JP3937587B2

JP3937587B2 - 液晶素子

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Application number: JP16209898A
Authority: JP
Inventors: 明坪山; 伸二郎岡田; 博英棟方
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2018-06-10
Also published as: JPH11352487A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高画質、特に視野角特性に優れ、かつ高速な液晶素子、特に液晶表示素子及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ネマティック液晶の配向方式としては、液晶セルの上下基板のラビング方向を９０度回転させたＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）配向素子が一般に使われているが、同一方向にラビング処理を施した上下二枚の電極基板間にネマティック液晶を挟む配向方式（スプレイ配向）も昔から知られている。また、このスプレイ配向構造に電圧を印加してベンド配向構造に配向変化させることで応答スピードを改善した液晶セル（ベンド配向セルもしくはπセル）が１９８３年にＢｏｓらによって発表されている（ＳＩＤ’８３Ｄｉｇｅｓｔｐｐ３０−３１（１９８３））。
【０００３】
さらにベンド配向セルに位相補償を行うことで画質を改善した液晶セル（ＯＣＢセル）が１９９２年に内田等によって発表されている。（ＳＩＤ’９３Ｄｉｇｅｓｔｐｐ２７７）。
【０００４】
このようなベンド配向型のネマティック液晶は、液晶の応答におけるバックフロー現象を抑制することによって応答性を改善、高速化したものである。
【０００５】
上記内田等が発表したＯＣＢセルの概要を図１を用いて以下に説明する。
【０００６】
図１（ａ）はセルの断面構成図、図１（ｂ）は偏光板の偏光軸と配向方向を示す説明図である。
【０００７】
かかるＯＣＢセルにおいては、図１（ａ）に示したベンド配向を保持できる範囲の所定の駆動電圧を印加する。この駆動電圧を上げると液晶層のリタデーション値が小さくなり、下げると大きくなる。したがって、このリタデーション値の変化を光学変調に利用することができる。
【０００８】
図１（ａ）に示した位相差フィルム（位相差補償板）としては２軸のフィルムが用いられ、この２軸性フィルムは以下の２つの機能を有する。
【０００９】
［第１の機能］
所定の電圧値の液晶層のリタデーションを打ち消すように、位相差フィルムのリタデーション、すなわち（ｎ_x −ｎ_y ）・ｄ（ｎ_x ，ｎ_y はそれぞれｘ、ｙ方向の屈折率、ｄはフィルムの厚さ）を設定する。この電圧値で、位相差フィルムにより液晶層のリタデーションを相殺し「暗状態」にする。
【００１０】
［第２の機能］
液晶層の中央部の液晶分子は、電圧を印加した状態では、基板法線方向の成分が多いため、視野角特性を悪くする原因となる。それゆえ、視野角特性を改善するために、位相差フィルムのｚ方向の成分を相対的に小さくして、液晶の基板法線方向の複屈折成分を補償し、斜めから見た時の液晶の基板の法線方向の屈折率を補償するようにする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、表示装置のより一層の大型化・高画質化が求められる状況下にあっては、上記の方式による画質では不十分である。
【００１２】
特に視野角特性に関しては、図１（ａ）のｘ−ｚ面内方向では、液晶分子軸が液晶層のセル厚方向の中心に対し対称の配置をしているため比較的よい視野角特性が得られるが、ｙ−ｚ面内方向では、ｘ−ｚ面内方向のように配向自体に自己補償的な配置になっていないため視野角特性が悪くなる。
【００１３】
本発明は、上記事情を鑑み、高速駆動が可能なベンド配向セルの特に視野角特性（視野角依存性）の改善を図ることを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく成された本発明の構成は、以下の通りである。
