JP4264237B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチドメイン構造を持つ垂直配向型の液晶セルを有した液晶表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は最も基本的な垂直配向型ＬＣＤの構造を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は上面図である。同図において、１は液晶分子２をガラス基板３ａ、３ｂの間に封入した液晶セル、４ａ、４ｂは偏光板、５は視角補償フィルムである。また、Ａは偏光板４ａ、４ｂの透過軸、Ｂは液晶分子２が倒れる方向を示している。
【０００３】
上記のＬＣＤにおいては、垂直配向した液晶セル１を直交ニコルの関係の偏光板４ａ、４ｂの間に、該偏光板４ａ、４ｂの透過軸Ａと液晶分子２が電界によって倒れる方向Ｂが４５度の角度を成すように配置している。液晶分子２が倒れる方向は、プレティルト角により制御されている。また、視角依存性を改善するために、液晶セル１と偏光板４ａの間に視角補償フィルム５を挿入している。この視角補償フィルム５としては、光軸がフィルム法線方向にあり、複屈折率が負の一軸光学フィルムが用いられている。この視角補償フィルム５は、液晶セル１の片側にのみ配置しても両側に配置しても良い。
【０００４】
上記視角補償フィルム５のリタデーションとしては、大体液晶セル１のリタデーションの１／３位から同じ大きさ位のものが適している。両側に視角補償フィルムを配置する場合は、２枚のフィルムのリタデーションを足した値が上記のリタデーションの値となれば良い。
【０００５】
図４の構造においては、液晶分子２が倒れる方向からの視角特性が極端に悪くなるという問題があり、その問題を解決するために、図５に示すようなマルチドメイン方式の垂直配向型ＬＣＤが提案されている。同図中、Ｐはセグメントパターン、Ｃは液晶分子の倒れる方向を示している。
【０００６】
図５に示す例では、セグメントパターン内を電圧印加時に図の上方向に液晶分子が倒れる微小領域と下方向に倒れる微小領域に分割している。この微小領域への分割の仕方は、図６に示すフォトマスクを用いた光配向法や、図７に示す斜め電界を利用したスリット法が利用できる。
【０００７】
図６の光配向法を詳しく説明すると、同図の（ａ）に示すようなストライプ状の開口部７を有するフォトマスク６を用いて、同図の（ｂ）に示すように斜め方向から紫外線を照射する。次に、同じフォトマスク６を半ピッチずらして（開口部７が遮光部８に、遮光部８が開口部７になるようにして）、同図の（ｃ）に示すように反対側の斜め方向から紫外線を照射する。この操作を反対側のガラス基板３にも施し、同図の（ｄ）に示すようにプレティルト角方向が上下の基板間で揃うように、上下のガラス基板３ａ、３ｂを重ね合わせる。
【０００８】
このような方法により、電圧印加時に液晶分子２が二つの方向に倒れる微小領域を持ったマルチドメイン構造を作り出すことができる。
【０００９】
同様に、図７のスリット法を詳しく説明すると、同図の（ａ）、（ｂ）に示すようにスリット９ａ、９ｂと言われる透明電極１０ａ、１０ｂがない部分が上下の基板３ａ、３ｂで交互に設けられている。スリット幅は１０μｍ〜２０μｍであり、上下の基板３ａ、３ｂのスリット９ａ、９ｂの距離は３０〜１５０μｍ程度である。このスリット９ａ、９ｂによる斜め電界の向きとそれによる液晶分子２の倒れる方向を同図の（ｃ）に示す。スリット９ａ、９ｂの長さに関しては特に制限はなく、電極のパターンによって適宜その長さを決めることができる。
【００１０】
このようにして、上記の光配向法と同様に、電圧印加時に液晶分子２が二つの方向に倒れる微小領域を持ったマルチドメイン構造を作り出すことができる。
【００１１】
