JP3367901B2 - 液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法Info
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Description
ードプロセッサ、車載ナビゲーションなどのモニターや
テレビなどに利用される液晶表示装置に関する。
ted Nematic)型の液晶表示装置が広く用いられている。
このTN型液晶表示装置の液晶層は、上下2枚の配向膜
のラビング方向を変え、電圧無印加の状態において液晶
分子がねじれた状態(ツイスト配向)にしている。TN
モードの液晶表示装置には、表示品位の視角依存性が大
きく、しかも階調の反転現象が現れるという問題が発生
する。
電異方性を有する液晶材料と垂直配向膜を用いた方式
(垂直配向モード)が提案されている。垂直配向モード
は、電圧無印加状態において黒表示を行う。負の屈折率
異方性を持つ位相差板などを用いて、電圧無印加状態の
垂直配向した液晶層による複屈折をおおよそ補償するこ
とによって、きわめて広い視角方向で良好な黒表示を得
ることができる。従って、広い視角方向において高いコ
ントラストを持つ表示が可能になる。しかしながら、垂
直配向モードでは、電圧印加状態において液晶分子の傾
いた方向と同じ方向から観察すると、階調の反転現象が
発生するという問題がある。
極の絵素電極に対向する領域の中央部に1つの開口部を
設ける構成を開示している。これにより、絵素電極と対
向電極間で電極面に垂直に発生していた電界を斜めにす
ることができるため、垂直配向モードにおいて、電圧印
加時に液晶分子が軸対称状に倒れることになり、一方向
にしか倒れなかったときよりも視角依存性が平均化さ
れ、全方位にわたって極めて良い視角特性を得ることが
できる。
たは分割した絵素領域を取り囲むように凸部を形成し、
さらに、配向固定層を形成することを開示している。こ
のような構成により、軸対称配向を呈する液晶領域の位
置及び大きさを規定し、また、液晶分子の軸対称配向を
安定化させることができる。
た、特開平6−301036号公報の構成では、斜め電
界を絵素内全域に均一に発生させることが難しく、その
結果、液晶分子の電圧に対する応答が遅れる領域が絵素
内に発生し、残像現象が現れるという問題が生じる。
公報の構成では、理想的な配向を実現するために、基板
上にレジストなどの構成物によって凸部を形成する必要
があるので、液晶表示装置の製造プロセスを増やし、コ
ストを増大させるという問題が生じる。
れたものであり、広視角特性を有し、残像現象が発生し
ない、また、製造プロセスを増加させない液晶表示装置
を提供することを目的とする。
は、第1基板と、第2基板と、該第1基板と該第2基板
との間に挟持された液晶層とを有し、該第1基板と該第
2基板とは、それぞれ該液晶層側に、第1電極と第2電
極とを有し、該第1電極と、該第2電極と、該第1およ
び第2電極によって電圧が印加される該液晶層の領域と
が、表示の単位となる絵素領域を規定し、該絵素領域は
該液晶層の液晶分子が軸対称配向する複数のサブ絵素領
域を有する、液晶表示装置であって、該第1電極および
該第2電極の少なくとも一方は、該絵素領域内に、規則
的に配置された複数の開口部を有し、該サブ絵素領域
は、多角形の角および辺の少なくとも一方に該開口部を
有するサブ電極領域で規定され、該第1基板と該第2基
板とは、該液晶層側表面に、該液晶層の液晶分子の軸対
称配向を規制する配向固定層を有し、そのことによって
上記目的が達成される。
た複数の絵素電極を含み、該複数の絵素電極のそれぞれ
は、スイッチング素子を介して、走査線および信号線に
接続され、前記第2電極は、該複数の絵素電極に対向す
る対向電極であって、該複数の絵素電極のそれぞれが、
前記少なくとも1つのサブ電極領域を有してもよい。
ブ電極領域は、前記多角形が合同であり、且つ、該多角
形の辺を共有する複数のサブ電極領域を含んでもよい。
層の液晶分子は、該多角形の回転対称軸に対して軸対称
状に配向してもよい。
