JP3183647B2 - パラレル配向液晶表示素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，液晶表示素子に関
し、特に光学補償ベンドモード（ＯＣＢモード：ｏｐｔ
ｉｃａｌｌｙ ｓｅｌｆ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｂ
ｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ｍｏｄｅ）セルにおける、
スプレイ−ベンド転移の容易な液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明の背景となる液晶及びこれを利用
した表示装置についての原理や構造や製造方法等の一般
的な事項は、例えば山崎照彦他２名監修 「カラーＴＦ
Ｔ液晶ディスプレイ」 共立出版株式会社 １９９６年
刊、佐々木照夫他１名編著 「液晶ディスプレイのすべ
て」 工業調査会 １９９３年刊、中田一郎他２名著
「液晶入門」 幸書房 １９９２年刊 内田龍男編著
「次世代液晶ディスプレ技術」 工業調査会 １９９４
年刊等に記載されている周知技術である。

【０００３】また、ポリマー配向膜やその配向処理（特
にラビング処理）についても、例えば液晶若手研究会編
「液晶ディスプレイの最先端」 シグマ出版１９９６
年刊、特にその「７」、「８」等やその参考文献リスト
に挙げられている文献に記載され、更にこれに用いる布
の材質、使用するローラの要目等も周知の技術である。
このため、これらについての詳細な説明は省略し、本発
明に直接関係の深い技術についてのみ説明する。

【０００４】更に図であるが、液晶表示盤は二枚の相対
向するガラス基板、電極間に液晶が存在すること、ガラ
ス基板の断面は直方形になること等は周知事項である。
このため、例えば断面図においてガラス基板の断面に横
斜線を入れること等は、かえって図が煩雑となり、更に
はかえって発明の要部の位置がわかり難くなったりする
ため、図で上下対象の部分であるのを示す等の他は原則
として省略する。更に、明細書での説明に直接の関係の
ない部分の表示等も、図がかえって煩雑となるため原則
として省略する。

【０００５】以下、本来の従来の技術について説明す
る。液晶表示素子は、ブラウン管等に比較して薄型で軽
量、かつ低消費電力のディスプレイ｛画（映）像表示｝
素子である。このためテレビやビデオなどの画像表示装
置や、モニター、ワープロ、パーソナルコンピュータな
どの事務（ＯＡ）機器の表示部に広く用いられている。

【０００６】ところで従来、液晶表示素子として例え
ば、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−ドの液晶表示素子が実用化されている
が、これは応答が遅くまた視野角が狭い等の欠点を有し
ている。また、応答が速く、視野角が広い強誘電性液晶
（ＦＬＣ）、あるいは反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）等も
あるが、現時点では耐ショック性、温度特性等に大きな
欠点があり、広く実用化されるまでには至っていない。

【０００７】また、光散乱を利用する高分子分散型液晶
を使用した表示モ−ドは、偏光板を必要とせず、高輝度
表示が可能であるが、本質的に位相板による視角制御が
出来ないうえ、現時点では応答特性に課題を有してお
り、このためＴＮモードの液晶に対する優位性は少な
い。

【０００８】一方、最近応答が速く視野角が広い表示モ
ードとして光学補償ベンド（ＯＣＢ）モ−ドが提案され
た（特開平７−８４２５４）。

【０００９】これを図１７に示す。本図において、１と
８は相対向するガラス基板である。２と７は、同じく相
対向する透明電極である。３と６は、同じく配向膜であ
る。そして、この配向膜間に液晶層４が存在することと
なる。１３と１６は、同じく偏光板である。１７と１８
は、同じく位相補償板である。

【００１０】このモ−ドは、本図の左側に示すように、
対向する二枚の基板上（間）の液晶分子を、平行かつ同
一方向へ配向処理しスプレイ配向５１を形成した液晶セ
ルに電圧印加することにより、本図の右側に示すごとく
セル中央部にベンド配向（あるいはねじれ配向を含んだ
ベンド配向）５２を誘起させることと、低電圧駆動と視
野角拡大のために位相補償板１７、１８を液晶セル外側
に配設することを特徴としたものである。

【００１１】そして、本モードの液晶表示素子は、性能
的には中間調表示域においても高速応答が可能であると
同時に広い視野角特性を有している。また、表示が黒に
なる電圧は位相補償板によって調整可能という特徴をも
有している。なおここに、視野角が広いのは、上下の配
向膜近傍のベンド部が図１７の右側に示すごとく反対方
向となっているため相互に補償しあうことによる。なお
また、位相補償板を調整することにより、一層の低電圧
駆動とすることも可能である。