【００１５】
すなわち、本発明は、一対の基板と、該一対の基板間にベンド配向構造を有する液晶層と、液晶分子を配向させるための配向膜と、一対の電極と、少なくとも一方の基板側に配置された偏光板を有した液晶素子において、
前記液晶層が基板面方向に複数の領域に分割され、
前記配向膜は各領域において２つのドメインを有し、
前記２つのドメインは各々垂直配向部分と一軸配向した水平配向部分とを有し、
前記２つのドメインにおいて一方の前記一軸配向した水平配向部分の配向方向と他方の前記一軸配向した水平配向部分の配向方向とが互いに直交している
ことを特徴とする液晶素子である。
本発明の液晶素子においては、前記液晶素子の暗状態時の印加電圧が５〜８Ｖであることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２０】
本発明の液晶素子は、ベンド配向構造を有する液晶層を基板面方向で所定の領域に分割し、且つ各領域内に互いに異なる複数の「配向方向」を持たせることによって、視野角特性を飛躍的に向上させたものである。ここで「配向方向」とは、例えば図１（ａ）のｘ軸方向を指し、より具体的には、ベント配向の液晶分子のベントが生じている基板法線方向の面における、基板面と平行で且つプレチルトの立ち上がり方向を指す。
【００２１】
本発明において液晶層を基板面方向で分割する方法は特に限定されないが、視野角特性の改善を図る目的からすれば例えば１画素、数画素もしくは１表示ラインに対応させて行なうなど、なるべく細かく分割することが好ましい。
【００２２】
液晶層を１画素単位で分割し、各画素内に複数の異なる配向方向を持たせた例を図２に示した。なお、図２中の矢印方向が配向方向を表している。
【００２３】
図２（ａ）では１画素内に２種類の配向方向を持たせ、図２（ｂ）及び（ｃ）では１画素内に４種類の配向方向を持たせ、これらの配向方向を互いに９０°づつずらしている。このようにすることによって、互いの配向領域が相補的に働き視野角特性が改善されるものである。
【００２４】
本発明のように各分割領域内（上記の例では１画素内）でさらに配向領域を分割すると、各配向領域の境界は配向が乱れ良好な画質が得られない場合がある。このような場合には、各配向領域の境界は、例えば図３に示すような画素中央に配置される場合が多い保持容量ラインなどの遮光部材で遮光するのが望ましい。図３は、アクティブマトリクスの１画素の平面的な模式図であり、ソース電極、ゲート電極、ドレイン電極、画素透明電極及び保持容量電極（保持容量ライン）から構成されている。保持容量電極は、絶縁層（不図示）で各電極とは絶縁されており、ゲート電極に平行に画素中心付近に配置されている。このような配置において、図２（ａ）のように１画素内に２種類の配向方向を持たせた場合には、配向が乱れる場合の多い配向分割境界を上記保持容量ラインで遮光させることができるため、良好な画質を得ることができるものである。
【００２５】
本発明のベンド配向セルにおいては、前述のようにｘ−ｚ方向（図１参照）の視野角特性に関しては、基板面に平行な面に対して鏡面対称を持つ自己補償型の配向構造をとるため、上記のように視野角特性の改善のために液晶層の各領域に互いに異なる複数の配向方向を持たせるに際して、配向方向は２種類で十分である。また、配向方向は２種類に設定することにより、配向膜の製造プロセスの簡略化も図られる。
【００２６】
図２（ａ）のように１画素を２つの配向領域に分割した場合の、本発明のベンド配向セルと一般的なＴＮ配向セル（上下基板の配向方向が９０°ずれた配向）の視野角特性の比較結果は以下のようになる。なお、視野角特性は、液晶セルの基板法線方向（正面）から見た時のコントラストに対する基板法線から斜め４０°の方向から見た時のコントラストの比率で表しており、分割なしのセルの視野角特性の実験値を基にした簡単なシミュレーションから算出した。
【００２７】
［視野角特性の比較結果］
ベンド配向セル（２分割配向）：約５０％
ＴＮ配向セル（２分割配向）：約２０％
