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持され、カイラル剤を含み、ツイスト配向する液晶層とを有し、前記第２の方向は、前記第１の基板側の法線方向から見て、前記第１の方向を基準に、第１の回り方向に９０°より大きく１２０°より小さい角θをなす方向であり、前記液晶層に含まれるカイラル剤は、前記第１の基板側の法線方向から見て、前記第１の回り方向に旋回性を有する液晶表示素子が提供される。

また、本発明の他の観点によれば、（ａ）第１の電極を備える第１の基板、及び第２の電極を備える第２の基板に、それぞれ第１の方向、第２の方向に配向処理を施す工程と、（ｂ）前記第１の基板と前記第２の基板との貼り合わせ、及び、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される、カイラル剤を含み、ツイスト配向する液晶層の形成を行う工程とを有し、前記工程（ｂ）において、前記第２の方向が、前記第１の基板側の法線方向から見て、前記第１の方向を基準に、第１の回り方向に９０°より大きく１２０°より小さい角θをなすように、前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせるとともに、前記第１の基板側の法線方向から見て、前記第１の回り方向に旋回性を有するカイラル剤を含む液晶層を形成する液晶表示素子の製造方法が提供される。

本発明によれば、高品質の液晶表示素子を提供することができる。

また、高品質の液晶表示素子を製造する製造方法を提供することができる。

（Ａ）〜（Ｅ）は、実施例による液晶表示素子の製造方法を説明するための図である。 実施例による液晶表示素子の概略的な断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、印加電圧と光透過率の関係を示すグラフである。 （Ａ）は、図１０（Ｄ）に示す類型に分類されるＴＮ型液晶表示素子のＶ−Ｔ特性の温度依存性を示すグラフであり、（Ｂ）は、研究例による液晶表示素子についてのそれを表すグラフである。 （Ａ）及び（Ｂ）は、シャープネスに関する測定結果を示すグラフである。 応答速度の温度依存性を示すグラフである。 （Ａ）〜（Ｄ）は、研究例と従来技術のコントラスト特性を比較するための図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、ＲＴＮ型液晶表示素子について説明するための図である。 駆動電圧の低減を示すグラフである。 （Ａ）〜（Ｄ）は、ＴＮ型液晶表示素子の配向条件を分類して示す図である。

図１（Ａ）〜（Ｅ）を参照して、実施例による液晶表示素子の製造方法を説明する。

図１（Ａ）は、実施例による液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１において、各々透明電極が形成された上側及び下側ガラス基板（透明基板）を準備し、これらを洗浄した後、乾燥させる。上側及び下側ガラス基板の厚さは、たとえば０．７ｍｍである。また、透明電極は、たとえば１００〜２０００Åの厚さを有するＩＴＯ(Indium Tin Oxide)で形成される。

図１（Ｂ）及び（Ｃ）に、それぞれ透明電極が形成された上側及び下側ガラス基板の概略図を示す。透明電極の形成位置を、図１（Ｂ）においては左下がりの斜線で、図１（Ｃ）においては右下がりの斜線を付して示した。

再び、図１（Ａ）を参照する。次に、ステップＳ１０２において、上側及び下側ガラス基板の透明電極表面に、配向膜材料を塗布する。やや大きいプレティルト角、たとえば８°のプレティルト角が発現する配向膜材料を用いる。

ステップＳ１０３で、配向膜材料の塗布された上側及び下側ガラス基板を、仮焼成及び焼成し、たとえば厚さ５０〜１００ｎｍの配向膜を形成する。

その後、ステップＳ１０４において、ラビングにより、形成された配向膜に配向処理を施す。配向処理は、たとえば平行配置される上下基板間の配向方向が、図１（Ｄ）に示すように、上側基板側の法線方向から見て、右回り方向に９０°より大きい角度θをなすように行う。また、５°以上１５°以下のプレティルト角、たとえば８°のプレティルト角を発現させるようにラビングを行う。

続いて、ステップＳ１０５及びＳ１０６において、たとえば４μｍ径のプラスチックボールを含むギャップコントロール剤を基板上に散布し、メインシール剤をスクリーン印刷にて塗布する。メインシール剤の塗布は、ディスペンサを用いて行ってもよい。