【００１２】ただし、ＯＣＢモードの液晶は、例えば電
波新聞 １９９５年５月２５日等３３面、特別企画「広
視野角・高速液晶ディスプレイの開発」、第２６回画像
光学コンファレンス（１９９５年）Ｐ２１１〜２１６
「ＯＣＢ型液晶を用いた広視野角・高速応答ディスプレ
イ」、フラットパネルディスプレイ １９９４年版 Ｐ
１７０「ＴＦＴの広視野角化：高速応答が可能ＯＣＢモ
ード、配向の安定化がかぎ」、その他特開平７−８４２
５４号、特開平９−９６７９０号等に記載されている周
知技術である。このためこれ以上の一般的な説明は省略
する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のＯＣ
Ｂモードの液晶表示素子では、上記の文献にもある程度
記載されているが、ユーザがこの液晶を採用した表示盤
を使用する際には、使用のたび毎に初期のスプレイ配向
状態から電圧印加によりベンド配向状態にする初期化処
理が必要不可欠である。

【００１４】しかしながら、数Ｖ程度の電圧印加ではこ
の初期化処理に分単位の時間が必要である。といって、
２０Ｖ等の高圧で印加するようにするためには、別途の
回路が必要となり、液晶表示装置のコストアップにつな
がったりするため好ましくない。このため、数Ｖ程度の
電圧印加により容易にベンド配向が形成される、そして
勿論転移速度の速いＯＣＢモードの液晶表示素子が望ま
れていた。

【００１５】また、テレビジョン等の高品質表示を要求
される映像装置に使用する場合には、１００万個程ある
画素のなかにはどうしても何等かの理由で転移しない画
素が生じるが、かかる画素をそのままにしておくと映像
の品質を劣化させかねない。このため、使用に際して全
ての画素を確実に転移させることのできる技術の開発が
望まれていた。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、係る課題に鑑
みなされたものである。本発明は、後に詳しく説明する
が、スプレイ−ベンド転位には、液晶層中央付近で液晶
ダイレクタ方位が基板に垂直になることと、一方の配向
膜界面でのプレチルト角が小さくなることが重要なこと
を発見したことに基づくものである。

【００１７】このため第１に、一方の基板上に、電圧印
加による液晶分子の立ち上がりかたが周囲の液晶分子の
立ち上がりかたと逆の領域を有する液晶表示素子として
いる。第２に、該スプレイ配向の液晶領域が少なくとも
１組のスプレイ配向の部分に配向分割されるとともに、
各組内のスプレイ配向の方向が１８０度異なるように配
向処理が成されている液晶表示素子としている。

【００１８】第３に、両基板上配向膜界面での液晶プレ
チルト角が上下でお互いに異なることを特徴とする液晶
表示素子を用いることとしている。第４に、少なくとも
前記一方の基板の液晶層と接する面上に、当該部位での
液晶層の配向が電圧印加による液晶分子の立ち上がりか
たが周囲の液晶分子の立ち上がりかたと逆になるよう、
基板面に対して傾斜した面を有する凸形状物や凹状の凹
みを有する液晶表示素子としている。

【００１９】具体的には、以下の構成としている。請求
項１の発明においては、対向する基板内面に形成された
電極上の配向膜を互いに略平行に配向処理することによ
り形成されるスプレイ配向の液晶領域を有するパラレル
配向液晶表示素子であって、電圧印加時に液晶層中央部
にベンド配向が形成されるとともに、スプレイ−ベンド
転移時に基板近傍の液晶分子が基板面に水平となる領域
を形成する手段を有し、スプレイ−ベンド転移時に基板
近傍の液晶分子が基板面に水平となる領域を形成する手
段が、配向膜面上に設けられた、お互いにその配向処理
方向が略１８０度異なる正配向処理部と負配向処理部と
を含むことを特徴とする。

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の基本をその実施の
形態に基づいて説明する。図１７は、本発明に係る液晶
表示装置の作用、構成を説明するための概念図である。
そして、左側の５１はスプレイ配向を示した液晶分子で
あり、右側の５２はベンド配向を示した液晶分子であ
る。そして、表示では、このベンド配向の状態が使用さ
れる。

【００４１】ところで、本図の左側に示すスプレイ配向
５１を示す液晶表示素子は、メーカでの製造時やユーザ
による使用していない状態のものであり、使用に際して
この状態の液晶表示素子に初期化電圧を印加すると、右
側に示すベンド配向５２を形成する。しかしこれは、前
述のごとく初期化のための電圧印加と同時に形成される
わけではない。すなわち、初期化電圧を加えると、以下
に示すように液晶表示素子内液晶のダイレクタ分布が過
程を経てスプレイ配向からベンド配向へと変化する。

【００４２】図１８は、代表的なＯＣＢモード型液晶表
示素子に、電圧を０→Ｖ１→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ４→Ｖ５
（０＜Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４＜Ｖ５）と順次増加させ
て加えてしていったときの、液晶層内の液晶ダイレクタ
の動きの印加電圧による相違を模式的に（大よその傾向
として）表したものである。なおこの場合、左右（本図
での左右。従って使用状態では表と裏等）両配向膜界面
での液晶プレチルト角（電圧無印加時での液晶プレチル
ト角）の初期値は同一に設定してある。