上記の結果から分かるように、ベンド配向セルは、前述のようにｘ−ｚ方向（図１参照）の視野角特性に関しては自己補償型の配向構造をとるため、そのような構造を持たないＴＮ配向セルとは、同じ２分割配向を行なっても視野角特性の改善には大きな差がある。
【００２８】
以上のように、特に本発明に係るベンド配向セルに対して配向分割を行なうことは、視野角特性の改善に極めて有効であることが理解される。
【００２９】
本発明の液晶素子において、視野角特性のみならずコントラストの改善も図る場合には、次の２つの手法を適用することができる。
【００３０】
第１の手法は、液晶層の暗状態に対応する電圧を印加した時のリタデーション値を十分小さくして、前述のＯＣＢセルで用いられている位相差補償板の［第１の機能］である液晶層のリタデーションを相殺する機能をなくす手法である。
【００３１】
このリタデーションの相殺機能を削除した場合、すなわち位相差補償板を設けない場合のコントラストは液晶層のリタデーションのみで決定され、正面からの透過率Ｔ（％）は、
Ｔ∝ｓｉｎ² （Ｒπ／λ）
（Ｒ：液晶層リタデーション（ｎｍ）、λ：入射光波長（ｎｍ））
で表される。
【００３２】
簡便法として人の視感度の最も高いλ＝５５０ｎｍとして本式を使用しても実用性能を知る上では問題はない。すなわち、
Ｔ∝ｓｉｎ² （Ｒπ／５５０）
で表されることから、明状態表示に対応する最大透過率は理想的にはＲ＝２７５ｎｍの時に得られる。
【００３３】
上記の式から、十分なコントラスト比を得る観点から、暗状態表示のリタデーションは小さい方が望ましい。また、上記の式から明状態がＲ＝２７５ｎｍのリタデーションを持つ場合の「コントラストの暗状態のリタデーション依存性」をグラフ化したものが図４である。図４から、暗状態のリタデーションが５０ｎｍ以下で急激にコントラストが上昇することが明らかになった。
【００３４】
暗状態のレタデーションが５０ｎｍ以下であれば、実用化可能なコントラスト１０以上が得られる。コントラストが１０以上であれば、一般的なディスプレイとしては実用上問題はない。更に望ましくは、３０ｎｍ以下にすることでコントラストが３０以上が得られ、高画質なディスプレイが実現できる。なお、暗状態のリタデーションを小さくする具体的な方法としては、例えばベンド配向におけるプレチルト角を大きくすることが挙げられる。
【００３５】
コントラストの改善を図る第２の手法は、セルと偏光板の間に、液晶層の配向分割に対応して、互いに異なる方向に光学主軸を有する領域からなる正の屈折率異方性を有する位相差補償板を設ける手法である。具体的には、例えば図５に示すように、前述の配向分割に対応させて、位相差補償板（位相差板層）も領域分割する手法である。
【００３６】
図５は、液晶層をラビングなどでｘとｙ方向に９０°異なる２つの領域に配向分割した例であり、その上に配置する位相差補償板も同じ領域に光学主軸の方向をｙとｘ方向に一致させ、液晶層と位相差補償板の遅相軸を直交させている。すなわち、液晶層のリタデーションをＲ、位相差補償板のｘ，ｙ方向の屈折率をそれぞれｎ_x ，ｎ_y 、位相差補償板の厚みをｄとしたとき、
（ｎ_x −ｎ_y ）・ｄ＝Ｒ
となるようにする。こうすることにより、各々の領域は、ある電圧値を印加した時の液晶層のリタデーションを相殺することができ、十分な暗状態を得ることができる。
【００３７】
この位相差補償板には、例えば、２枚のガラス基板にネマティック液晶を挟持したセルに対してレジスト膜などを用いてマスクラビングして液晶を配向分割したものや、フォトマスクを用い偏光紫外線で光配向させたものを用いることができる。また、高分子液晶やディスコティック液晶などを上記方法で配向させるなどして、フィルムにして用いることもできる。
【００３８】
以上説明したように、本発明の液晶素子において、液晶層が有する最低のリタデーション値を所定の値よりも小さくするか、もしくはセルと偏光板の間に、液晶層の配向分割に対応させて、領域分割した位相差補償板を設けることにより、視野角特性とコントラストの双方の改善を図ることができる。
【００３９】
