JP2960840B2

JP2960840B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2960840B2
Application number: JP21322793A
Authority: JP
Inventors: 貢祥平田; 繁光水嶋
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1993-08-27
Filing date: 1993-08-27
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JPH0764093A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表示品位に優れ、かつ
視野角依存性を無くすことが可能な新規な構造の液晶表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置（ＬＣＤ）は、対向配設さ
れた一対の基板間に液晶層が設けられており、液晶層の
液晶分子の配向方向を変化させて光学的屈折率を変える
ことにより表示を行う構成となっている。このような液
晶分子の配向制御をするために、いわゆるＴＮ（ツイス
トネマティック）型の液晶表示装置が主として用いられ
ている。このＴＮ型液晶表示装置は、図５に示すよう
に、対向配設された一対の基板１３１、１３２の間に液
晶層１３３が設けられ、予め液晶分子１３３ａが両基板
１３１、１３２に対してプレチルト角の傾きを有し、か
つ両基板１３１、１３２の間で約９０°ねじれた状態に
配向されている。また、対向する２基板１３１、１３２
に各々形成された電極１３１ｂ、１３２ｂに電圧を印加
すると、基板１３１、１３２に垂直な方向に電界が発生
し、液晶の誘電異方性を利用して、液晶分子１３３ａが
電界の方向に変移することにより、液晶分子１３３ａが
配向方向を変え、光学的屈折率に変化を起こすようにな
っている。図５中、液晶層１３３と接している膜が、液
晶の配向方向を規制する配向膜１３１ｃ、１３２ｃであ
る。

【０００３】ところで、このＴＮ型の液晶表示装置で
は、図５に示すように、プレチルト角によって液晶分子
に傾きが付けられており、液晶の立ち上がる方向が予め
方向付けられている。その理由は、マルチドメインによ
るディスクリネィションラインの発生を防止するためで
ある。

【０００４】しかしながら、液晶の立ち上がる方向が決
っているため、電界を印加した状態の液晶表示装置を人
（観察者）が観察などをしている場合、液晶表示装置を
見る角度によってコントラストが変化するという現象が
生じる。その１例を以下に説明する。

【０００５】図６は、横軸に液晶表示装置を見る角度を
とり、縦軸に透過率をとって、両者の関係をプロットし
た図である。この図において、各線は液晶に印加される
電圧が違う場合の結果を示している。

【０００６】この図より理解されるように、各電圧の場
合において白表示から黒表示まで階調表示が可能である
が、図５のθ１側であるプラス側では１０°程度以上に
なると、階調が逆転する階調反転を起こし易くなる。一
方、図５のθ２側であるマイナス側では角度変化に伴っ
て透過率が大きく変化し、コントラストが著しく低下し
ている。

【０００７】ここで、上記θ１側を正視角方向、上記θ
２側を逆視角方向と呼び、また、液晶表示装置を立てて
見たときの上側を１２時として正視角方向の向きより１
２時視角（正視角方向が上側）・６時視角（正視角方向
が下側）と呼ぶ。すなわち液晶分子の傾き方向と視角方
向とは同意となる。なお、この視角方向はラビング等の
液晶の配向方向を規定する処理において任意に決めるこ
とができ１２時と６時には限らない。

【０００８】したがって、従来のＴＮ型液晶表示装置に
おいて、上述した階調反転やコントラストの低下が生じ
ると、観察者にとって大変な障害となり、その液晶表示
装置の表示特性が劣悪であるのではないかという疑問を
持たせる結果となる。

【０００９】そこで、表示特性を改善するために提案さ
れた技術が知られている（特開平５−１０７５４４）。
この技術は、図７に示すように、１絵素内に視角方向の
異なる複数の液晶領域を形成する技術である。図中の矢
印の方向が視角方向である。この技術による場合には、
１絵素内を、矩形状をした２または４領域程度に区分す
ると共に隣合う領域の視角方向を各々逆方向にし、か
つ、それぞれの領域の面積を等しくしている。また、そ
のラビング角度は、ＴＮモードの場合には９０°に規定
されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した１
絵素を等面積で分割する提案技術による場合、液晶表示
装置を見る角度と透過率との関係は、図８に示すように
なる。つまり、階調反転が抑制され、視角を改善できる
ものの、液晶表示装置の観察角度に依存してコントラス
トの低下が著しい。その理由は、前記１絵素を等面積で
分割する方法では逆視角方向（図５のθ２側）の特性が
支配的になるためである。