は、前記液晶層の厚さを制御する柱状の突起を有しても
よい。
晶材料で形成されており、且つ電圧無印加状態におい
て、該液晶材料の液晶分子は、前記第1基板及び第2基
板に概ね垂直に配向してもよい。
対の偏光板を更に有し、該第1基板および第2基板と該
一対の偏光板との間に、少なくとも1枚の負の屈折率異
方性を有する一軸性位相差板を更に有してもよい。
対の偏光板を更に有し、該第1基板および第2基板と該
一対の偏光板との間に、少なくとも1枚の正の屈折率異
方性を有する一軸性位相差板を更に有してもよい。
対の偏光板を更に有し、該第1基板および第2基板と該
一対の偏光板との間に、少なくとも1枚の二軸性位相差
板を有してもよい。
の液晶分子は該液晶層の厚さのおおむね4倍の螺旋ピッ
チを有してもよい。
基板と、第2基板と、該第1基板と該第2基板との間に
挟持された液晶材料を含む液晶層とを有し、該第1基板
と該第2基板とは、それぞれ該液晶層側に第1電極と第
2電極とを有し、該第1電極と、該第2電極と、該第1
および第2電極によって電圧が印加される該液晶層の領
域とが、表示の単位となる絵素領域を規定し、該絵素領
域は該液晶層の液晶分子が軸対称配向する複数のサブ絵
素領域を有する液晶表示装置の製造方法であって、該第
1電極および該第2電極の少なくとも一方の、該絵素領
域内に、規則的に配置された複数の開口部を形成し、該
サブ絵素領域を、多角形の角および辺の少なくとも一方
に該開口部を有するサブ電極領域で規定する工程と、第
1基板と第2基板との間に、
工程と、該混合物に電圧を印加した状態で光照射するこ
とによって、該光硬化性樹脂を硬化して配向固定層を形
成する工程と、を包含し、そのことによって上記目的が
達成される。
電圧を印加する電極は、表示の単位となる絵素領域に開
口部(電極が無い領域)を有する。開口部から電界が発
生しないので、開口部周辺の電界は、電極面の法線方向
から傾いた斜め電界となる。例えば、負の誘電異方性を
有する液晶分子は電界に対して、分子の長軸を垂直に配
向するので、開口部周辺の液晶分子は、斜め電界によっ
て放射状(軸対称状)に配向する。その結果、液晶分子
の屈折率異方性に起因する視角依存性は、方位角方向に
おいては、平均化される。
口部を有するサブ電極領域を形成することによって、液
晶分子が軸対称状に配向するサブ絵素領域を絵素領域内
に複数安定に形成することができる。複数の合同な多角
形でサブ絵素領域を規定すると、サブ絵素領域の配置の
対称性が向上するので、視角特性の均一性が向上する。
さらに、多角形が回転対称性を有することによって、視
角特性がさらに均一化される。また、第1基板と該第2
基板との液晶層側表面に、液晶層の液晶分子の軸対称配
向を規制する配向固定層を形成するので、液晶分子の配
向の安定性が向上し、明るい表示特性を得ることができ
る。
液晶表示装置を例に、本発明の実施形態を以下に説明す
る。
装置100の1絵素領域の断面図を模式的に図1に示
す。液晶表示装置100は、アクティブマトリクス基板
20と対向基板(カラーフィルタ基板)30とに挟持さ
れた液晶層40を有する。アクティブマトリクス基板2
0は、透明な基板21の液晶層40側表面に、絶縁膜2
2、絵素電極24、配向膜26、および配向固定層41
aをこの順で有する。絵素電極24に電圧を印加するた
めに基板21に形成されているアクティブ素子(典型的
にはTFT)や配線は簡単のために省略する。対向基板
(カラーフィルタ基板)30は、透明な基板31の液晶
層40側表面に、カラーフィルタ層32、対向電極3
4、配向膜36および配向固定層41bをこの順に有す
る。この例では、配向膜26及び36は垂直配向膜であ
り、液晶層40は負の誘電異方性を有する液晶材料で形
成されている。
数の開口部(電極が無い部分)24aを有する。後に詳
述するように、複数の開口部24aは、多角形の角また
は辺に開口部24aを有するサブ電極領域50を規定
し、サブ電極領域50で規定されるサブ絵素領域60内
の液晶分子40aを軸対称状に配向させるように作用す
る。
圧が印加されていない状態においては、液晶分子40a