ここで、上記のマルチドメイン構造にすることによって、前述のような液晶分子２が倒れる方向からの極端な視角特性の低下はなくなり、非常に視角の広い良好なＬＣＤを得ることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のマルチドメイン構造のＬＣＤでは、例えばギャップコントロール材や配向の僅かな歪みにより、微小な領域で視角特性が周りのドメインの部分と異なる微小な欠陥を生じやすい。そして、この欠陥が多い場合は画面表面のざらつき感として視認されてしまい、見難いディスプレイとなってしまう。特に、視角を傾けた場合はこのざらつき感が強調されるため、甚だ見難いものになってしまう。
【００１３】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、マルチドメイン構造の液晶表示素子において、上記微小欠陥による表面のざらつき感を解消し、視角を傾けた場合でも見易いディスプレイを実現できる液晶表示素子を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶表示素子は、次のように構成したものである。
【００１５】
（１）マルチドメイン構造を持つ垂直配向型の液晶セルの片面に、光軸が法線方向で複屈折率が負の一軸光学フィルムを設け、その外側に直交ニコルの関係を有する偏光板を配置するとともに、前記負の一軸光学フィルムと偏光板の間及び反対側の液晶セルと偏光板の間に、略５０ｎｍ〜２００ｎｍのリタデーション値を有して、面内に光軸を有する正の一軸光学フィルムを、それぞれの光軸が直交し、かつ偏光板の透過軸と４５度の角度を成すように配置した。
【００１６】
（２）マルチドメイン構造を持つ垂直配向型の液晶セルの両面に、光軸が法線方向で複屈折率が負の一軸光学フィルムを設け、それらの外側に直交ニコルの関係を有する偏光板を配置するとともに、前記液晶セルの両側の負の一軸光学フィルムと偏光板の間に、略５０ｎｍから２００ｎｍのリタデーション値を有して、面内に光軸を有する正の一軸光学フィルムを、それぞれの光軸が直交し、かつ偏光板の透過軸と４５度の角度を成すように配置した。
【００１７】
（３）上記（１）または（２）において、面内に光軸を有する正の一軸光学フィルムのリタデーション値が１２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲にあるようにした。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面について説明する。
【００２１】
本発明は、マルチドメイン構造の液晶表示素子において、前述の微小欠焔による表面のざらつき感を解消し、視角を傾けた場合でも見易いディスプレイを実現するためのものである。
【００２２】
具体的には、図１に示すように、従来の方法で述べた視角補償フィルム（負の一軸光学フィルム）５の他に、５０ｎｍ〜２００ｎｍのリタデーション値を有して、面内に光軸を有する正の一軸光学フィルム１２ａ、１２ｂを、マルチドメイン構造を持つ垂直配向型の液晶セル１１と偏光板４ｂの間、及び視角補償フィルム５と偏光板４ａの間に、それぞれの光軸Ｅ、Ｅが直交し、かつ直交ニコルの関係を有する偏光板４ａ、４ｂの透過軸Ａと４５度の角度を成すように配置する。
【００２３】
このとき、液晶分子２の倒れる方向と偏光板４ａ、４ｂの透過軸Ａ及び一軸光学フィルム１２ａ、１２ｂの光軸Ｄの成す角度は任意で良い。また、ざらつき感を解消する効果をより大きく出すためには、上記正の一軸光学フィルム１２ａ、１２ｂのリタデーション値は１２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲が好ましい。なお、２枚の一軸光学フィルム１２ａ、１２ｂは、全く同じものを用いる。
【００２４】
ここで、上記視角補償フィルム５は、液晶セル１１の両側に配置することもできる。この場合、一軸光学フィルム１２ａ、１２ｂは液晶セル１１の両側共、偏光板４ａ、４ｂと視角補償フィルム５の間に配置される。
【００２５】