【００４３】以下、本図をもとに、この配向の変化の内
容を説明する。図１８の（ａ）は、電圧無印加のときの
液晶の配向状態（スプレイ配向）を表している。この場
合には当然セル中央の液晶ダイレクタは基板に水平であ
る。図１８の（ａ）から図１８の（ｇ）において、▼印
は液晶ダイレクタが配向膜（基板）に水平である液晶層
厚み方向の位置を表している。

【００４４】いま、（ａ）の状態の液晶表示素子に閾値
以上の電圧Ｖ１を印加すると、動きを拘束する配向膜か
ら離れているため一番動き易いセル中央の液晶分子が最
初に（ｂ）に示す如く傾き、それに伴い一方（図では左
側）の配向膜界面での液晶プレチルト角は増大し、他方
（図では右側）の配向膜界面での液晶プレチルト角は減
少する。そしてこのとき、基板に水平な液晶ダイレクタ
が存在する位置は低プレチルト側の配向膜界面に近づ
く。

【００４５】（ｃ）及び（ｄ）は、更に電圧が加わった
（高くなった）場合であり、図示の左側の高プレチルト
配向膜３界面でのプレチルト角は更に大きくなってお
り、図の右側の低プレチルト配向膜４界面でのプレチル
ト角は更に小さくなっている。更に電圧を上げた（ｄ）
においては、基板に水平なダイレクタ方位を有する液晶
分子は殆ど低プレチルト配向膜界面近傍に存在すること
となっている。

【００４６】（ｅ）は、電圧Ｖ４の印加によるベンド転
移直前の配向状態を表し、（ｆ）は電圧Ｖ５印加により
ベンド配向となった時点での配向状態を表している。
（ｅ）においても配向膜に平行なダイレクタ方位を有す
る液晶分子は存在するが、（ｆ）においては配向膜に平
行なダイレクタ方位を有する液晶分子は存在しない。一
旦（ｆ）の配向状態となった液晶表示素子は、（ｇ）に
示される配向状態（定常状態）に速やかに移行する。

【００４７】以上の転移メカニズムより、速やかなスプ
レイ−ベンド転移がなされるためには、液晶層中央付近
で液晶ダイレクタ方位が配向膜（基板）に垂直（直交）
になっていることと、一方の配向膜界面でのプレチルト
角が小さくなっていることが重要であることが分かる。
逆に言うならば、かかる如くすることにより速やかなス
プレイ−ベンド転移がなされることとなる。即ち、この
ため、本発明はこのスプレイ−ベンド転移を速やかに起
こさせるべく、液晶層中央付近での液晶ダイレクタ方位
や配向膜界面でのプレチルト角を最適とすべく種々の手
段を講じているものである。

【００４８】

【実施例】以下，本発明を、その実施例に基づいて説明
する。 （第１実施例）図１は、本発明に係る液晶表示素子の第
１実施例の断面構成を概念的に示したものであり、スプ
レイ−ベンド転移時間の実験に用いたテストセルであ
る。本図においては、図１４に示した液晶表示素子と同
じ部品（部材、構成のもの）については、同一の符号を
付してある。なお、５はスペーサである。

【００４９】本実施例の液晶表示素子の製作（製造）で
あるが、まず透明電極２、７を有する２枚のガラス基板
１、８上に日産化学工業製配向膜塗料ＳＥ−７４９２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３、６を形成した。

【００５０】その後、レーヨン製ラビング布を用いて各
画素毎に図２の（ａ）に示す方向にラビング処理を施
し、積水ファインケミカル（株）製スペーサ及びストラ
クトボンド３５２Ａ（三井東圧化学（株）製シール樹脂
の商品名）を用いて基板間隔が６．５μｍとなるように
貼り合わせ、本実施例の液晶セル（以下、この液晶セル
を液晶セルＡとする）を作成した。

【００５１】このとき図２に示す図１での上側の配向膜
３のラビング処理は、図２の（ａ）の上側に示す如く、
各画素とも全面同一とした。一方、下側の配向膜６のラ
ビング処理は、一旦上側の配向膜側と同一方位にラビン
グ処理を行った後、マスクラビングの手法を用いて図２
の（ａ）の下側に示すごとく右端のみ部分的に逆方向に
行った。同様に、本実施例の変形例（応用例）として図
２の（ｂ）及び図２の（ｃ）の各下側に示されるよう
に、逆方向ラビング領域の形状、配置が各上側と異なる
液晶セル９を作製した。これらをそれぞれ液晶セルＢ、
液晶セルＣとする。