は、垂直配向膜26及び36による配向規制力によっ
て、垂直配向膜26及び36の表面に対して垂直に配向
する。図1(b)に示すように、液晶層40に電圧を印
加した状態においては、負の誘電異方性を有する液晶分
子40aは、分子長軸が電気力線Eに対して垂直になる
ように配向する。開口部24aの周辺における電気力線
Eは、基板21及び基板31の表面に対して傾くので、
開口部24aの周辺の液晶分子40aは、開口部24a
を中心に放射状に倒れるように配向する。その結果、サ
ブ絵素領域60内の液晶分子40aは、軸対称状に配向
する。配向固定層41aおよび41bによって、電圧印
加時にサブ絵素領域60の液晶分子の軸対称配向(プレ
チルト)を均一に、かつ、安定に保持することができ
る。また、電圧無印加時においても、軸対称配向を保持
することができる。
いられるアクティブマトリクス基板20の1絵素に対応
する領域の上面図を示す。先に示した図1は、液晶表示
装置を図2のI−I’線に沿った断面から見た図に相当
する。
極24に印加する電圧を制御するTFT70と、TFT
70のゲートに走査信号を供給するゲート配線(走査
線)72と、TFT70のソースにデータ信号を供給す
るソース線(信号線)74と、絵素電極24と同電位と
なる補助容量共通配線76とを有している。この例で
は、補助容量を補助容量共通配線76を用いて形成する
いわゆるCs On Common構造を例示しているが、ゲート配
線を用いて補助容量を形成するCs On Gate構造を用いて
もよいし、補助容量を省略してもよい。
する。複数の開口部24aは、その開口部が角に位置す
るサブ電極領域50a、50b、50cを規定する。サ
ブ電極領域は、最も近い開口部24aの中心同士を結ん
だ線によって形成される多角形で規定することができ、
この例におけるサブ電極領域は、3つの四角形である。
サブ電極領域50cの図中の左下角の開口部は、絵素電
極24の外形がサブ電極領域50c内で欠けていること
によって形成されている。サブ電極領域50aと50c
とは、互いに合同な正方形(中心に4回回転軸を有す
る)であり、サブ絵素電極領域50bは長方形(中心に
2回回転軸を有する)である。サブ絵素電極領域50b
の長方形は、サブ電極領域50aおよび50cとそれぞ
れ一辺を共有している。
ば、以下のようにして製造することができる。アクティ
ブマトリクス基板を作製する公知のプロセスにおける、
絵素電極をパターニングする工程において、図2に示し
た開口部24aが形成されるようなパターンを用いるこ
とによって、従来のプロセスの工程数を増加させること
なく、本実施形態で用いられるアクティブマトリクス基
板20を形成することができる。他の工程は、公知のプ
ロセスを用いることができる。対向基板30も公知の方
法を用いて作製できる。絵素電極24および対向電極3
4は、厚さ約50nmのITO(インジウム錫酸化物)
の膜で形成した。
対向基板30とに、ポリイミド系の垂直配向膜26及び
36(例えば、JALS-204:日本合成ゴム社製)を印刷法
により塗布した。垂直配向膜26及び36としては、上
記以外にオクタデシルエトキシシランやレシチン等垂直
配向性を有している材料を広く用いることができる。次
にアクティブマトリクス基板20に直径約4.5μmの
プラスチックビーズを散布した。対向基板30には表示
領域周辺にスクリーン印刷によりガラス繊維が混入した
エポキシ樹脂からなるシール部を形成した。これら両基
板20及び30を貼り合わせ、熱硬化させた。アクティ
ブマトリクス基板20と対向基板30との間隙には真空
含浸法を用いて負の誘電異方性を持つ液晶材料(Δε=
−4.0、Δn=0.08)と、光硬化性樹脂として下
記の化1で表される化合物Aを0.3wt%とIrgacure
651を0.1wt%とを含む混合物を注入した。
電圧(例えば、5V)を印加することによって、垂直配
向膜26及び36の表面に対して垂直に配向していた液
晶分子40aが基板と平行(電界に対して垂直)になる
ように傾き、軸対称配向(図1(b)中の破線を中心軸
とする)が形成される。さらに、閾値電圧よりも約0.