また、本発明のもう一つの方法は、図２に示すような屈折率楕円体を有する二軸延伸フィルム１３を、図３に示すように、面内の屈折率の大きい軸（図２のｘ軸方向）が互いに直交するように液晶セル１１の両側に配置することである。更にその二軸延伸フィルム１３ａ、１３ｂ外側には、直交ニコルの関係を有する偏光板４ａ、４ｂを、その透過軸Ａが二軸延伸フィルム１３ａ、１３ｂの面内の屈折率の大きい軸（図２のｘ軸方向）と４５度の角度を成すように配置する。
【００２６】
このとき、液晶分子２の倒れる方向と偏光板４ａ、４ｂの透過軸Ａ及び二軸延伸フィルム１３ａ、１３ｂの面内の屈折率が大きい軸の成す角度は任意で良い。この場合は、ｎｚが最も小さいため（ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ）、前述した視角補償フィルム５の機能も該二軸延伸フィルム１３ａ、１３ｂに含まれるので、視角補償フィルムは不要になる。
【００２７】
上記二軸延伸フィルム１３ａ、１３ｂのリタデーションとしては、図１の一軸光学フィルム１２ａ、１２ｂ場合と同様、面内のリタデーション（ｎｘ−ｎｙ）ｄの値（ｄはフィルム厚み）が５０ｎｍから２００ｎｍの範囲、より好ましくは１２０ｎｍから１５０ｎｍの範囲が良い。なお、２枚の二軸延伸フィルム１３ａ、１３ｂは、全く同じものを用いる。また、二軸延伸フィルム１３ａ、１３ｂの厚さ方向のリタデーション（（ｎｘ−ｎｙ）／２−ｎｚ）は、一枚当たり大体液晶セル１１のリタデーションの１／６位から１／２位のものが適している。
【００２８】
次に、従来と同様の参考例と比較しながら、本発明による実施例について述べる。参考例と実施例で用いる液晶セルは全く同じなので、まずそれについて説明する。
【００２９】
〔液晶セルの作製方法１〕
光配向法を用いた場合の液晶セル作製方法について述べる。
【００３０】
▲１▼所定の電極パターンを有するガラス基板に、側鎖型の垂直配向膜（日産化学工業製ＳＥ・１２１１）を厚さ５００Åで塗布し、焼成する。
【００３１】
▲２▼図６の（ａ）に示すフォトマスクをガラス基板上にセットし、図６の（ｂ）に示すようなセッティングで紫外光を斜め方向から照射する。ここでは、波長２５４ｎｍを中心に持つバンドパスフィルタを用い、波長２５４ｎｍにおける照度は１．３５ｍＷで、照射時間は３分間とする。なお、照射角度はガラス基板の法線から４５度である。
【００３２】
▲３▼次に、フォトマスクを半ピッチずらして、開口部が▲２▼の非照射部に合うようにセットし、▲２▼とは１８０度反対の方向から紫外光を照射する。この場合、照射する紫外光の照度、時間、角度は▲２▼で述べたものと全く同じである。
【００３３】
▲４▼上記▲２▼、▲３▼と全く同じ操作を反対側の基板にも施す。このとき、次の▲５▼で述べるようにプレティルト角が上下の基板間で揃う必要があるため、フォトマスクの位置合わせには十分注意する。
【００３４】
▲５▼二枚の基板を図６の（ｄ）に示すように、プレティルト角が上下の基板で揃うようにギャップコントロール材（触媒化成工業製シリカビーズ４．０μｍ）を介して重ね合わせ、メインシール材を硬化させる。
【００３５】
▲６▼所定の大きさにガラスを切断した後、液晶（メルク製、△ｎ＝０．１５）を真空注入法にてセル内に注し、注入口を封止する。
【００３６】
このようにして、２ドメインの垂直配向型ＬＣＤを作製することができる。
【００３７】
〔液晶セルの作製方法２〕
スリット法を用いた湯合の液晶セル作製方法について述べる。
【００３８】
▲１▼所定のスリットパターンを含む電極パターンを有したガラス基板に、側鎖型の垂直配向膜（日産化学工業製ＳＥ・１２１１）を厚さ５００Åで塗布し、焼成する。この操作は上下基板の両方に施す。
【００３９】
▲２▼二枚の基板を図７の（ｂ）に示すような配置で、ギャップコントロール材（触媒化成工業製シリカビーズ４．０μｍ）を介して重ね合わせ、メインシール材を硬化させる。
【００４０】
▲３▼所定の大きさにガラスを切断した後、液晶（メルク製、△ｎ＝０．１５）を真空注入法にてセル内に注し、注入口を封止する。
【００４１】