また、本発明の液晶表示素子においても、前述のＯＣＢセルで用いられている位相差補償板の［第２の機能］、すなわち「液晶の基板の法線方向の複屈折率を補償する機能」は、視野角特性を向上するために有用であり、セル基板と偏光板の間に、基板の法線方向（ｚ軸方向）に軸を有する一軸性で負の屈折率異方性を有する位相差補償板（ｎ_x ＝ｎ_y ＞ｎ_z ）を用いるのは有用である。
【００４０】
以上説明したように、本発明の液晶表示素子において、駆動電圧を印加した場合の液晶層が有する最低のリタデーション値が５０ｎｍ以下であれば、位相差補償板を設けることなく実用可能なコントラストが得られる。このような構成（位相差補償板を設けない構成）にあっては、低電圧側で明状態、高電圧側で暗状態にせしめる駆動方法がとられる。一方、位相差補償板を設ける場合には任意の駆動方法を選択することができる。
【００４１】
なお、本発明の上記液晶素子は、表示素子として好適に用いられる。また、本発明の上記表示素子は、透過型の液晶素子、反射型の液晶素子のいずれとしても用いることができる。
【００４２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００４３】
［実施例１］
本実施例に用いた液晶素子（液晶セル）の構成および液晶の特性を以下に示す。
【００４４】
（ＴＦＴ基板）
１６０×１２０画素（画素ピッチ０．３ｍｍ）
１画素＝ＲＧＢ構成
（配向膜）
配向膜材料：ＡＬ０６５６（ＪＳＲ社製）
（液晶材料）
ＫＮ５０３０（チッソ社製）
（ＮＩ点：８１．４℃、Δｎ：０．１３０、Δε：１０．４）
【００４５】
液晶セルの作成手順を以下に示す。
【００４６】
上記ＴＦＴ基板上にスピンナ塗布により上記配向膜ＡＬ０６５６をスピナーにより塗布し、２００℃で焼成し、８０ｎｍの膜厚を得た。
【００４７】
ラビング処理は、まず図６の第１の配向領域の方向に全面にラビングを行った後、パターニングした膜で第１の配向領域を保護し第２の配向領域のみ配向膜を露出させて再びラビングを行う方法で、基板内に２つの異なる配向方向をもつ領域を得た。工程の詳細を以下に示す。
【００４８】
まず、上記配向膜を塗布したＴＦＴ基板を、コットン植毛布で毛先の基板への押し込み長さを０．３ｍｍ、ラビングローラーの径を８０ｍｍφとし、ローラー回転数を１０００ｒｐｍ、基板の送りスピードを１０ｍｍ／ｓｅｃの条件でゲートラインに平行にラビングした。その後レジスト膜（ＴＰＡＲＰ１０１−ＤＡ／東京応化（株）製）を塗布し、９５℃でプリベーク後、マスクを介してＵＶ露光した。露光マスクは、図６の第２の配向領域が露光されるように、作成されている。なお、配向領域の境界は図３に示す保持容量ラインによって遮光するように設定した。
【００４９】
現像液（ＴＰＡＲＤＥＶ−４／東京応化（株）製）により現像し、純粋で洗浄・乾燥後、前回のラビングとは９０°ずらした方向（図６に図示）にラビングを先と同様の条件で行った。次に、レジスト剥離液（ＰＥＡＬ−３／東京応化（株）製）によりレジストを剥離した。以上がＴＦＴ基板側の２領域の配向方向分割の工程であるが、対向する対向電極基板も、ＴＦＴ基板とラビングが平行になるように同様のラビング処理をした。
【００５０】
上記のラビング処理終了後、スペーサー（４．５μｍφ）を対向基板側に散布し表示領域外周に接着剤を塗り張り合わせ後、加熱圧着してセル厚４．５μｍのセルを得た。
【００５１】
上記ラビング条件でのプレチルト角をクリスタルローテーション法により測定したところ、プレチルトは６°であった。
【００５２】
このセルに、上記液晶ＫＮ５０３０を注入し、駆動ドライバーを実装するなど駆動系部品を接続してセルが完成し、ラビング方向に４５°に透過軸と吸収軸が合致するようにセルの上下にクロスニコル偏光板を設置した。
【００５３】
上記の液晶セルはスプレイ状態をとっているために、ゲート電極にゲート信号を順次印加し、それと同期して±１０Ｖのソース電圧を５分間印加して、ベンド状態に転移させた。ベンド状態を保持できる臨界電圧が２．０Ｖであり、液晶に印加される駆動電圧を±２．０Ｖ〜±１５Ｖでそれぞれ明状態および暗状態を表示した。この時の電圧−透過率曲線を図７に示した。液晶層に１５Ｖ印加時の液晶層のリタデーション値は２０ｎｍ程度であり、２Ｖ印加時は１５０ｎｍであった。
