JP3780676B2 - 液晶表示素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の基板のうち一方の基板が、多数の画素開口部が一定方向に並んだ構造となっていることにより偏光性を有したものとなっている液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型の液晶表示素子は、主にビューファイダーやデータープロジャクタなどとして従来より使用されていたが、近年では、例えば小型フルカラー液晶表示素子がヘッドマウントディスプレイ用としても使用され始めている。
ところが、このような小型液晶表示素子の用途は一般にＡＶ用に限られ、その場合の画素数はせいぜい２０万ドット以下であるにすぎなかった。
【０００３】
本来、ヘッドマウントディスプレイをパーソナルコンピュータユースとする場合では、ＳＶＧＡ以上のフルカラーの画素数が要求される。すなわち、水平方向がＲＧＢ分として８００×３＝２４００本、垂直方向が６００本であり、２４００×６００＝１４４万ドットの画素数を基板内に形成しなければならないのである。また、特殊仕様のＳＶＧＡ（８３２×３×６２４）では、例えば１５５．７万ドットの画素数を基板内に形成する必要がある。
【０００４】
したがって、対角０．９インチ以下の一基板内で所定の開口率を維持しつつ、前記したように１５５．７万ドットの画素数を形成した場合、その画素開口部は細長いドットが一定方向に並んだ構造とならざるをえなくなり、基板自体が一定方向の偏光性を有することとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように基板自体に偏光性が発現すると、その偏光方向に合わない方向に液晶の配向を行ったり、偏光方向に合わない方向に偏光板の偏光軸を設定した場合に、コントラストが著しく低下してしまうといった不都合がある。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、小型であるにもかかわらず画素数が多く、したがって基板自体に偏光性が発現しているにもかかわらず、十分に高いコントラストを可能にした液晶表示素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示素子では、液晶配向膜を形成した一対の基板と、これら基板間に設けられた液晶層とを備えてなり、前記一対の基板のうち一方の基板は、多数の画素を有し、その画素開口部が一定方向に並んだ構造となっていることにより独自の偏光方向を有した偏光性を有したものとなっており、前記液晶は前記一方の基板の偏光方向と平行または垂直な方向に配向させられてなることを前記課題の解決手段とした。
【０００８】
この液晶表示素子によれば、その一方の基板が独自の偏光方向を有した偏光性を有し、これにより該基板自体に偏光性が発現したものとなっているにもかかわらず、液晶が前記一方の基板の偏光方向と平行または垂直な方向に配向させられているので、基板自体の偏光方向と液晶の偏光方向とが対応しないことによるコントラストの著しい低下が防止される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶表示素子を詳しく説明する。
本発明の液晶表示素子は、図１に示すように液晶配向膜（図示略）を形成した一対の基板１ａ、１ｂと、これら基板１ａ、１ｂ間に設けられた液晶層２とを備え、さらに基板１ａ、１ｂの外面側に偏光板３ａ、３ｂを配置してなるものであり、前記一対の基板１ａ、１ｂのうち一方の基板１ａには、この基板１ａ自体に偏光性が付与されている。
【００１０】
すなわち、本発明の液晶表示素子は、対角２．０インチ以下で１４４万ドット以上、好ましくは対角０．９インチ以下で１５５．７万ドット以上の画素を形成したものである。そして、このように多数の画素を一対の基板１ａ、１ｂのうちの一方の基板１ａに形成したことにより、前述したようにその画素開口部は細長いドットが一定方向に並んだ構造となり、これにより該基板１ａは一定方向に偏光成分が発現し、図２に示すように基板１ａ自体が一定方向の偏光性、具体的には１０以上の偏光度を有するものとなっているのである。なお、図２において符号４は画素開口部、５は遮光ブラック部分であり、矢印Ａはこの基板１ａの偏光軸を表している。
【００１１】
また、このように偏光性を有した基板１ａとしては、通常、各画素毎にその挙動を制御する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなる駆動素子（図示略）が形成されている。したがって、各画素では薄膜トランジスタの形成によってその開口率が下がることから、その開口部形状は前述したように必要な開口率を維持するため細長いドット、具体的には矩形や楕円形のドット（開口部）を一定方向に並べた構造となっているのである。
なお、このような基板の偏光方向および前記偏光度については、市販の偏光輝度計によって容易に測定することができる。
【００１２】
また、このような基板１ａを備えた液晶表示素子では、液晶層２を構成する液晶が基板１ａの偏光方向と略平行な方向または略垂直となる方向に配向されている。これは、基板１ａ、１ｂに形成された液晶配向膜が、それぞれ矢印Ａで示した基板１ａの偏光軸と略平行な方向または略垂直となる方向に配向処理されていることにより、前述したように液晶層２の液晶が配向されているのである。
すなわち、基板１ａ、１ｂの内面には、それぞれポリイミドやポリビニルアルコール等の配向剤からなる液晶配向膜（高分子膜）が形成され、あるいは光反応型の高分子からなる膜が形成されており、該膜がラビング処理され、あるいは紫外線照射処理されることにより、配向処理がなされているのである。
【００１３】
ここで、図１に示した例では、薄膜トランジスタを形成した基板１ａはその液晶配向膜の配向方向（図１中矢印Ｂで示す）が基板１ａの偏光軸（矢印Ａ）に平行となっており、他方の基板１ｂはその液晶配向膜の配向方向（図１中矢印Ｃで示す）が偏光軸（矢印Ａ）に垂直となっている。
また、前記偏光板３ａ、３ｂは、図１中矢印Ｄ、Ｅで示すようにそれぞれの偏光軸が、その内側にある基板１ａ（１ｂ）の配向膜の配向方向Ｂ、Ｃと同一方向のものとなっており、すなわちクロスニコルに配置されたものとなっている。
【００１４】
なお、本発明の液晶表示素子は、図１に示した例に限定されることなく、例えば偏光性を有する基板１ａではなく他方の基板１ｂに薄膜トランジスタを形成してもよく、また、各基板１ａ、１ｂの液晶配向膜の配向方向や偏光板３ａ、３ｂの偏光軸についても、図１に示した例と逆に、すなわち偏光軸（矢印Ａ）に平行だったものを垂直に、また垂直だったものを平行にするようにしてもよい。
【００１５】
次に、このような構成の液晶表示素子の実施例について説明する。
（実施例１）
以下のようにして、図１に示した液晶表示素子の実施例品１を作製した。
図１中の基板１ａとして、対角０．７インチのガラス基板にドライエッチング技術を応用してＴＦＴ素子、ブラックマトリクス（ＯＣＢ）、カラーフィルタ（ＯＣＣＦ）を一体形成したものを用いた。このようにして得た基板１ａは、ドット数がＳＶＧＡ対応フルカラーで１５５．７万ドットであり、また開口率が１０％、１ドットのサイズが縦５．６μｍ、横１．７μｍであった。なお、このときの基板自体の偏光度は２１．５％であり、偏光方向は図１中矢印Ａで示した通りである。
また、図１中の基板１ｂ、すなわち前記のＴＦＴ素子等を形成した基板と対向する基板としては、パターン形成を施さない、透明電極付きのガラス基板を用いた。
【００１６】
そして、このような基板１ａ、１ｂに対してそれぞれその内面に公知の方法で配向剤を塗布し、さらに塗布面をラビングマシンによりラビングして配向処理を施した配向膜を形成した。なお、このときの各配向膜の配向方向については、図１に示したように基板１ａでは矢印Ａで示す偏光軸と平行な方向とし、基板１ｂでは矢印Ａで示す偏光軸と垂直となる方向としている。
続いて、２枚の基板１ａ、１ｂを３．５μｍのギャップで貼り合わせ、その後液晶を注入して液晶セルを作製した。さらに、偏光板３ａ、３ｂを、図１に示したように基板１ａ側の偏光板３ａは矢印Ａで示した偏光軸と平行な方向に、また基板１ｂ側の偏光板３ｂについては矢印Ａで示した偏光軸と垂直となる方向に、すなわちクロスニコルにそれぞれ配置した。
【００１７】
（実施例２）
配向膜の配向方法のみを紫外線照射による配向処理に変え、液晶セルを作製した。なお、他の作製方法については実施例品１と同一として実施例品２を作製した。
【００１８】
（実施例３）
遮光用のブラックマトリクスとカラーフィルタとを他方の基板１ｂに形成し、液晶セルを作製した。このようにして作製した基板１ｂの偏光度は２５．８％であった。なお、他の作製方法については実施例品１と同一として実施例品３を作製した。
【００１９】
（比較例１）
実施例１と全く同じ方法で配向膜による液晶の配向方向および偏光板の偏光軸方向を図３に示すように基板１ａの偏光軸（矢印Ａ）に対し４５℃の角度をなすように変更し、液晶セルを作製した。なお、他の作製方法については実施品例１と同一として比較例品を作製した。
【００２０】
以上のようにして作製した実施例品１、２、３および比較例品のコントラスト比を、輝度計によって計測した。得られた結果を以下に示す。

