JP2960840B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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- 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
- G02F1/00—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
- G02F1/01—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
- 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
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- 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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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
に説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
平面図。
面図。
特性図。
特性図。
Claims (3)
- 【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。
Priority Applications (8)
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DE69431505T DE69431505T2 (de) | 1993-07-30 | 1994-07-28 | Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung |
EP94305612A EP0636920B1 (en) | 1993-07-30 | 1994-07-28 | Liquid crystal display device |
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US08/453,804 US5594570A (en) | 1993-07-30 | 1995-05-30 | Liquid crystal display device and method for producing the same |
US08/950,514 US5855968A (en) | 1993-07-30 | 1997-10-22 | Liquid crystal display device and method for producing the same |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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JPH0764093A JPH0764093A (ja) | 1995-03-10 |
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Family Applications (1)
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Families Citing this family (2)
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TW588171B (en) | 2001-10-12 | 2004-05-21 | Fujitsu Display Tech | Liquid crystal display device |
-
1993
- 1993-08-27 JP JP21322793A patent/JP2960840B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0764093A (ja) | 1995-03-10 |
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