このようにして、スリットによる斜め電界を用いた２ドメインの垂直配向型ＬＣＤを作製することができる。
【００４２】
次に、参考例について述べる。
【００４３】
〔参考例１〕
上記の光配向法による液晶セルに、光軸がフィルム法線方向にあり、複屈折率が負の一軸光学フィルムでフィルム厚さ方向のリタデーションが３１０ｎｍのもの（住友化学工業製ＶＡＣフィルム）を片側に配置し、該液晶セルと一軸光学フィルムの外側に２枚の偏光板を、その透過軸が直交しかつ透過軸と液晶分子の倒れる方向の成す角度が４５度になるように配置した。
【００４４】
この液晶セルに電圧を印加して観察したところ、法線方向からはほぼ均一であったが、斜め方向からはややざらつき感を感じた。
【００４５】
〔参考例２〕
上記のスリット法による液晶セルに、光軸がフィルム法線方向にあり、複屈折率が負の一軸光学フィルムでフィルム厚さ方向のリタデーションが３１０ｎｍのもの（住友化学工業製ＶＡＣフィルム）を片側に配置し、該液晶セルと一軸光学フィルムの外側に２枚の偏光板を、その透過軸が直交しかつ透過軸と液晶分子の倒れる方向の成す角度が４５度になるように配置した。
【００４６】
上記の液晶セルに電圧を印加して観察したところ、法線方向からざらつき感が感じられ、更に斜め方向からは非常に大きなざらつき感を感じた。
【００４７】
次に、実施例について述べる。
【００４８】
〔実施例１〕
光配光法で作製した液晶セルに、光軸がフィルム法線方向にあり、複屈折率が負の一軸光学フィルムでフィルム厚さ方向のリタデーションが３１０ｎｍのもの（住友化学工業製ＶＡＣフィルム）を片側に配置し、該液晶セルと負の一軸光学フィルムの外側に、２枚の面内に光軸を有する正の一軸光学フィルムを、その光軸が直交しかつ光軸と液晶分子が倒れる方向の成す角度が０度もしくは９０度になるように配置し、更にそれらの外側に２枚の偏光板をその透過軸が直交しかつ透過軸と液晶分子の倒れる方向の成す角度が４５度になるように配置した。
【００４９】
このとき使用した正の一軸光学フィルムのリタデーションを色々変えて、この液晶セルに電圧を印加したときの表面のざらつき感を観察したところ、リタデーションが５０ｎｍ以下及び２００ｎｍ以上ではほとんど効果が見られなかった。
【００５０】
しかし、リタデーションが５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下では法線方向からの表面のざらつき感は全くなくなり、斜め方向からのざらつき感もかなり解消されており、特に１２０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下のものを使用したときには法線方向からのざらつき感が全くなくなったのに加えて、斜め方向からもざらつき感は全く見えなくなるくらいまで解消されていた。
【００５１】
ここで、上記偏光板の偏光軸と電圧印加時に液晶分子が倒れる方向の成す角度は、上記のように４５度に限定する必要はなく、図１に示すような関係を保っていれば同じような効果が得られる。
【００５２】
また、上記実施例では液晶セルの片側に３１０ｎｍの負の一軸光学フィルムを設けているが、一枚のリタデーションが１６０ｎｍ（両側を足して３２０ｎｍ）を液晶セルの両面に配置したときも、ざらつき感に関して上記と同様の効果が得られた。
【００５３】
〔実施例２〕
スリット法で作製した液晶セル２に、光軸がフィルム法線方向にあり、複屈折率が負の一軸光学フィルムでフィルム厚さ方向のリタデーションが３１０ｎｍのもの（住友化学工業製ＶＡＣフィルム）を片側に配置し、該液晶セルと負の一軸光学フィルムの外側に、２枚の面内に光軸を有する正の一軸光学フィルムを、その光軸が直交しかつ光軸と液晶分子が倒れる方向の成す角度が０度もしくは９０度になるように配置し、更にそれらの外側に２枚の偏光板を、その透過軸が直交しかつ透過軸と液晶分子の倒れる方向の成す角度が４５度になるように配置した。
【００５４】