3V高い電圧(約2.2V)を印加しながら、室温(2
5℃)で、例えば、紫外線(6mW/cm2、365n
m)を約10分間照射することによって、混合物中の光
硬化性樹脂を硬化し、配向固定層41aおよび41bが
形成され、軸対称配向のプレチルトおよび配向方向が規
制される。紫外線を照射する際に印加する電圧は、閾値
電圧よりも約0.2Vから0.5V程度高いことが好ま
しく、閾値電圧よりも約0.3Vから0.4V程度高い
ことがさらに好ましい。紫外線を照射する際に印加する
電圧が閾値電圧よりも低すぎると、配向規制力が充分で
なく、高すぎると配向が固定化され残像などの原因にな
る。この操作によって、液晶分子40aの軸対称配向を
速やかに再現することが可能となる。このようにして、
液晶表示装置100を得た。
て、液晶分子40aの配向を安定化させるために、液晶
層に凸部を新たに設ける必要がないので、製造プロセス
および製造コストを増大させることがない。また、絵素
開口率の低下を招くこともない。
4aを形成した例を示したが、開口部を対向電極に形成
してもよい。いずれの場合においても、表示の単位とな
る絵素領域内の電極に複数の開口部を形成すればよい。
特に、絵素電極24に開口部24aを形成すると、導電
膜をパターニングして絵素電極24を形成する工程にお
いて、同時に開口部24aを形成できるので、工程数の
増加がないという利点が有る。
を印加した状態で、1絵素領域100aを直交ニコル下
で偏光顕微鏡観察を行った結果を示す。絵素領域100
aは、サブ絵素領域60a、60bおよび60cを有す
る。サブ絵素領域60a、60bおよび60cは、それ
ぞれ、図2のサブ電極領域50a、50bおよび50c
によって規定されている。TFT70、ゲート線72、
ソース線74など光を透過しない材料で形成されている
部分(またはブラックマトリクスが形成されている部
分)および開口部24aは黒く観察されている(補助容
量共通配線76は透明電極で形成されている)。この例
では、絵素領域の長辺方向のピッチは約300μmで、
短辺方向のピッチは約100μm、開口部24aの直径
は約10μmである。
0a、60bおよび60c内には、十字の消光模様が観
察されており、液晶分子が軸対称状に配向していること
が分かる。正方形のサブ電極領域50aおよび50cで
規定されているサブ絵素領域60aおよび60c内で
は、4回回転軸を有する消光模様が、長方形のサブ電極
領域50bで規定されているサブ絵素領域60b内で
は、2回回転軸を有する消光模様が観察されている。ま
た、サブ絵素領域60a、60bおよび60cの周辺部
においても、それぞれのサブ絵素領域内と同様の形状の
消光模様が形成されており、サブ絵素領域の周辺におい
ても、液晶分子が軸対称配向していることが分かる。す
なわち、開口部24aによって生じた斜め電界によって
倒された液晶分子の配向が、絵素領域の周辺に位置する
液晶分子にも伝わり、サブ絵素領域の周辺においても、
開口部24aを中心にほぼ放射状に配向していることが
分かる。
素領域全体に亘り、液晶分子が軸対称配向した領域を形
成することができる。従って、この液晶表示装置の表示
特性は、視角方向の方位角に依存せず、広視野角特性を
有する。電圧無印加時においては、液晶分子がすべて基
板面に垂直に立っており、良好な黒表示を示した。ま
た、立ち上がり応答時間は、約20msecで、良好な
白表示を得ることができた。中間調表示においても、軸
対称配向は乱れずに形成され、応答速度も十分速く、残
像現象は見られなかった。得られた軸対称配向は、極め
て安定であり、繰り返し動作試験においても配向不良は
発生しなかった。
a、50b、50cを形成したが、サブ電極領域の形状
はこれらに限られない。多角形の角および辺の少なくと
も一方に開口部を有する多角形であればよい。3角形で
あってもよいが、視角の方位角依存性を均一化するため
には、四角形以上が好ましい。また、長方形よりも正方
形の方が、回転対称性が高いので、視角特性の均一化の
効果が優れる。四角形のサブ電極領域50を有する絵素
電極24の他の例を図4(a)から(c)に示す。さら
に、五角形以上の多角形のサブ電極領域50を含む絵素
電極24の例を図5(a)から(c)に示す。例えば、