【００５２】次に、液晶ＭＪ９６４３５を真空注入法に
て上記液晶セルＡ、Ｂ、Ｃ内に注入し、テストセルＡ、
Ｂ、Ｃとした。最後に、各テストセルに、その偏光軸が
配向膜のラビング処理方向と４５度の角度をなし、か
つ、お互いの偏光軸方向が直交するように偏光板を上下
から貼合し（前掲の「次世代液晶ディスプレイ技術」の
図１．２ にも記載されている周知技術であり、また煩
雑となる等のため、図１と２では示していない。）、電
圧を印加しながらスプレイ配向からベンド配向への転移
を観察した。

【００５３】（比較例）比較例として、先の第１実施例
と同じ構造かつ製造方法ではあるが、図３に示す如く上
下の配向膜ともども逆方向ラビング領域を全く有しない
点が異なる液晶セルを作製した。すなわち従来技術のス
プレイ配向液晶セルを作製し、更に上述の液晶ＭＪ９６
４３５を封入してテストセルを製作した。このテストセ
ルをＲとする。

【００５４】このテストセルＲに７Ｖ矩形波を印加した
ときに、全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと
転移するに要する時間を観察した。表１に、実施例の各
テストセル及び比較例に７Ｖ矩形波を印加したときに、
全電極領域がスプレイ配向からベンド配向へと転移する
に要する時間を示す。

【表１】

【００５５】本表より明らかなように、比較例は４２秒
であるのに本発明に係る液晶表示素子の実施例１及びそ
の変形例Ａ、Ｂ、Ｃは、スプレイ配向からベンド配向へ
の転移が各５、４、７秒と速やかである。この理由であ
るが、図２の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の何れの場合に
おいても、下方の配向膜側の２つのラビング領域の境界
部分では、液晶ダイレクタがテストセル基板面、そして
配向膜面に水平となる部分が存在するため、初期段階よ
り図１８の（ｅ）や（ｆ）での低プレチルト配向膜界面
があらかじめ形成されていることにある。

【００５６】図４を参照して、更に考察する。図４は図
２（ａ）の相異なる方向の２つのラビング領域の境界部
分の拡大図である。図４において、参照符号Ｓは境界部
分示す。この境界部分Ｓの左右両側の液晶層領域の配向
状態を考察すると、境界部分Ｓの左側液晶層領域では、
配向膜３と配向膜６のラビング方向が同一であるため、
スプレイ配向状態となっている。一方、境界部分Ｓの右
側液晶層領域では、配向膜３と配向膜６のラビング方向
が逆であるため、ホモジニアス配向状態となっている。
よって、かかる境界部分Ｓは、スプレイ配向領域Ｓ１と
ホモジニアス配向領域Ｓ２に挟まれた領域である。この
場合、境界部分Ｓの配向膜６の界面近傍には、液晶ダイ
レクタが基板に平行となる部分が存在すると考えられ
る。なぜなら、液晶が連続体であることを考慮すれば、
配向膜６の界面近傍において、プレチルト角が正の領域
と負の領域に挟まれた境界部分Ｓでは必ず液晶ダイレク
タが基板に平行となる部分が存在すると考えられるから
である。そして、配向膜６の界面近傍に、液晶ダイレク
タが基板に平行となる部分が存在することから、境界部
分Ｓでの配向膜６界面では、プレチルト角が小さくなっ
ている。よって、初期段階より図１８の（ｅ）や（ｆ）
での低プレチルト配向膜界面があらかじめ形成されてい
ることになる。このため、境界部分Ｓで、スプレイから
ベンドへ転移する核の発生が容易となり、この結果、ス
プレイ配向からベンド配向へ容易に転移することにな
る。

【００５７】なお、本実施例の液晶層の配向状態につい
て着目すれば、図５に示すようにスプレイ配向領域Ｓ１
とホモジニアス配向領域Ｓ２の間に境界部分Ｓが介在し
ている構成となっている。従って、液晶層について図５
に示す構成の配向状態が得られれば、スプレイ配向から
ベンド配向への転移を容易にすることができるものと考
えられる。そして、かかる配向状態の液晶層を構成する
ため、本実施例では配向膜６のラビング処理として配向
膜３と同一方向のラビング処理と逆方向のラビング処理
を行ったものである。

【００５８】こうして、本実施例では、液晶ダイレクタ
の変位が極めてスムーズに進行するため、高速なスプレ
イ−ベンド転移を実現することができる。（なお、ここ
に重要なことは、液晶ダイレクタがテストセルの配向膜
面に水平であるということよりも、結果としてその近傍
にわずかに傾いた液晶ダイレクタが存在するということ
である。） なお、ここにおいて、配向膜表面での液晶ダイレクタが
配向膜面に完全に平行な領域ではベンド配向が速やかに
は形成されないため、表示領域端部あるいは表示領域
外、例えばブラックマトリックス部に配設することが好
ましい。また、本実施例では液晶プレチルト角の大きさ
を上下配向膜（基板）側でほぼ同一となるようにした
が、後の実施例に示すように上下配向膜面での液晶プレ
チルト角が異なるようにしていても良いのは勿論であ
る。