ステップＳ１０７において、上下基板を貼り合わせる。貼り合わせにおいては、上下両基板を重ね合わせ、プレス機で一定の圧力を加えた状態で熱処理を施し、メインシール剤を硬化させる。熱処理は、たとえば１５０℃で３０分間行う。図１（Ｅ）に、貼り合わされた上側及び下側基板の概略図を示す。なお、図１（Ｅ）には、メインシール剤の塗布された位置を太線で表した。

ステップＳ１０８において、空セルに、カイラル剤を少量添加した液晶を真空注入する。液晶材料には、たとえば（株）メルク製のＺＬＩ−２２９３を使用することができる。カイラル剤としては、たとえば右方向の旋回性を有するカイラル剤である、（株）メルク製のＣＢ１５を使用することができる。

ステップＳ１０９においては、液晶注入口に、たとえば紫外線硬化型のエンドシール剤を塗布し、紫外線を照射して封止する。

このようにして作製された液晶セルには、ステップＳ１１０〜Ｓ１１２において、熱処理、面取り、洗浄の各処理が加えられる。

最後に、ステップＳ１１３で、上側及び下側ガラス基板の、液晶層と反対側の面に偏光板が貼られる。上下基板の偏光板はクロスニコルに配置される。

図２は、実施例による液晶表示素子の製造方法で製造される液晶表示素子（実施例による液晶表示素子）の概略的な断面図である。

実施例による液晶表示素子は、相互に平行に対向配置された上側基板１０、下側基板２０、及び両基板１０、２０間に挟持されたツイストネマチック液晶層３０を含んで構成される。

上側基板１０は、上側ガラス基板（透明基板）１１、上側ガラス基板１１上に形成された上側透明電極１２、及び上側透明電極１２上に形成された上側配向膜１３を含む。同様に、下側基板２０は、下側ガラス基板（透明基板）２１、下側ガラス基板２１上に形成された下側透明電極２２、及び下側透明電極２２上に形成された下側配向膜２３を含む。上側及び下側透明電極１２、２２はたとえばＩＴＯで形成される。

上側及び下側配向膜１３、２３には、たとえばラビングにより、配向処理が施されている。上側配向膜１３のラビング方向を第１の方向、下側配向膜２３のラビング方向を第２の方向とすると、第２の方向は、上側基板１０側の法線方向から見て、第１の方向を基準に、右回り方向に９０°より大きい角度をなす方向である。

液晶層３０の厚さは、たとえば４μｍである。液晶層３０の液晶分子３０ａのプレティルト角は、５°以上１５°以下、たとえば８°である。

液晶層３０は、上側基板１０側の法線方向から見て、右方向の旋回性を有するカイラル剤を添加されたネマチック液晶材料で形成される。初期状態（遷移前）においては、液晶分子３０ａは右旋回スプレイツイスト状態を呈する。ツイスト角は９０°より大きい。

右旋回スプレイツイスト状態の液晶層３０に、飽和電圧値以上の電圧を印加すると、液晶分子３０ａが立ち上がり、回転の自由度が高まって、液晶分子３０ａの配向が左旋回のユニフォームツイスト状態（リバースツイスト状態）に遷移する。この状態におけるツイスト角は９０°より小さい。なお、リバースツイスト状態に遷移するのは、上側及び下側基板１０、２０の法線方向に沿って、上側透明電極１２と下側透明電極２２とに挟まれた領域に存する液晶分子３０ａであり、上側及び下側基板１０、２０の少なくとも一方に電極が形成されていない領域については、液晶分子３０ａは右旋回スプレイツイスト状態を継続する。

上側基板１０、下側基板２０の液晶層３０と反対側の面には、それぞれ上側偏光板１４、下側偏光板２４が配置される。上側偏光板１４の光透過軸と、下側偏光板２４のそれとは相互に直交するように（クロスニコルに）配置される。