図5(a)に示したように、六角形の角に開口部24a
を配置しても良いし、図5(b)に示したように六角形
の中心に更に開口部24aを形成してもよい。図5
(b)の絵素電極24を用いた場合には、液晶分子が軸
対称配向するサブ絵素領域は、三角形となる。また、図
5(c)に示したように、長方形の開口部24aを八角
形の辺に配置してもよい。開口部24aの形状は、円や
長方形に限られず、任意の形状であってよい。サブ絵素
領域は回転対称性の高い多角形(限りなく円に近い)で
あることが好ましいので、正多角形であることが好まし
い。また、複数のサブ絵素領域の配置も回転対称性を有
することが好ましいので、互いに合同な正多角形を規則
的に配置することが好ましい。
〜約50μm角程度であれば、均一な軸対称を安定に形
成することができる。開口部24aの大きさは、円形の
場合、直径約5μm〜約20μmであることが好まし
い。開口部24aを多数形成すると絵素開口率が低下す
るので、表示装置の用途に応じた視角特性と表示輝度と
のバランスを考慮して、開口部24aの配置(サブ電極
領域の形状)および数を適宜設定すればよい。
晶層40の厚さを制御するスペーサとして、プラスチッ
クビーズを用い、アクティブマトリクス基板上に散布し
た。図6に示したように、プラスチックビーズ92が絵
素領域100c内に存在すると、絵素領域100c内の
複数の軸対称配向の一部が乱れる場合がある。このプラ
スチックビーズによる配向の乱れを防止するために、実
施形態2においては、高分子からなる柱状の突起をフォ
トリソグラフィ技術を用いて、表示に影響しない領域に
形成する。
ス基板20を形成した後、光硬化性樹脂(例えば、OM
R83:東京応化社製)を4μm程度塗布した。絵素領
域周辺の配線上に直径約20μmの柱状突起94が残る
ように、この光硬化性樹脂の膜を露光・現像し、図7
(a)に示した高分子からなる柱状の突起94を形成し
た。また、図7(b)に示したように、補助容量共通電
極76を金属材料等の光を透過しない材料で形成してい
る場合には、補助容量共通電極76上に柱状突起94を
形成してもよい。
示装置を形成した。得られた液晶表示装置に中間調電圧
を印加した状態で絵素領域100dを偏光顕微鏡で観察
した結果、図8に示したように、それぞれの開口部24
aに対応して液晶分子が放射状に倒れ、絵素領域100
d内には複数の軸対称配向が形成されていることが確認
された。実施形態2の液晶表示装置の表示特性は、実施
形態1の液晶表示装置100と同様に、広視野角特性を
有するとともに、応答速度も十分速く、残像現象は見ら
れなかった。さらに、プラスチックビーズを散布してい
ないため、それが絵素内にあった場合の軸対称配向の乱
れは、全く見られなかった。加えて、液晶層の厚さの面
内均一性も向上し、表示品位が向上した。
においては、液晶層40の材料として、負の誘電異方性
を有するネマティック液晶材料(例えば、S811:メ
ルク社製)を用いた。本実施形態においては、液晶材料
に、カイラル剤を添加した。液晶層40における螺旋ピ
ッチが、約18μmになるようにカイラル剤を添加し
た。なお、カイラル剤をツイスト角90°、すなわちセ
ル厚のおおむね4倍のピッチになるように添加するの
は、以下の理由による。まず、電界印加時に90°ツイ
スト構造とすることによって、従来のTNモードの液晶
表示装置と同様に、光の利用効率および白表示の色バラ
ンスを最適化することできる。カイラル剤の添加量が少
なすぎると、電界印加時のツイスト配向が不安定になる
ことがあり、カイラル剤の添加量が多すぎると、電圧無
印加時の垂直配向が不安定化する場合がある。
加したことを除いて、実施形態1と同様にして、液晶表
示装置を作製した。得られた液晶表示装置に中間調電圧
を印加した状態で絵素領域100eを偏光顕微鏡で観察
すると、図9に示したように、それぞれの開口部24a
に対応して液晶分子が放射状に倒れ、絵素領域100e
内には複数の軸対称配向が形成されていることが確認さ
れた。実施形態3の液晶表示装置の表示特性は、実施形
態1の液晶表示装置100と同様に、広視野角特性を有
するとともに、応答速度も十分速く、残像現象は見られ
なかった。さらに、カイラル剤を添加していない液晶層