【００５９】（第２実施例）本実施例の液晶表示素子の
スプレイ−ベンド転移時間の実験に用いたテストセル
は、その機械的部分の構成、構造は図１に示す先の実施
例と同じである。次に、セルの製作であるが、透明電極
２、７を液晶側面に有する（付着させた）２枚のガラス
基板１、８上に、ＪＳＲ株式会社製配向膜塗料ＡＬ−０
６５６をスピンコート法にて塗布し、更に１８０℃の恒
温槽中で１時間硬化させて配向膜３、６を形成した。

【００６０】その後、図６に示すように各画素表面を２
つの部分（領域）に分割し、各部分は相向きあう方向に
レーヨン製ラビング布を用いラビング処理を施した。し
かる後、積水ファインケミカル（株）製スペーサ５及び
ストラクトボンド３５２Ａ（三井東圧化学（株）製シー
ル樹脂の商品名）を用いて基板間隔が８．５μｍとなる
ように貼り合せて、液晶セル（以下、この液晶セルを以
下液晶セルＤとする）を作製した。なおこの際、図に示
すごとく、両基板上の配向膜のラビング方向が１８０度
異なった２つの領域の分割は、上下とも丁度液晶表示素
子の真中でなした。次に、液晶ＭＪ９６４３５を真空注
入法にてこの液晶セルＤ内に注入し、テストセルＤとし
た。

【００６１】テストセルＤに７Ｖ矩形波を印加したとき
の、全電極領域がスプレイ配向からベンド領域へと転移
するに要する時間は５秒であり、極めて高速なスプレイ
−ベンド転移が確認された。本実施例においては、テス
トセルＤの２つの配向分割領域の境界部分近傍では液晶
ダイレクタがテストセル基板面に水平となる部分が存在
するため、初期段階より図１８の（ｅ）や（ｆ）に示す
低プレチルト配向膜界面が形成されていることとなる。
そのため、液晶ダイレクタの変位が極めてスムーズに進
行するため、高速なスプレイ−ベンド転移が実現される
と思われる。

【００６２】なお、配向分割領域の形成に当たっては、
対向する２つの基板上配向膜のラビング処理の分割位置
を上下で異ならせても良いことは言うまでもない。この
際、素子中には、２つのスプレイ配向領域と、それらの
領域に挟まれたホモジニアス配向（平行配向）領域が形
成されることとなる。そして、この際の液晶表示素子内
の液晶ダイレクタの分布を図７に示す。

【００６３】この場合、一方の配向膜表面近傍の領域及
び他方の配向膜表面近傍の領域では、液晶ダイレクタが
基板面に対して水平となっており、転移時間５秒という
高速なスプレイ−ベンド転移が確認された。この液晶ダ
イレクタが基板面に対して水平となっている様子を、図
１９に概念的に示す。

【００６４】図８を参照して更に詳述すれば、本実施例
２の液晶層においては、スプレイ配向領域Ｓ１とホモジ
ニアス配向領域Ｓ２間に境界部分Ｓが存在する配向状態
が、基板に平行方向に２層形成されている。従って、図
５の構成が２つ存在していることになる。そのため、各
境界部分Ｓにおいて、それぞれスプレイからベンドへ転
移する核が発生することになり、実施例１に比べて更に
高速転移可能な液晶表示素子を得ることが可能となる。

【００６５】（第３実施例）本発明に係る液晶表示素子
のスプレイ−ベンド転移時間の測定に用いた第３実施例
のテストセルの機械的部分の構成、構造は、図１に示す
ものと同じである。次に、セルの製作であるが、まず透
明電極２、７を有する２枚のガラス基板１、８上に日産
化学工業製配向膜塗料ＳＥ−７４９２をスピンコート法
にて塗布し、１８０℃の恒温槽中で１時間かけて硬化さ
せることにより配向膜を形成した。その後、レーヨン製
ラビング布を用いて図３に示すように上下の配向膜とも
全面同じ方向にラビング処理を施した。

【００６６】ただし、上側の配向膜３のラビング処理は
相対的にラビング密度を下げて液晶プレチルト角が８度
となるようにし、下側の配向膜６のラビング処理は逆に
相対的に密度を上げて液晶プレチルト角が２度となるよ
うにした。

【００６７】なお、ラビング処理の密度とプレチルト角
の関係であるが、これは配向膜や液晶の具体的な材質、
その他膜の形成手順や熱処理等に応じて最適な圧、速
度、ローラ径、手順、ラビング材等が採られるのは勿論
である。ただし、この最適な内容を個々の手順に応じて
求めることは特に困難なことでなく、また各種パラメー
タやラビング密度や強度の定量化は、例えば前掲の「液
晶ディスプレイの最先端」の「８」、「１０．１１」、
「１０．１２」等に大まかではあるが記載されている周
知技術でもある、このため、この内容についての説明は
省略する。