【００５４】
この状態で正面のコントラスト比は３０：１が得られた。また、セル内でコントラストのばらつきの少ない良好な画質が得られた。
【００５５】
また、セルの斜め方向からコントラストを測定し、視野角特性を評価した。その結果、セルの法線から４５°の傾き角でコントラスト１０以上が確認され良好な視野角特性が得られた。
【００５６】
［実施例２］
本実施例では、実施例１よりもさらに視野角特性を良くするために、偏光板と液晶セルとの間に、基板法線方向に軸を有する負の位相差補償フィルムを挿入した。
【００５７】
この位相差補償フィルムは、
ｎ_x ＝ｎ_y
（ｎ_x −ｎ_z ）・ｄ＝６００ｎｍ
である。このフィルムを挿入することで、セルの法線から５０°の傾き角でコントラスト１０以上が確認され良好な視野角特性が得られた。
【００５８】
［実施例３］
本実施例は、以下の液晶材料を用いた点、及び配向処理をラビング処理から配向膜への光偏光配向に変更した点以外は、実施例１と同様である。
【００５９】
（液晶材料）
ＫＮ５０２７（チッソ社製）
（ＮＩ点：８１．４℃、Δｎ：０．１５９、Δε：７．９）
【００６０】
本実施例における光配向処理は、以下のようにして行った。
【００６１】
配向膜材料には、フッ素置換したポリビニルシンナメートを用いた。ポリビニルシンナメートをスピナーで１００ｎｍの膜厚に形成した。その後８０℃で２分間プリベークを行った。次に第１の配向領域（図６参照）に対応した部分のみにマスクを用いて３６５ｎｍの偏光紫外線を露光した。露光は、２ステップに分け、最初は基板の法線方向に平行に１８０秒間（第１露光）、次に斜め４５°方向から１８０秒間（第２露光）、３ｍＷの照度で露光した。この時の照射方向・偏光方向・液晶配向方向は図８のようになる。
【００６２】
同様に図６の第２の配向領域の配向処理を行なうため、フォトマスクを用いて、第１の配向領域とは９０°異なる角度で偏光紫外線を照射した。
【００６３】
次に、実施例１と同様、ベンド化処理電圧±１０Ｖを印加しベンド配向を得た。
【００６４】
本実施例のセルでは、ベンド状態を保持できる臨界電圧が３．０Ｖであり、液晶に印加される駆動電圧を±３．０Ｖ〜±１５Ｖでそれぞれ明状態および暗状態を表示した。この状態で正面のコントラスト比は３０：１が得られた。また、セル内でコントラストのばらつきが極めて小さい良好な画質が得られた。
【００６５】
また、セルの斜め方向からコントラストを測定し、視野角特性を評価した。その結果、セルの法線から４５°の傾き角でコントラスト１０以上が確認され良好な視野角特性が得られた。
【００６６】
［実施例４］
本実施例では、以下の様に混合配向膜で高プレチルトを実現し、表示駆動前のベンド化電圧印加処理をなくしたところが実施例１と異なる。
【００６７】
本実施例は、第一の配向膜と、液晶を略水平配向させる第二の配向膜を混合することによって、プレチルト角を水平配向膜のプレチルト角と垂直配向膜のプレチルトの中間の値に制御したことを特徴としている。
【００６８】
セル構成は実施例１と同様にＴＦＴ基板を用いて上下基板とも同一方向にラビング処理を行なっている。
【００６９】
第一の配向膜としては日産化学社製のＳＥ−１２１１を用い、第二の配向膜としては日本合成ゴム社製のＡＬ−０６５６を用いた。混合配向膜中の第一の配向膜の割合を１％〜１０％の間に設定した。
【００７０】
このようにしてベンド化処理が不要なベンド配向が得られる。なお、セル内のプレチルトのムラなどのために電圧無印加状態でベンド配向転移が全面に及ばない場合であっても、下記の駆動電圧の印加によってベンド化を行うことができるため、従来のような長時間のベンド化処理は必要としない。
【００７１】
図９に示すように配向膜厚によって適正配合比の割合が異なり、膜厚が３０ｎｍでは垂直配向膜の混合比率は２．５％〜７．５％であり、膜厚８０ｎｍでは１％〜５％であった。膜厚３０ｎｍで垂直配向膜の混合比率を５％にした場合には、液晶のプレチルト角度は約３６°〜４５°であった。
【００７２】