を用いた実施形態1の液晶表示装置100に比べ、暗視
野部分が減り、液晶表示装置としての明るさが向上し
た。本実施形態によると、絵素電極24に多数の開口部
24aを形成した場合や、大きい開口部24aを形成し
た場合に生じる液晶表示装置の透過率の低下を改善する
ことができる。
上述の実施形態1〜4の液晶表示装置に適切な位相差板
を組み合わせることにより、さらに視野角を拡大した例
を説明する。
102aおよび102bの内、バックライト側の偏光板
102bの吸収軸方向をx軸、表示面内で吸収軸方向に
垂直な方向をy軸、表示面法線方向をz軸とする。
位相差板の屈折率を(nx,ny,nz)としたとき、
nx=ny>nzの関係を有する位相差板を偏光板と液
晶表示装置100のガラス基板との間に設けた。
差板104aを偏光板102aと液晶表示装置100の
基板との間に設ける場合には、位相差板104aのリタ
デーション=フィルム厚(dp)×{(nx+ny)/
2−nz}を液晶層のリタデーション=液晶層の厚さ×
(ne−no)のおおよそ1/2〜3/2になるように
設定することによって、視角特性が改善された。1枚の
位相差板を偏光板102bと液晶表示装置100との間
に設けた場合も同様の効果が得られた。
2aと102bとのガラス基板との間に、それぞれ位相
差板104aと104bとを設ける場合には、それぞれ
の位相差板104a及び104bのリタデーションを合
計で、液晶層のリタデーションのおおよそ1/2〜3/
2になるように設定することによって、視角特性が改善
された。
104a及び104bを設けた液晶表示装置の効果を図
11を参照して説明する。液晶層のリタデーションが3
60nm(液晶層の厚さ4.5μm、ne=1.55、
no=1.47)に対して、種々のリタデーションを有
する位相差板104a及び104bを用いた場合の黒表
示状態における透過率の視角依存性を図11(a)に示
す。図11(a)中の横軸θは、偏光軸と45°方向に
おける視角(表示面法線となす角)を示し、縦軸は透過
率(空気の透過率を1として規格化した値)を示す。図
11(a)の視角θが60°における透過率の値をリタ
デーションに対してプロットした結果を図13(b)に
示す。
104a及び104bを設けない(0nm)場合、偏光
軸と45°方向において視角を倒す(θが大きくなる)
と、透過率が上昇し(光漏れが発生し)良好な黒表示が
得られない。位相差板104a(及び/又は104b)
を設け、そのリタデーション(dp×(nx+ny)/
2−nz)を適切な値に設定することによって、図11
(b)に示したように、透過率を減少させることができ
る。特に、位相差板のリタデーションが約180nm
(液晶層のリタデーションの1/2)〜約540nm
(液晶層のリタデーションの3/2)の範囲にあると、
θが60°における透過率の上昇を位相差板を設けない
場合の半分以下に低下することができる。
は、電圧無印加時の黒表示において、正面(表示面の法
線方向)から観察した場合の黒表示は良好であるが、斜
めの視角(法線方向から傾いた方向)では、液晶層の位
相差の発生のため、光漏れが生じ、良好な黒表示ができ
ない(黒浮き)。上記の位相差板は、斜めの視角の液晶
層の位相差を補償するので、広い視角において良好な黒
表示を与えることができる。つまり広い視角において高
いコントラストの表示が可能となった。さらに、図12
(a)及び(b)に示したように、nx>ny=nzの
関係を有する位相差板106a及び/又は106bを偏
光板102a及び/又は102bとガラス基板との間に
設けた。位相差板106a及び106bのリタデーショ
ン{dp×(nx−(ny+nz)/2}を合計で液晶
層のリタデーション値の約1/10〜約7/10の値に
設定することによって、良好な表示特性が得られた。こ
の位相差板を設けることによって、偏光板の吸収軸と4
5°をなす方位角方向から見たときの黒表示を良好にす
る効果があった。
106aおよび106bを設けた液晶表示装置の効果を
図13を参照して説明する。液晶層のリタデーションが
360nm(液晶層の厚さ4.5μm、ne=1.5
5、no=1.47)に対して、偏光軸方向のリタデー
ション(dp×(nx−(ny+nz)/2)が異なる