【００６８】その後、積水ファインケミカル（株）製ス
ペーサ及びストラクトボンド３５２Ａ（三井東圧化学
（株）製シール樹脂の商品名）を用いて基板間隔が８．
５μｍとなるように貼り合わせ、液晶セルを作製した。
この液晶セルを液晶セルＥとする。更に、液晶ＭＪ９６
４３５を真空注入法にて液晶セルＥに注入した。

【００６９】その後、各テストセルとしての液晶セルＥ
に、その偏光軸が配向膜のラビング処理方向と４５度の
角度をなし、かつ、お互いの偏光軸方向が直交するよう
に偏光板を貼合し、電圧を印加しながらスプレイ配向か
らベンド配向への転移を観察した。テストセルＥに７Ｖ
矩形波を印加したときに、全電極領域がスプレイ配向か
らベンド領域へと転移するに要する時間は３秒であり、
非常に高速であった。

【００７０】本実施例における液晶表示素子のスプレイ
配向は、そのプレチルト角が上下基板で非対称となって
いるため、最も動き易い液晶層中央での液晶ダイレクタ
方位は配向膜面に対して傾斜して配向していることとな
る。従って、電圧印加による液晶ダイレクタ分布の変位
の方向が印加前に既に決まっており、このため電圧印加
と同時に速やかにスプレイ配向からベンド配向への変位
が進行するものと思われる。

【００７１】更に、この際、一方の配向膜界面でのプレ
チルト角が他方の配向膜面でそれよりも小さく、界面で
の液晶ダイレクタが基板面に水平になりやすいこともベ
ンド転移を加速する要因の一つになっているものと思わ
れる。そして特に、低プレチルト角側配向膜界面でのプ
レチルト角は、高プレチルト角側配向膜界面でのプレチ
ルト角との差が３度以上のときにその効果が認められ
た。なお低プレチルト角側配向膜界面でのプレチルト角
としては、３度以下が好ましく、より好ましくは２度以
下であるのが観測の結果確かめられた。

【００７２】（第４実施例）図９は、本発明に係る液晶
表示素子の第４実施例の断面構成を概念的に示した図で
ある。

【００７３】本図において、６１３は下側配向膜に突出
して形成された凸形状物である。以下、図１０〜図１２
を用いてこの凸形状物の製造プロセスを説明する。さ
て、この凸形状物の製作であるが、まず透明電極を有す
るガラス基板上にＪＳＲ株式会社製ＰＣ系レジスト材料
を塗布して厚さ１μｍのレジスト薄膜を形成する。

【００７４】次にレジスト薄膜に、矩形状のパターンの
開口部を設けたフォトマスクを通して、平行光紫外線で
照射露光する。この様子を図１０に示す。本図におい
て、７０１はフォトマスクであり、７０２はフォトマス
ク開口部であり、７０４は平行紫外線であり、７２はレ
ジスト薄膜である。更に、平行光で露光された上記レジ
スト薄膜を現像、リンスし、９０℃でプリベークして断
面が凸状の形状物を形成する。この様子を図１１に示
す。本図においては、配向膜上に等間隔で平行な凸状の
形状物８１３が形成されている。

【００７５】次に、上記レジスト薄膜材料のガラス転移
点以上の１５０℃でポストベークして凸形状物９１３の
肩をなだらかに順方向に傾斜させて、図１２に示すよう
にその断面形状を山の様にした。その後、透明電極を有
するガラス基板及び上記凸形状物の形成されたガラス基
板上に日産化学工業製配向膜塗料ＳＥ−７４９２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３、６（ただし、図１０〜１２では図示
していない）を形成した。なおここに、凸状の形状物の
表面に配向膜を設けたのは、液晶の配向性能を考慮した
ものである。

【００７６】更にその後、レーヨン製ラビング布を用い
て図３に示す方向にラビング処理を施し、積水ファイン
ケミカル（株）製スペーサ及びストラクトボンド３５２
Ａ（三井東圧化学（株）製シール樹脂の商品名）を用い
て基板間隔が６．５μｍとなるように貼り合わせ、液晶
セルを作成した。この液晶セルを液晶セルＦとする。こ
のとき、配向膜界面での液晶プレチルト角が約５度とな
るようなラビング密度でラビング処理を行った。次に、
液晶ＭＪ９６４３５（屈折率異方性Δn ＝０．１３８）
を真空注入法にて液晶セルＦに注入し、テストセルＦと
した。

【００７７】しかる後、このテストセルＦに、その偏光
軸が配向膜のラビング処理方向と４５度の角度をなし、
かつ、お互いの偏光軸方向が直交するように偏光板を貼
合し、７Ｖ矩形波を印加してスプレイ配向からベンド配
向への転移を観察したところ、約７秒で全電極領域がス
プレイ配向からベンド領域へと転移した。