このとき使用した正の一軸光学フィルムのリタデーションを色々変えて、この液晶セルに電圧を印加したときの表面のざらつき感を観索したところ、リタデーションが５０ｎｍ以下及び２００ｎｍ以上ではほとんど効果が見られなかった。
【００５５】
しかし、リタデーションが５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下では法線方向からの表面のざらつき感はほとんど解消されており、斜め方向からもざらつき感がかなり解消されていた。特に、１２０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下のものを使用したときには法線方向からのざらつき感は全く見えなくなるくらいに解消されており、斜め方向からのざらつき感もほとんど見えなくなるくらい解消されていた。
【００５６】
ここで、上記偏光板の偏光軸と電圧印加時に液晶分子が倒れる方向の成す角度は、上記のように４５度に限定する必要はなく、図１に示すような関係を保っていれば同じような効果が得られる。
【００５７】
また、上記実施例では液晶セルの片側に３１０ｎｍの負の一軸光学フィルムを設けているが、一枚のリタデーションが１６０ｎｍ（両側を足して３２０ｎｍ）のものを液晶セルの両面に配置したときも、ざらつき感に関して上記と同様の効果が得られた。
【００５８】
〔実施例３〕
光配光法で作製した液晶セルの両側に、二軸延伸フィルム（住友化学工業製ＮｅｗＶＡＣフィルム）を配直した。その際、二軸延伸フィルムの面内の屈折率の大きい軸を電界印加時に液晶分子が倒れる方向と平行もしくは直交に配置（二枚の関係は直交）し、その外側に直交ニコルの関係を有する偏光板を、その透過軸が二軸延伸フィルムの屈折率の大きい軸と４５度の角度を持つように配置した。また、フィルム厚さ方向のリタデーションは１５５ｎｍのものを用いた。
【００５９】
このとき使用した二軸延伸フィルムの面内のリタデーションを色々変えて、この液晶セルに電圧を印加したときの表面のざらつき感を観察したところ、リタデーションが５０ｎｍ以下及び２００ｎｍ以上ではほとんど効果が見られなかった。
【００６０】
しかし、リタデーションが５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下では法線方向からの表面のざらつき感は全くなくなり、斜め方向からのざらつき感もかなり解消されており、特に１２０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下のものを使用したときには、法線方向からのざらつき感が全くなくなったのに加えて、斜め方向からもざらつき感は全く見えなくなるくらいまで解消されていた。
【００６１】
ここで、上記偏光板の偏光軸と電圧印加時に液晶分子が倒れる方向の成す角度は、上記のように４５度に限定する必要はなく、図３に示すような関係を保っていれば同じような効果が得られる．
〔実施例４〕
スリット法で作製した液晶セルの両側に、二軸延伸フィルム（住友化学工業製ＮｅｗＶＡＣフィルム）を配置した。その際、二軸延伸フィルムの面内の屈折率の大きい軸を電界印加時に液晶分子が倒れる方向と平行もしくは直交に配置（二枚の関係は直交）し、その外側に直交ニコルの関係を有する偏光板を、その透過軸が二軸延伸フィルムの屈折率の大きい軸と４５度の角度を持つように配置した。また、フィルム厚さ方向のリタデーションは１５５ｎｍのものを用いた。
【００６２】
このとき使用した二軸延伸フィルムの面内のリタデーションを色々変えて、この液晶セルに電圧を印加したときの表面のざらつき感を観察したところ、リタデーションが５０ｎｍ以下及び２００ｎｍ以上ではほとんど効果が見られなかった。
【００６３】
しかし、リタデーションが５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下では法線方向からの表面のざらつき感はほとんど解消されており、斜め方向からもざらつき感がかなり解消されていた。特に、１２０ｎｎ以上１５０ｎｍ以下のものを使用したときには法線方向からのざらつき感は全く見えなくなるくらいに解消されており、斜め方向からのざらつき感もほとんど見えなくなるくらい解消されていた。