以上の結果より、本発明品は１００以上の良好なコントラスト比を有することが確認された。一方、比較例品では、コントラスト比が２７と不十分な値であり、コントラスト性能が劣っていることが分かった。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の液晶表示素子は、その一方の基板が独自の偏光方向を有した偏光性を有し、これにより該基板自体に偏光性が発現したものとなっているにもかかわらず、液晶を前記一方の基板の偏光方向と平行または垂直な方向に配向させ、これにより基板自体の偏光方向と液晶の偏光方向とが対応しないことによるコントラストの著しい低下を防止したものであるから、小型でありしかも画素数が多いにもかかわず、高いコントラスト比を有し、良好な表示特性を有するものとなる。
また、偏光板の偏光軸も前記一方の基板の偏光方向と平行または垂直な方向に配向させれば、より一層高いコントラスト比を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示素子の概略構成を説明するための図である。
【図２】基板の偏光性を説明するための図である。
【図３】比較例となる液晶表示素子の概略構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…基板、２…液晶層、３ａ，３ｂ…偏光板、４…画素開口部、５…遮光ブラック部

Claims (3)

1. 液晶配向膜を形成した一対の基板と、これら基板間に設けられた液晶層とを備えてなる液晶表示素子において、
   前記一対の基板のうち一方の基板は、それぞれが矩形状の開口を有して行列状に配置された多数の画素を有し、その画素開口部が対角２インチ以下に１４４万ドット以上並んだ構造となっていることにより独自の偏光方向を有した偏光性を有したものとなっており、
   前記一対の基板に形成された液晶配向膜は、それぞれ前記偏光方向と略平行な方向または略垂直な方向に配向されている
   ことを特徴とする液晶表示素子。
2. 前記一方の基板には、前記各画素毎にその挙動を制御する駆動素子が設けられていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
3. 前記一対の基板の外面側にそれぞれ偏光板が設けられ、
   該偏光板の偏光軸がそれぞれ内側にある基板の偏光方向と略平行な方向に設定されてなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。

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