【００７８】この理由であるが、凸形状物８１２上部で
は、ラビング処理による擦り上げ部と擦り下げ部が存在
するため、結果として液晶プレチルト角の符号が反対の
領域が出来る。即ち、この凸形状部の近傍では液晶ダイ
レクタが基板面に水平になっており、第１実施例〜第４
実施例と同様の理由で、高速なスプレイ−ベンド転移が
達成されたものと思われる。この液晶ダイレクタが基板
面に水平になっている様子を、図２０に概念的に示す。

【００７９】なお、凸形状物としては、その断面形状は
本実施例の如く台形状のものに限定されるものではな
い。その他三角状、半円状でも良いのは言うまでもない
ことである。また、配向膜表面に同様の断面形状を有す
る凹部を作製しても類似の効果が得られるのは勿論であ
る。

【００８０】（第５実施例）図１３に、本発明に係る液
晶表示素子の第５実施例の構成を概念的に示す。本図に
おいて、１０は正の一軸性（ｎx ＞ｎy ＝ｎz ）フィル
ムであり、１１と１４は負の二軸性（ｎX 〜ｎy ＞ｎz
）フィルムであり、１２と１５はハイブリッド配列し
た（ｎZ 軸が光線方向及びこれに直交する方向に存在す
ることとなる。図２１に概念的に示す。）負の屈折率異
方性を有する光学媒体よりなる位相差板である。

【００８１】先の第４実施例で作成したテストセルＦ
に、主軸がハイブリット配列した負の屈折率異方性もつ
光学媒体よりなる位相差板１２、１５、負の二軸性位相
差板１１、１４、正の一軸性位相差板１０、偏光板１
３、１６を図１４に示す配置で貼合し、液晶表示素子Ｆ
を作成した。（本図において、負の二軸性位相差板の主
軸Ｎz 方向は基板に直交している。）このときの位相差
板１２、１５、１１、１４、１０のリターデーション値
（ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ、長軸方向と短軸方向の屈折
率の差と厚みの積）は波長５５０ｎｍの光（視覚性良好
な緑色）に対して、それぞれ２６ｎｍ、２６ｎｍ、３５
０ｎｍ、３５０ｎｍ及び１５０ｎｍであった。

【００８２】図１５は、２５℃におけるこの液晶表示素
子Ｆの正面での電圧−透過率特性を示した表である。１
０Ｖの矩形波電圧を１０秒印加してベンド配向を確認し
た後、電圧を降下させながら測定した。なお、本液晶表
示素子ではベンド配向からスプレイ配向への転移が２．
１Ｖで起こるため、実効的には２．２Ｖ以上の電圧で表
示を行う必要がある。

【００８３】図１６は２．２Ｖ印加時の輝度を７．２Ｖ
印加時の輝度で除したコントラスト値（白と黒の光透過
率の比）の視角依存性を表したものである。上下±６０
度、左右±８０度以上でコントラスト値１０が達成され
ており、基板配向膜面上に液晶ダイレクタ方位が周囲と
は異なる部位を一部設けても、充分な広視野角特性が維
持されることが確認された。

【００８４】また、３Ｖ←→５Ｖ間の応答時間を測定し
たところ、立ち上がり時間は５ミリ秒、立ち下がり時間
は６ミリ秒であった。以上より明らかなように、本発明
の液晶表示素子は、従来のＯＣＢモードの広視野角特性
や応答特性を犠牲にすることなく、高速なスプレイ−ベ
ンド配向転移を達成することが可能であり、その実用的
な価値は極めて大きい。

【００８５】以上、本発明をその実施の形態そして幾つ
かの実施例に基づいて説明してきたが、本発明は何も以
上の実施例に限定されないのは勿論である。すなわち、
例えば以下のようにしてもよい。 （１）配向処理は、マスク方式のラビング処理でなく、
他のものとしている。具体的には、配向性膜に偏光した
紫外線を照射して配向膜の分子鎖に異方性を生じさせる
等光や熱で配向性を与える等である。また、将来何か新
しい方法が開発されたならば、その方法としている。

【００８６】（２）第１実施例において、ラビング方向
が１８０°異なる部分は、画素の表示領域外、例えば表
示面側基板に設けられたブラックマトリックス部に設け
るものとし、これにより各画素毎にその領域内での一層
の均等な表示を図っている。更に、処理の都合で完全に
反平行でなく、最大５°のずれがある。

【００８７】（３）第２実施例においても、ホモジニア
スな領域を表示領域外に設けている。 （４）第３実施例においても、上下の配向膜の配向処理
を上側はレーヨン布等による本来のラビング、下側は光
による等処理の内容をかえている。あるいは、将来の技
術開発のもとで、一方の配向膜のみラビング処理を施し
ている。 （５）第４実施例において、凸状突起物は基板表面でな
く、その表面の配向膜の表面に設けている。更に、その
製法も蒸着等他の方法である。