【００１１】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、表示品位に優れ、しかも
視角特性を改善できる液晶表示装置を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、一対の基板間に液晶層を有する液晶表示装置におい
て、該一対の基板間の中間付近における液晶分子の基板
に対する傾きを同一とした領域が、各領域での該傾きの
絶対値が等しくかつ該傾きの方向を異ならせた状態で１
絵素内に複数存在し、１絵素内に存在する複数の該領域
がその面積を各々異ならせてあるので、そのことにより
上記目的が達成される。

【００１３】この液晶表示装置において、１絵素内に存
在する複数の領域が、液晶分子の傾きを反対方向とした
２種類の領域により形成され、かつ、該２種類の領域の
うち片方の面積の１絵素全面積に対する割合が５０％を
超え、かつ、９０％未満であるようにすることが好まし
い。

【００１４】また、この液晶表示装置において、表示モ
ードがツイストネマティック型であり、１絵素内に存在
する複数の領域の少なくとも１つが、前記液晶層のツイ
スト角度を９０°を超え、かつ１１０°以下にすること
が好ましい。

【００１５】

【作用】本発明によると、一対の基板間の中間付近にお
ける液晶分子の基板に対する傾きを同一とし、かつ、該
傾きを異ならせた状態で１絵素内に複数存在する領域、
即ち１絵素内の複数の異なる視角方向を持った領域が、
その面積を各々異ならせて形成されることにより、最も
よく使用される視角において正視角方向の高コントラス
トを維持しつつ階調反転のない視角特性が得られる。特
に、各々反対の方向を持った視角領域を組み合わせた場
合、前記２種類の領域のうち片方の面積の１絵素全面積
に対する割合が、５０％を超え９０％未満であるように
形成することによって最も効果がある。

【００１６】また１絵素内の複数の異なる視角方向を持
ち、かつ液晶分子が２枚の基板間で捻れているツイスト
ネマティック型の液晶表示装置の場合、該液晶のツイス
ト角度が、９０°を超え１１０°以下であるように形成
することによって、コントラストの観察角度依存性をよ
り少なくできる。

【００１７】これらの技術を単独で、あるいは複数組み
合わせて用いることにより表示品位の高い液晶表示装置
を提供できる。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づき具体的
に説明する。

【００１９】図２は本発明を適用したパッシブマトリク
ス型液晶表示素子の断面図を示す。この液晶表示装置
は、液晶層３３を挟んで一対の基板３１、３２が対向配
設されている。一方（下側）の基板３１は、ガラスやシ
リコンウェハ等からなるベース用の基板３１ａ上に電極
配線３１ｂが形成され、液晶層３３と接する部分に液晶
の配向を規定する配向膜３１ｃが形成されている。この
基板３１上に設けた電極配線３１ｂは、帯状をしたもの
を複数並設して形成されている。

【００２０】他方（上側）の基板３２は、ガラスやシリ
コンウェハ等からなるベース用の基板３２ａ上に電極配
線３２ｂが形成され、液晶層３３と接する部分に液晶の
配向を規定する配向膜３２ｃが形成されている。この基
板３２上に設けた電極配線３２ｂは、上記基板３１上に
設けた電極配線３１ｂとは交差する状態で、帯状をした
ものを複数並設して形成されており、両電極配線３１
ｂ、３２ｂが交差する部分で絵素が構成されている。

【００２１】これらの基板３１、３２の端部は樹脂等で
シールされ、両基板３１、３２のうちの少なくとも一方
には、表示を行う表示部の外側の周辺に、駆動回路など
の周辺回路が実装されている。

【００２２】かかる構成の本実施例に係る液晶表示装置
では、液晶の配向を規定するためにポリイミドよりなる
配向膜３１ｃ、３２ｃを用い、該配向膜３１ｃ、３２ｃ
を後述する配向処理を行うことによって液晶の配向方向
を得た。

【００２３】図１（ａ）は、１絵素内において得られた
配向状態を示す平面図である。この図において、配向状
態が異なる領域を２領域Ｘ、Ｙとして形成してある。各
領域Ｘ、Ｙにおける矢印ａは視角方向を示し、図１
（ｂ）における矢印ｂは対向する２基板のラビング方向
を示し、点線矢印は下側の基板３１、実線矢印は上側の
基板３２のラビング方向である。ラビング角αは相対向
する基板３１、３２間の捻れ角度を示す。このとき、２
領域Ｘ、Ｙの面積は等しくないように形成する。このよ
うにすることにより、最もよく使用される視角、この例
の場合は領域Ｘの６時視角において、正視角方向の高コ
ントラストを維持しつつ階調反転のない視角特性が得ら
れる。特に、１絵素内に反対方向の視角方向を持った２
種類の領域が複数形成された場合、正視角方向の高コン
トラストを維持しつつ階調反転のない視角特性を得よう
とするには、前記２種類の領域のうち片方の面積の１絵
素全面積に対する割合αは、５０％＜α＜９０％である
ように形成するのがよい。より好ましくは、視角範囲２
０゜以内の実用的範囲で効果のある点で５５％＜α＜８
５％とするのがよく、特にコンピュータのモニタ等で視
角が固定されない場合、コントラストが大きくなるとい
った点で７５％＜α＜８５％とするのがよい。