位相差板106a及び106bを用いた場合の黒表示状
態における透過率の視角依存性を図13(a)に示す。
なお、位相差板のnz軸方向のリタデーション(dp×
(nx+ny)/2−nz)は250nmに固定した。
図13(a)中の横軸θは、偏光軸と45°方向におけ
る視角(表示面法線となす角)を示し、縦軸は透過率
(空気の透過率を1として規格化した値)を示す。図1
3(a)の視角θが60°における透過率の値をリタデ
ーションに対してプロットした結果を図13(b)に示
す。
106a及び106bを設けない(0nm)場合、偏光
軸と45°方向において視角を倒す(θが大きくなる)
と、透過率が上昇し(光漏れが発生し)良好な黒表示が
得られない。位相差板106a(及び/又は106b)
を設け、そのリタデーション(dp×(nx−(ny+
nz)/2)を適切な値に設定することによって、図1
3(b)に示したように、透過率を減少させることがで
きる。特に、位相差板のリタデーションが約36nm
(液晶層のリタデーションの1/10)〜約252nm
(液晶層のリタデーションの7/10)の範囲にある
と、透過率はおおよそ0.03を下回るので、θが60
°における透過率の上昇を位相差板を設けないよりも低
下させることができる。
b及び106aと106bは、図14(a)に示した様
に、組み合わせて用いてもよい。図14(a)に示した
例に限られず、2種類の位相差板を任意の組み合わせで
用いることができる。さらに、図14(b)及び(c)
に示した様に、2種類の位相差板を組み合わせたときと
ほぼ等価な屈折率異方性を有する2軸性位相差板110
a及び/又110bを用いても同様な視野角性能を得る
ことができた。2枚の一軸性位相差板に代えて1枚の2
軸性位相差板を用いることによって、製造プロセスを削
減できる。
晶層を用いた例について説明したが、本発明はこれに限
らず水平配向モード(TNモードやSTNモード等)に
おいても同様な効果が得られる。また、上記の実施形態
においては、透過型のアクティブマトリクス型液晶表示
装置を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限られ
ず、反射型液晶表示装置や単純マトリクス型液晶表示装
置に広く適用できる。
層の液晶分子の配向の安定性が向上した、明るい表示特
性を有する液晶表示装置が提供される。また、本発明に
よると、広視角特性を有し、残像現象が発生しない液晶
表示装置が提供される。本発明の液晶表示装置は、絵素
領域毎に複数の軸対称配向を均一にかつ安定に形成して
いるので、表示品位に優れた広視野角、高速応答を有す
る。また、本発明の液晶表示装置は、従来の製造方法に
プロセスを増加することなく製造できるので、コストの
上昇も無い。
ワードプロセッサや車載ナビゲーションなどのモニター
やテレビ用の液晶表示装置に好適に利用される。
図を模式的に示す図である。(a)は電圧無印加状態、
(b)は中間調電圧印加状態をそれぞれ示す。
ィブマトリクス基板の1絵素に対応する領域の上面図で
ある。
した状態で、1絵素領域を直交ニコル下で偏光顕微鏡観
察を行った結果を示す図である。
他の例を示す上面図である。
他の例を示す上面図である。
配向の乱れを示す、1絵素領域を直交ニコル下で偏光顕
微鏡観察を行った結果を示す図である。
トリクス基板の上面図である。(a)はゲート配線上に
柱状突起が形成された例を、(b)は補助容量共通配線
上に柱状突起が形成された例をそれぞれ示す。
した状態で、1絵素領域を直交ニコル下で偏光顕微鏡観
察を行った結果を示す図である。
した状態で、1絵素領域を直交ニコル下で偏光顕微鏡観
察を行った結果を示す図である。
示す断面図である。
び104bを有する液晶表示装置の黒表示状態における
透過率の視角依存性を示すグラフである。(b)は、
(a)の視角θが60°における透過率と位相差板のリ
タデーションとの関係を示すグラフである。
的に示す断面図である。
び106bを有する液晶表示装置の黒表示状態における
透過率の視角依存性を示すグラフである。(b)は、
(a)の視角θが60°における透過率と位相差板のリ
タデーションとの関係を示すグラフである。
的に示す断面図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 第1基板と、第2基板と、該第1基板と