【００８８】（６）同じく、凸状突起物は、平行線状で
なく、格子点状である。更に、将来の技術開発のもと
で、この突起物に配向性を向上させる何等かの処理を施
している。

【００８９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ＯＣＢモードの液晶表示素子は素子中央部の動き易
い液晶分子があらかじめいずれかの配向膜方向に傾いて
いるため、比較的低い電圧の印加でも立ちやすくなる。
あるいは、一方の配向膜表面での液晶分子が配向膜（基
板）面に対して水平になりやすくなっているため、比較
的低い電圧の印加でもスプレイ−ベンド転移が高速とな
る。また、視野角も広くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示素子の第１実施例〜第３
実施例に用いたテストセルの断面構成を概念的に示す図
である。

【図２】本発明に係る液晶表示素子の第１実施例の基板
上配向膜への配向処理としてのラビング方向及び様子を
示す図である。

【図３】本発明に係る液晶表示素子の第３実施例、第４
実施例及び第１実施例との比較例の基板上配向膜へのラ
ビングの方向を示す図である。

【図４】本発明に係る液晶表示素子の第１実施例におけ
る液晶層の境界部分Ｓの拡大図である。

【図５】境界部分Ｓ付近の配向状態の模式図である。

【図６】本発明に係る液晶表示素子の第２実施例の基板
上配向膜でのラビングの方向及び様子を概念的に示す図
である。

【図７】本発明に係る液晶表示素子の第２実施例の他の
例（第２実施例の変形例）でのラビングの様子を説明す
るための図である。

【図８】図７の配向状態の模式図である。

【図９】本発明に係る液晶表示素子の第４実施例の断面
構成と液晶の配列を概念的に示す図である。

【図１０】本発明に係る液晶表示素子の第４実施例の基
板上配向膜に形成された凸状突起物の製造プロセスを説
明するための図である。

【図１１】同じく、図７に続く凸状突起物の製造プロセ
スを説明するための図である。

【図１２】同じく、図８に続く凸状突起物の製造プロセ
スを説明するための図である。

【図１３】本発明に係る液晶表示素子の第５実施例に用
いたテストセルの構成を概念的に示す図である。

【図１４】本発明に係る液晶表示素子の第５実施例に用
いたテストセルでの光学素子の配置を説明するための図
である。

【図１５】本発明に係る液晶表示素子の第５実施例に用
いたテストセルの電圧−透過率特性を示す図である。

【図１６】本発明に係る液晶表示素子の第５実施例に用
いたテストセルの視野角特性を示す図である。

【図１７】ＯＣＢモード型液晶表示素子における初期化
電圧印加によるスプレイ−ベンド転移を説明するための
概念図である。

【図１８】ＯＣＢモード型液晶表示素子におけるスプレ
イ配向からベンド配向への液晶ダイレクタの動きを説明
するための概念図である。

【図１９】第２実施例における液晶ダイレクタの配列の
様子を概念的に示す図である。

【図２０】第４実施例における液晶ダイレクタの配列の
様子を概念的に示す図である。

【図２１】負の二軸性フィルムのハイブッリ配列の様子
を概念的に示した図である。

【符号の説明】

１、８ ガラス基板 ２、７ 透明電極 ３、６ 配向膜 ４ 液晶層 ５ スペーサ ５１ 電圧無印加時の液晶配向（スプレイ配向） ５２ 電圧印加時の液晶配向（ベンド配向） ９ テストセル １０ 正の一軸性フィルム位相板 １１、１４ 負の一軸性フィルム位相板 １２、１５ ハイブリッド配列した負の屈折率異方性を
有する光学媒体よりなる位相差板 １３、１６ 偏光板 １７、１８ 位相補償板 ７２ レジスト薄膜 ７０１ フォトマスク ７０２ フォトマスク開口部 ７０４ 平行紫外線 ６１３ 凸形状物 ８１３ 凸形状物 ９１３ 凸形状物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−328045（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−20284（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−166793（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−295739（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1337 G02F 1/139

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向する基板内面に形成された電極上の配
   向膜を互いに略平行に配向処理することにより形成され
   るスプレイ配向の液晶領域を有するパラレル配向液晶表
   示素子であって、電圧印加時に液晶層中央部にベンド配
   向が形成されるとともに、スプレイ−ベンド転移時に基
   板近傍の液晶分子が基板面に水平となる領域を形成する
   手段を有し、スプレイ−ベンド転移時に基板近傍の液晶
   分子が基板面に水平となる領域を形成する手段が、配向
   膜面上に設けられた、お互いにその配向処理方向が略１
   ８０度異なる正配向処理部と負配向処理部とを含むこと
   を特徴とするパラレル配向液晶表示素子。