本願発明者らは、実施例による製造方法（図１参照）におけるステップＳ１０４において、上側配向膜１３のラビング方向（第１の方向）と下側配向膜２３のラビング方向（第２の方向）とのなす角度を、９５°、１００°、１０５°、１２０°、及び１５０°とし、複数の液晶表示素子のサンプルを作製した。なお、比較のため、第１の方向と第２の方向とのなす角度が９０°となる液晶表示素子も作製した。

また、ステップＳ１０８において、液晶に添加するカイラル剤の量を変化させることにより、上記第１の方向と第２の方向とのなす角度のそれぞれの場合について、複数の液晶表示素子のサンプルを作製した。カイラル剤の量は、液晶層３０の基板法線方向の厚さをｄ（本実施例においては、４μｍ）、カイラルピッチ量をｐとするとき、ｄ／ｐが、０．０１、０．０４、０．１２５、及び０．４となるように変化させた。なお、比較のため、カイラル剤を添加しない（ｄ／ｐ＝０）液晶表示素子も作製した。そしてこれらのサンプルをもとに、高い品質の実現が可能な条件を鋭意研究した。

本願発明者らは、まず液晶表示素子に印加する電圧と光透過率の関係を調べた。図３（Ａ）及び（Ｂ）は、印加電圧Ｖと光透過率Ｔの関係を示すグラフである。両グラフとも、横軸は液晶層に印加する電圧Ｖを単位「Ｖ（ボルト）」で示し、縦軸は液晶表示素子の光透過率Ｔを単位「％」で示す。

黒四角を結んだ曲線、白四角を結んだ曲線は、それぞれ、上下基板のラビング方向のなす角度を９０°とした液晶表示素子の立上り時、立下り時のＶとＴの関係を示す。また、黒三角を結んだ曲線、白三角を結んだ曲線は、それぞれ、上下基板のラビング方向のなす角度が１００°の液晶表示素子の立上り時、立下り時のＶとＴの関係を示す。更に、黒丸を結んだ曲線、白丸を結んだ曲線は、それぞれ、上下基板のラビング方向のなす角度が１２０°の液晶表示素子の立上り時、立下り時のＶとＴの関係を示す。

図３（Ａ）は、ｄ／ｐが０．４である液晶表示素子についてのＶ−Ｔ特性を表す。グラフより、すべての角度について、立下り時は立上り時よりも低い電圧で液晶表示素子の駆動が可能であることがわかる。これは液晶層が、立上り時には、右旋回スプレイツイスト状態であるのに対し、立下り時には、左旋回ユニフォームツイスト状態（リバースツイスト状態）であることによる。しかしｄ／ｐが０．４の液晶表示素子においては、リバースツイスト状態は、時間の経過とともにスプレイツイスト状態に遷移しやすいことが認められた。

図３（Ｂ）に、ｄ／ｐが０．０４である液晶表示素子についてのＶ−Ｔ特性を表す。図３（Ａ）に示す曲線と比較すれば明らかなように、上下基板のラビング方向のなす角度が１２０°である液晶表示素子は、立上り時と立下り時の駆動電圧の差がなく、しかも低い電圧値で駆動が可能であることがわかる。これはｄ／ｐが０．０４であって、ラビング方向のなす角が１２０°であるとき、液晶分子の配向はスプレイツイストにはならず、常にリバースツイストであったため、ヒステリシスは示さなかったものと考えられる。

本図に示すＶ−Ｔ特性の測定後、液晶セルの状態の目視観察を継続したところ、ｄ／ｐが０．０４で、上下基板のラビング方向のなす角度が１００°である液晶表示素子は、時間、温度にかかわらず、リバースツイスト状態で安定したことが確認された。上下基板のラビング方向のなす角度が９５°以上１０５°以下であれば、このような配向状態の安定性が得られると考えられる。また、ｄ／ｐが０．１以下であれば、安定な配向状態が得られやすいであろう。

次に、本願発明者らは、ｄ／ｐが０．０４、上下基板のラビング方向のなす角度が１００°である液晶表示素子（液晶層の配向状態がリバースツイスト状態で安定した液晶表示素子。以下、研究例による液晶表示素子と呼ぶ。）について、Ｖ−Ｔ特性の温度依存性を調べた。