【００２４】本実施例では視角方向の異なる領域を複数
形成する方法として、ポリイミドからなる配向膜３１
ｂ、３２ｂを形成した後の任意の工程において、紫外光
を照射することによりプレチルト角が低下する現象を利
用した。図２を用いてより詳細に説明する。図２では図
１の２領域Ｘ、Ｙを横切る方向における断面を示してい
る。

【００２５】両基板３１、３２を貼り合わせる前に、各
基板３１、３２の配向膜３１ｃ、３２ｃに対して領域Ｘ
およびＹに、上記ｂ方向に、例えば琢磨布にてラビング
処理を行う。次に、領域Ｘを覆うマスクパターンと領域
Ｙを覆うマスクパターンとを使用し、配向膜３１ｃの領
域Ｘを該当するマスクパターンで覆い、配向膜３１ｃの
領域Ｙに光照射を行う。また、配向膜３２ｃの領域Ｙを
該当するマスクパターンで覆い、配向膜３２ｃの領域Ｘ
に光照射を行う。これによって、配向膜３１ｃ、３２ｃ
に接する液晶のプレチルト角を１絵素内で異ならしめ、
かつ相対向する基板３１、３２間でプレチルト角を異な
らしめ、かつプレチルト方向を相対向する基板３１、３
２間で反対の方向にする。これにより、液晶の視角方向
は大きいプレチルト角の基板に規制される。図２におい
て、配向膜３１ｃ、３２ｃに接する短い直線ｃが液晶の
プレチルト角の大小を示し、一対の基板３１、３２間の
液晶層３３中の中間付近における棒状の液晶分子の基板
に対する傾きが平均的な液晶のプレチルト方向を示す。

【００２６】図３は、本実施例に係る液晶表示装置にお
ける見る角度と透過率との関係を示す図であり、横軸に
液晶表示装置を見る角度をとり、縦軸に透過率をとって
前記関係をプロットしている。

【００２７】また、表１に、図３の関係が得られた本実
施例の液晶表示装置と、図６の関係が得られた従来例１
の液晶表示装置と、図８の関係が得られた従来例２の液
晶表示装置とにおいて、階調反転がなく、かつ白黒のコ
ントラストが１０：１以上の視野角範囲を示している。

【００２８】

【表１】

【００２９】上記図３及び表１より理解されるように、
本発明による場合には、視野角を広くでき、表示品位に
優れた液晶表示装置を提供することができる。

【００３０】なお、上述した本実施例では配向膜材料と
してポリイミドよりなる配向膜を用いたが、光照射によ
りプレチルト角の変化する材料ならば任意のものを使用
できる。また、光照射条件に関しては、材料に応じた最
適の照射波長等を選べば良い。また、レーザを用いれ
ば、より効率的にプレチルト角の制御ができる。

【００３１】また、本発明に適用できる配向制御法とし
ては、公知の他の方法を用いてもよく、例えば無機質膜
の斜方蒸着や、フォトリソグラフィーを用いたマスクラ
ビングを採用することができ、これによっても本発明の
配向構造を達成することも可能である。

【００３２】上述した実施例において、相対向する基板
３１、３２間の捻れ角度を示す前記ラビング角αは９０
°＜α≦１１０°を満足するように設定する。その理由
は、以下の通りである。すなわち、ＴＮモードの液晶表
示装置の液晶の捻れ角度（ラビング角α）は通常９０°
であり、液晶表示装置を正面（図３における０°）より
観察したとき最もコントラストが高くなる。このラビン
グ角度を９０°より広くしていくと、液晶表示装置を逆
視角側に倒したような特性となり、正面のコントラスト
は若干低下するが、逆視角領域のコントラストは高くな
る。

【００３３】本実施例では視角方向を正逆２方向持った
液晶表示装置に、前記ラビング角αを９０°を超え１１
０゜以下とした特性を加えることによって、従来の問題
点である観察角度によるコントラストの著しい低下を抑
制できるからである。