なお、第一の配向膜の焼成前溶液の主溶媒はｎＢＣもしくはＮＭＰであり、第二の配向膜の焼成前溶液の主溶媒はＮＭＰであった。混合配向膜の焼成温度は２００℃で１時間行った。
【００７３】
ラビングはこのようにして構成した配向膜を上下基板でラビング方向が同じになるようにラビング処理を行なった。ラビング条件は、コットン植毛布で毛先の基板への押し込み長さを０．３ｍｍ、ラビングローラーの径を８０ｍｍφとし、ローラー回転数を１０００ｒｐｍ、基板の送りスピードを５０ｍｍ／ｓｅｃに設定して行った。
【００７４】
このラビングにより、実施例１と同様、レジスト膜のパターニングを用いたマスクラビングを用いて配向方向が９０°異なる２つの配向領域を得た。
【００７５】
この様にして処理した二枚の電極基板を０．６μｍφのスペーサーを介して張り合わせることにより液晶セルを構成し、チッソ社製の液晶ＫＮ−５０３０（フッ素系ネマティック液晶）を注入することによって液晶セルを構成した。
【００７６】
液晶に印加される駆動電圧を±１．０Ｖ〜±１５Ｖでそれぞれ明状態および暗状態を表示した。液晶層に１５Ｖ印加時（暗状態表示時）の液晶層のリタデーション値は２０ｎｍ程度であり、１Ｖ印加時（明状態表示時）は１５０ｎｍであった。
【００７７】
この状態で正面のコントラスト比は３０：１が得られた。また、セル内でコントラストのばらつきが極めて小さい良好な画質が得られた。
【００７８】
また、セルの斜め方向からコントラストを測定し、視野角特性を評価した。その結果、セルの法線から４５°の傾き角でコントラスト１０以上が確認され良好な視野角特性が得られた。
【００７９】
［実施例５］
本実施例は、液晶分子の電極基板界面からの変位が容易で電界印加状態でのリタデーションを減少させる配向手法の例である。
【００８０】
ベンド配向状態を取りうる最低電圧におけるリタデーションＲ₁ に対して５Ｖの電圧を印加したときのレタデーションＲ₂ の比率を考える。
【００８１】
（比較用セル）
ＪＳＲ社製のポリイミド配向膜ＡＬ−０６５６を３０ｎｍの厚みに形成し、上下基板同一方向にラビングを行った。具体的には、コットン植毛布で毛先の基板への押し込みを０．３ｍｍ、ラビングドラムの径を８０ｍｍφとし、回転数を１０００ｒｐｍ、基板の送りスピードを５０ｍｍ毎秒とする処理を行った。
【００８２】
セル厚を６μｍに設定し、チッソ社製のネマティック液晶ＫＮ−５０２７を注入した。このセルでは、７Ｖの電圧を印加することによって、初期状態であるスプレイ配向状態からベンドドメインを形成させることができる。このベンド配向状態を電圧をかけて保持するために２．０Ｖ必要であるが、この時のリタデーションは３４０ｎｍであった。さらに５Ｖを印加したときのリタデーションは１５０ｎｍであった。したがって、ξ＝Ｒ₁ ／Ｒ₂ ＝２．１３である。
【００８３】
（本実施例のセル）
本実施例における光配向膜としてはポリビニルシンナメートにフッ素基を付加したものを用いる。この光配向膜の調整・処理方法は実施例３と同様である。
【００８４】
ＵＶ照射の時に図１０に示すようにストライプ状に露光を行いＵＶの未照射部分で液晶分子を垂直配向させる垂直配向部分（Ａ部）を形成し、一方、偏光ＵＶを照射して偏光方向と直交方向に液晶分子を一軸配向させる水平配向部分（Ｂ部）を形成し、それらをミクロンオーダーの間隔で混在させた場合には水平配向部分の影響で本来垂直配向する部分の配向も垂直から水平方向へ変化している。ここでＡ部の寸法は１μｍ以下であり、Ｂ部の寸法は２〜３μｍとその２倍以上に設定した。この露光パターンはＢ部面積をＡ部面積に比べて大きく取ることが比較的有効だが、ストライプ以外の市松など他のパターンも考えられる。
【００８５】
このようにすると実施例３と同様にＫＮ−５０２７を注入して、７Ｖの電圧を印加することによって、初期状態であるスプレイ配向状態からベンドドメインを形成させることができる。このベンド配向状態を電圧をかけて保持するために２．０Ｖ必要であるが、この時リタデーションは２８０ｎｍであった。さらに５Ｖを印加したときのリタデーションは約１５ｎｍであった。したがって、ξ＝Ｒ₁ ／Ｒ₂ ＝１８．７である。
【００８６】