図４（Ａ）は、図１０（Ｄ）に示す類型に分類されるＴＮ型液晶表示素子（ツイスト角が９０°以下である通常のＴＮ型液晶表示素子）のＶ−Ｔ特性の温度依存性を示すグラフであり、図４（Ｂ）は、研究例による液晶表示素子についてのそれを表すグラフである。

グラフの横軸は、液晶層に印加する電圧Ｖを単位「Ｖ（ボルト）」で示し、縦軸は液晶表示素子の光透過率Ｔを単位「％」で示す。黒正方形を結んだ曲線は、液晶表示素子の温度を８０℃としたときのＶ−Ｔ特性を示す。また、黒菱形を結んだ曲線、黒三角を結んだ曲線、黒丸を結んだ曲線、白正方形を結んだ曲線、白菱形を結んだ曲線は、それぞれ液晶表示素子の温度を７０℃、５０℃、２５℃、０℃、−２０℃としたときのＶ−Ｔ特性を示す。

図４（Ａ）を参照する。通常のＴＮ型液晶表示素子においては、素子の温度が８０℃であるとき、電圧オフ時（駆動電圧未満の電圧印加時）の光透過率が低い。このように高温領域では、光透過率が低くなる傾向がある。

図４（Ｂ）を参照する。研究例による液晶表示素子の電圧オフ時光透過率は、素子の温度によらず、ほぼ一定である。このため、研究例による液晶表示素子は、高温状態においても明るい表示を実現することができる。

続いて、本願発明者らは、シャープネスの測定を行った。図５（Ａ）及び（Ｂ）に、シャープネスに関する測定結果を示す。

図５（Ａ）は、シャープネスの温度依存性を表すグラフである。グラフの横軸は、液晶表示素子の温度を単位「℃」で示し、縦軸はシャープネスを示す。黒正方形を結んだ曲線は研究例についての温度とシャープネスの関係を示す。黒菱形を結んだ曲線、黒三角を結んだ曲線は、それぞれ図１０（Ｄ）、図１０（Ｂ）に示す類型に分類されるＴＮ型液晶表示素子についての両者の関係を示す。

研究例による液晶表示素子は、すべての温度領域においてシャープネスが低い。この特性は特に単純マトリクス駆動方式において、高デューティ駆動を可能としたり、同じデューティで駆動する場合であっても、高コントラストによる表示を可能とすることを意味する。

図５（Ｂ）は、ｄ／ｐ＝０．０１及び０．０４の液晶表示素子のサンプルについて、ラビング方向のなす角度と、シャープネスとの関係を表すグラフである。グラフの横軸は、ラビング方向のなす角度を単位「°」で示し、縦軸はシャープネスを示す。黒菱形を結んだ曲線は、ｄ／ｐ＝０．０４の場合、白菱形を結んだ曲線は、ｄ／ｐ＝０．０１の場合を示す。

なお、本グラフの作成に当たっては、ラビング方向のなす角度が９３°のサンプルも作製した。更に、本グラフには、ラビング方向のなす角度が９０°以下の液晶表示素子（図１０（Ｂ）に示す類型に分類されるＴＮ型液晶表示素子）の測定データも記入した。

ラビング方向のなす角度が９０°より大きく１２０°より小さい範囲においては、良好なシャープネスが得られるといえるだろう。殊に９３°以上１０５°以下の範囲、とりわけ、ｄ／ｐ＝０．０１の場合の当該範囲において、優れたシャープネスが実現されている。

また、本願発明者らは、ｄ／ｐ＝０．０１で、ラビング方向のなす角度が９５°及び１００°のサンプルについて、リバースツイスト状態の安定性が良好であることを確認した。少なくともｄ／ｐが０．０１以上の範囲で、高品質の液晶表示素子が実現可能であろう。