【００３４】そのため、本発明では相対向する基板３
１、３２間で９０°＜α≦１１０°に捻れるようにラビ
ング角αを規定する。これにより、コントラストの観察
角度依存性をより少なくすることができる。なお、ラビ
ング角α＞１１０゜の場合には、正面からの観察におい
て階調反転が見られるため好ましくない。

【００３５】ところで、本発明において、図４に示すよ
うに１絵素内に異なる視角方向を持った領域Ｘ、Ｙの境
界は、円、楕円、長円または、これらの１部分の形状で
あるように形成するのが好ましい。その理由は、以下の
とおりである。

【００３６】即ち、１絵素内に異なる視角方向を形成す
る場合、各々の領域の形成条件の差によって領域界面に
エネルギーの差が生じるが、そのエネルギー差が以下の
ように吸収される傾向にある。例えば、光照射部分と未
照射部分では、プレチルト角の低い光照射部分の未照射
部分との界面エネルギーが低く、未照射部分に吸収され
る傾向にある。このとき、境界が、円、楕円、長円また
は、これらの１部分の形状の外側方向、つまりエネルギ
ー的により安定な方向に移動しようとするため、円、楕
円、長円または、これらの１部分の形状は膨張傾向にあ
る。そのため、円、楕円、長円または、これらの１部分
の形状の内側に界面エネルギーが低い領域を形成するこ
とによって、安定した配向特性を得ることができるから
である。これに対して、従来のように１絵素を矩形の領
域で分割する方法では、各々の領域の配向安定性が悪
く、信頼性が低いという欠点がある。

【００３７】上述のように境界を、円、楕円、長円また
は、これらの１部分の形状であるように形成する場合、
その形成としては、例えば前述した配向膜への光照射時
に用いるマスクのパターン形状を形成すべく境界の形状
に応じた形にすることで行える。なお、上記実施例では
対向する２基板間の電極配線が相対する部分で絵素が形
成されるパッシブマトリクス型の場合に適用している
が、本発明はこれに限らず、アクティブマトリクス型液
晶表示装置にも同様に適用される。この場合、一方の基
板側に絵素電極がマトリクス状に設けられると共に、そ
の絵素電極の近傍を通る状態で、信号配線と走査配線と
が交差するように配線され、信号配線と走査配線との交
差部近傍に設けたＴＦＴ等の非線型素子によって絵素電
極、信号配線および走査配線が接続された構成となる。

【００３８】また、上記実施例では上述したＴＮモード
の液晶表示装置に適用しているが、本発明はこれに限ら
ず、任意のモードの液晶表示装置に適用できる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明による場合に
は、コントラストの観察角度依存性を抑え、広い視野角
を得ることができる。そのため、信頼性のある表示品位
の向上した液晶表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明を適用した一実施例の絵素部分
を示す平面図、（ｂ）はラビング方向及びラビング角を
示す図。

【図２】図１の絵素部分の断面図。

【図３】本発明を適用した液晶表示装置の視角特性図。

【図４】本発明を適用した別の実施例の絵素部分を示す
平面図。

【図５】従来の液晶表示装置の一例を示す絵素部分の断
面図。

【図６】図５に示した従来例による液晶表示装置の視角
特性図。

【図７】従来の液晶表示装置の別の例を示す平面図。

【図８】図７に示した従来例による液晶表示装置の視角
特性図。

【符号の説明】

３１基板３１ａベース用基板３１ｂ電極配線３１ｃ配向膜３２基板３２ａベース用基板３２ｂ電極配線３２ｃ配向膜３３液晶層３３ａ液晶分子

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に液晶層を有する液晶表示
装置において、該一対の基板間の中間付近における液晶分子の基板に対
する傾きを同一とした領域が、各領域での該傾きの絶対
値が等しくかつ該傾きの方向を異ならせた状態で１絵素
内に複数存在し、１絵素内に存在する複数の該領域がそ
の面積を各々異ならせてある液晶表示装置。
【請求項２】１絵素内に存在する複数の領域が、液晶
分子の傾きを反対方向とした２種類の領域により形成さ
れ、かつ、該２種類の領域のうち片方の面積の１絵素全
面積に対する割合が５０％を超え、かつ、９０％未満で
ある請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】表示モードがツイストネマティック型で
あり、１絵素内に存在する複数の領域の少なくとも１つ
が、前記液晶層のツイスト角度を９０°を超え、かつ１
１０°以下にしてある請求項１に記載の液晶表示装置。