この状態ではベンド配向のラビング方向を９０度クロスさせた２枚の偏光子の一方の吸収軸から４５度ずらした方向に設定することで、２．０Ｖで明状態、５．０Ｖで暗状態を表示した場合にはコントラストは約８０になった。さらに、オン電圧を８Ｖまで引き上げると電圧印加時のリタデーションは約１０ｎｍになり、コントラストは１６０のものが得られた。この場合はξ＝Ｒ₁ ／Ｒ₂ ＝２８．０である。この値を前記の比較用セルのような従来のポリイミド配向膜の値と比較すると１桁以上小さくなっており、電圧印加状態でのリタデーションの値が大きく減少していることがわかる。従来のベンド配向に位相差フィルムを用いて消光状態をとる方式の場合でも位相差板の位相差公差とセル厚の分布を考えると電圧印加時のリタデーションが約１０ｎｍになれば、位相補償しなくてもコントラストに関して十分な値をとることができる。
【００８７】
また、本実施例の素子では、応答速度は０Ｖ〜８Ｖの駆動で１０ｍｓ以下（室温）の高速性を示した。
【００８８】
以上の方法を実施例１などに用いたＴＦＴセルに適用し、配向方向が９０°異なる２つのドメインで画素を構成することにより視野角特性を改善することができる。
【００８９】
このような配向膜を用いることにより液晶分子が平均的には基板に略平行に配向するが液晶分子と配向膜との相互作用を小さくすることにより電圧印加時になお残留するリタデーション値を少なくすることができ、位相差フィルムによる位相補償を必要としない高速応答素子を構成することができた。また、２つの方向の配向を画素内で造り込むことにより視野角特性の改善された高速応答素子を構成することができる。このように位相差フィルムを用いない場合には位相差フィルムのリタデーションばらつきや、界面による多重反射の影響がないためにコントラストを位相差フィルムを用いたものに比べ改善できる。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高速応答性に優れるベンド配向セルの特に視野角特性を極めて効果的に改善することができる。また、液晶層が有する最低のリタデーション値を特定の値よりも小さくするか、もしくはセルと偏光板の間に、液晶層の配向分割に対応させて、領域分割した位相差補償板を設けることにより、視野角特性とコントラストの双方の改善を図ることができる。これにより、液晶セル内のコントラストばらつきを抑えられた良好な画質の液晶表示素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＯＣＢセルの構成を説明するための模式図である。
【図２】１画素内での配向分割の例を示す図である。
【図３】アクティブマトリクスの１画素の平面的な模式図である。
【図４】液晶層の暗状態時のリタデーションとコントラストの関係を示す図である。
【図５】液晶層における配向分割と、位相差補償板における光学主軸分割の対応を説明するための図である。
【図６】実施例の液晶セルにおける１画素内の配向分割を示す図である。
【図７】実施例１の液晶セルにおける電圧−透過率曲線を示す図である。
【図８】実施例３における光配向処理方法を説明するための図である。
【図９】実施例４における混合配向膜の膜厚による垂直配向膜の最適混合比率を示す図である。
【図１０】実施例５における光配向膜の処理方法を説明するための図である。

Claims

一対の基板と、該一対の基板間にベンド配向構造を有する液晶層と、液晶分子を配向させるための配向膜と、一対の電極と、少なくとも一方の基板側に配置された偏光板を有した液晶素子において、
前記液晶層が基板面方向に複数の領域に分割され、
前記配向膜は各領域において２つのドメインを有し、
前記２つのドメインは各々垂直配向部分と一軸配向した水平配向部分とを有し、
前記２つのドメインにおいて一方の前記一軸配向した水平配向部分の配向方向と他方の前記一軸配向した水平配向部分の配向方向とが互いに直交している
ことを特徴とする液晶素子。
前記液晶素子の暗状態時の印加電圧が５〜８Ｖであることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。