更に、本願発明者らは、研究例による液晶表示素子の応答速度について、従来技術との比較を行った。

図６は、応答速度の温度依存性を示すグラフである。グラフの横軸は、液晶表示素子の温度を単位「℃」で示し、縦軸は、応答速度を単位「ｍｓｅｃ」で示す。横軸はリニアスケール、縦軸は対数スケールで表示した。黒正方形を結んだ曲線は、研究例による液晶表示素子についての温度と応答速度との関係、黒菱形を結んだ曲線は、図１０（Ｄ）に示す類型に分類されるＴＮ型液晶表示素子についての両者の関係を示す。

グラフより、５０℃以下の温度範囲においては、研究例による液晶表示素子の応答速度が速いことが認められる。液晶表示素子は、一般に高温領域では応答性がよく、低温領域で応答性が悪い。このため低温領域での応答速度の向上が求められているところ、研究例による液晶表示素子は、この要求にこたえることができる。

最後に、本願発明者らは、研究例による液晶表示素子のコントラスト特性について調べた。

図７（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、研究例と従来技術のコントラスト特性を比較する。図７（Ａ）及び（Ｂ）は、研究例に関する最大コントラスト電圧での等コントラスト曲線を示し、図７（Ｃ）及び（Ｄ）は、図１０（Ｄ）に示す類型に分類されるＴＮ型液晶表示素子についてのそれを示す。図７（Ａ）及び（Ｃ）は、１／４デューティ駆動時のコントラスト曲線である。また、図７（Ｂ）及び（Ｄ）は、１／８デューティ駆動時のコントラスト曲線である。

最も外側の円の円周方向に沿って記入された「０°」、「９０°」、「１８０°」、及び「２７０°」は、基板面内における方位を表す。図７（Ａ）〜（Ｄ）においては、２７０°−９０°方位が液晶表示素子の左右方位に相当し、０°−１８０°方位が上下方位に相当する。また、円の半径方向に沿って記入された「０°」〜「７０°」は、基板法線方向からの傾き角（極角）を表す。このため、たとえば図中に示した点Ｐは、右方位、極角４０°方向から観察されるコントラストに対応する。

図７（Ａ）〜（Ｄ）においては、コントラストが１５以上となる視角範囲を領域αとして示した。また、コントラストが１０以上１５未満となる視角範囲を領域β、５以上１０未満となる視角範囲を領域γ、そして５未満となる視角範囲を領域δとした。

図７（Ａ）と図７（Ｃ）とを比較する。研究例（図７（Ａ））においては、コントラストが１５以上となる視角範囲（領域α）が明らかに広い。また、コントラストが５以上１０未満となる視角範囲（領域γ）、１０以上１５未満となる視角範囲（領域β）も、１８０°方位に拡大している。なお、研究例における最大コントラスト値は２６．３、従来技術におけるそれは２３．２であった。

図７（Ｂ）と図７（Ｄ）とを比較する。１／８デューティ駆動時においても、研究例（図７（Ｂ））における領域β及びγは、それぞれ従来技術におけるβ及びγよりも広い。なお、研究例における最大コントラスト値は１３．４、従来技術におけるそれは１２．２であった。

このように、研究例による液晶表示素子は、コントラスト特性にも優れた、高品質の液晶表示素子であることがわかる。

なお、上下基板のラビング方向のなす角度を大きくした場合、コントラストが低下する。この観点からも、上下基板のラビング方向のなす角度は１２０°未満にするのが望ましいであろう。

図３（Ａ）〜図７（Ｄ）を参照して説明した、本願発明者らの研究により、実施例による液晶表示素子においては、上下基板のラビング方向のなす角度を９０°より大きく、１２０°より小さくするのが好ましく、９５°以上１０５°以下とすることがより好ましいであろう。

また、液晶層に含まれるカイラル剤の量は、液晶層の厚さをｄ、カイラルピッチ量をｐとするとき、ｄ／ｐが０．０１以上０．１以下であることが望ましいであろう。

このため、図１（Ａ）のフローチャートを用いて説明を行った実施例による液晶表示素子の製造方法においては、ステップＳ１０７において貼り合わせられる上下基板間で、ラビング方向のなす角度が９０°より大きく、１２０°より小さくなるように、より好ましくは９５°以上１０５°以下となるように、ステップＳ１０４において、ラビングにより、上下基板に配向処理を施す。