該第2基板との間に挟持された液晶層とを有し、 該第1基板と該第2基板とは、それぞれ該液晶層側に、
第1電極と第2電極とを有し、 該第1電極と、該第2電極と、該第1および第2電極に
よって電圧が印加される該液晶層の領域とが、表示の単
位となる絵素領域を規定し、 該絵素領域は該液晶層の液晶分子が軸対称配向する複数
のサブ絵素領域を有する、液晶表示装置であって、 該第1電極および該第2電極の少なくとも一方は、該絵
素領域内に、規則的に配置された複数の開口部を有し、
該サブ絵素領域は、多角形の角および辺の少なくとも一
方に該開口部を有するサブ電極領域で規定され、 該第1基板と該第2基板とは、該液晶層側表面に、該液
晶層の液晶分子の軸対称配向を規制する配向固定層を有
する、液晶表示装置。 - 【請求項2】 前記第1電極は、マトリクス状に配置さ
れた複数の絵素電極を含み、該複数の絵素電極のそれぞ
れは、スイッチング素子を介して、走査線および信号線
に接続され、前記第2電極は、該複数の絵素電極に対向
する対向電極であって、 該複数の絵素電極のそれぞれが、前記少なくとも1つの
サブ電極領域を有する、請求項1に記載の液晶表示装
置。 - 【請求項3】 前記複数のサブ絵素領域を規定する前記
サブ電極領域は、前記多角形が合同であり、且つ、該多
角形の辺を共有する複数のサブ電極領域を含む、請求項
2に記載の液晶表示装置。 - 【請求項4】 前記多角形は回転対称性を有し、前記液
晶層の液晶分子は、該多角形の回転対称軸に対して軸対
称状に配向する、請求項3に記載の液晶表示装置。 - 【請求項5】 前記第1及び第2基板の少なくとも一方
は、前記液晶層の厚さを制御する柱状の突起を有する、
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 【請求項6】 前記液晶層は、負の誘電異方性を有する
液晶材料で形成されており、且つ電圧無印加状態におい
て、該液晶材料の液晶分子は、前記第1基板及び第2基
板に概ね垂直に配向する、請求項1に記載の液晶表示装
置。 - 【請求項7】 前記第1基板および第2基板を挟持する
一対の偏光板を更に有し、該第1基板および第2基板と
該一対の偏光板との間に、少なくとも1枚の負の屈折率
異方性を有する一軸性位相差板を更に有する、請求項1
に記載の液晶表示装置。 - 【請求項8】 前記第1基板および第2基板を挟持する
一対の偏光板を更に有し、該第1基板および第2基板と
該一対の偏光板との間に、少なくとも1枚の正の屈折率
異方性を有する一軸性位相差板を更に有する、請求項1
に記載の液晶表示装置。 - 【請求項9】 前記第1基板および第2基板を挟持する
一対の偏光板を更に有し、該第1基板および第2基板と
該一対の偏光板との間に、少なくとも1枚の二軸性位相
差板を有する、請求項1に記載の液晶表示装置。 - 【請求項10】 前記液晶層はカイラル剤を含み、該液
晶層の液晶分子は該液晶層の厚さのおおむね4倍の螺旋
ピッチを有する、請求項1に記載の液晶表示装置。 - 【請求項11】 第1基板と、第2基板と、該第1基板
と該第2基板との間に挟持された液晶材料を含む液晶層
とを有し、該第1基板と該第2基板とは、それぞれ該液
晶層側に第1電極と第2電極とを有し、該第1電極と、
該第2電極と、該第1および第2電極によって電圧が印
加される該液晶層の領域とが、表示の単位となる絵素領
域を規定し、該絵素領域は該液晶層の液晶分子が軸対称
配向する複数のサブ絵素領域を有する液晶表示装置の製
造方法であって、 該第1電極および該第2電極の少なくとも一方の、該絵
素領域内に、規則的に配置された複数の開口部を形成
し、該サブ絵素領域を、多角形の角および辺の少なくと
も一方に該開口部を有するサブ電極領域で規定する工程
と、 第1基板と第2基板との間に、 【化1】 である光硬化性樹脂と該液晶材料との混合物を注入する
工程と、 該混合物に電圧を印加した状態で光照射することによっ
て、該光硬化性樹脂を硬化して配向固定層を形成する工
程と、 を包含する、液晶表示装置の製造方法。
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