また、液晶層に含まれるカイラル剤の量が、０．０１≦ｄ／ｐ≦０．１となるように、ステップＳ１０５で基板上に散布するギャップコントロール剤の径と、ステップＳ１０８で液晶に添加するカイラル剤の量を調整する。

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

たとえば実施例による液晶表示素子の製造方法においては、真空注入法を用いて液晶を注入したが、液晶の注入は、液晶滴下注入方式(One Drop Filling; ODF)を利用して行うことも可能である。

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。

ＴＮ型液晶表示素子一般に利用可能である。たとえば、車載用のオーディオ表示を行う液晶表示素子、車載用のヒートコントロール表示を行う液晶表示素子に利用可能である。

また、良好なシャープネス特性から、単純マトリクス駆動方式の液晶表示素子に好適に利用されるであろう。

その他、広い視角特性、高速応答性、高温時の明るい表示を求められる液晶表示素子に好ましく利用できる。

１０ 上側基板
１１ 上側ガラス基板
１２ 上側透明電極
１３ 上側配向膜
１４ 上側偏光板
２０ 下側基板
２１ 下側ガラス基板
２２ 下側透明電極
２３ 下側配向膜
２４ 下側偏光板
３０ 液晶層
３０ａ 液晶分子

Claims (9)

1. 第１の電極を備え、第１の方向に配向処理された第１の基板と、
   前記第１の基板と平行に対向配置され、第２の電極を備え、第２の方向に配向処理された第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持され、カイラル剤を含み、ツイスト配向する液晶層と
   を有し、
   前記第２の方向は、前記第１の基板側の法線方向から見て、前記第１の方向を基準に、第１の回り方向に９０°より大きく１２０°より小さい角θをなす方向であり、
   前記液晶層に含まれるカイラル剤は、前記第１の基板側の法線方向から見て、前記第１の回り方向に旋回性を有する液晶表示素子。
2. 前記角θが９５°以上１０５°以下である請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 前記液晶層の厚さをｄ、前記液晶層に含まれるカイラル剤のカイラルピッチ量をｐとするとき、ｄ／ｐが０．０１以上０．１以下である請求項１または２に記載の液晶表示素子。
4. 前記第１及び第２の基板は、５°以上１５°以下のプレティルト角が発現するように配向処理されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
5. 前記液晶層の液晶分子は、前記第１及び第２の基板の法線方向に沿って、前記第１の電極と前記第２の電極とに挟まれた領域においては、ユニフォームツイスト配向をし、それ以外の領域においては、スプレイツイスト配向をする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示素子。
6. （ａ）第１の電極を備える第１の基板、及び第２の電極を備える第２の基板に、それぞれ第１の方向、第２の方向に配向処理を施す工程と、
   （ｂ）前記第１の基板と前記第２の基板との貼り合わせ、及び、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持される、カイラル剤を含み、ツイスト配向する液晶層の形成を行う工程と
   を有し、
   前記工程（ｂ）において、前記第２の方向が、前記第１の基板側の法線方向から見て、前記第１の方向を基準に、第１の回り方向に９０°より大きく１２０°より小さい角θをなすように、前記第１の基板と前記第２の基板とを貼り合わせるとともに、前記第１の基板側の法線方向から見て、前記第１の回り方向に旋回性を有するカイラル剤を含む液晶層を形成する液晶表示素子の製造方法。
7. 前記角θを９５°以上１０５°以下とする請求項６に記載の液晶表示素子の製造方法。
8. 前記工程（ｂ）において、前記液晶層の厚さをｄ、前記カイラル剤のカイラルピッチ量をｐとするとき、ｄ／ｐが０．０１以上０．１以下となる前記液晶層を形成する請求項６または７に記載の液晶表示素子の製造方法。
9. 前記工程（ａ）において、５°以上１５°以下のプレティルト角が発現するように、前記第１及び第２の基板に配向処理を施す請求項６〜８のいずれか１項に記載の液晶表示素子の製造方法。

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