【００６４】
ここで、上記偏光板の偏光軸と電圧印加時に液晶分子が倒れる方向の成す角度は、上記のように４５度に限定する必要はなく、図３に示すような関係を保っていれば同じような効果が得られる。
【００６５】
このように、実施例では、従来の補償フィルムに一軸フィルムを追加するか、あるいは従来の補償フィルムの替わりに二軸延伸フィルムを使用することにより、マルチドメイン構造の液晶表示素子において、前述の微小欠焔による表面のざらつき感を大幅に解消でき、視角を傾けた場合でも見易いディスプレイを実現することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マルチドメイン構造の液晶表示素子において、微小欠焔による表面のざらつき感を大幅に解消でき、視角を傾けた場合でも見易いディスプレイを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る液晶表示素子の構成を示す図
【図２】 本発明の実施例の二軸延伸フィルムの構造を示す説明図
【図３】 本発明に係る液晶表示素子の構成を示す図
【図４】 基本的な垂直配向型ＬＣＤの構造を示す図
【図５】 マルチドメイン方式の垂直配向型ＬＣＤの構造を示す図
【図６】 光配向法による微小領域への分割の仕方を示す説明図
【図７】 スリット法による微小領域への分割の仕方を示す説明図
【符号の説明】
２ 液晶分子
３ａ ガラス基板
３ｂ ガラス基板
４ａ 偏光板
４ｂ 偏光板
５ 視角補償フィルム
１１ 液晶セル
１２ａ 一軸光学フィルム
１２ｂ 一軸光学フィルム
１３ａ 二軸延伸フィルム
１３ｂ 二軸延伸フィルム
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチドメイン構造を持つ垂直配向型の液晶セルを有した液晶表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は最も基本的な垂直配向型ＬＣＤの構造を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は上面図である。同図において、１は液晶分子２をガラス基板３ａ、３ｂの間に封入した液晶セル、４ａ、４ｂは偏光板、５は視角補償フィルムである。また、Ａは偏光板４ａ、４ｂの透過軸、Ｂは液晶分子２が倒れる方向を示している。
【０００３】
上記のＬＣＤにおいては、垂直配向した液晶セル１を直交ニコルの関係の偏光板４ａ、４ｂの間に、該偏光板４ａ、４ｂの透過軸Ａと液晶分子２が電界によって倒れる方向Ｂが４５度の角度を成すように配置している。液晶分子２が倒れる方向は、プレティルト角により制御されている。また、視角依存性を改善するために、液晶セル１と偏光板４ａの間に視角補償フィルム５を挿入している。この視角補償フィルム５としては、光軸がフィルム法線方向にあり、複屈折率が負の一軸光学フィルムが用いられている。この視角補償フィルム５は、液晶セル１の片側にのみ配置しても両側に配置しても良い。
【０００４】
上記視角補償フィルム５のリタデーションとしては、大体液晶セル１のリタデーションの１／３位から同じ大きさ位のものが適している。両側に視角補償フィルムを配置する場合は、２枚のフィルムのリタデーションを足した値が上記のリタデーションの値となれば良い。
【０００５】
図４の構造においては、液晶分子２が倒れる方向からの視角特性が極端に悪くなるという問題があり、その問題を解決するために、図５に示すようなマルチドメイン方式の垂直配向型ＬＣＤが提案されている。同図中、Ｐはセグメントパターン、Ｃは液晶分子の倒れる方向を示している。
【０００６】
図５に示す例では、セグメントパターン内を電圧印加時に図の上方向に液晶分子が倒れる微小領域と下方向に倒れる微小領域に分割している。この微小領域への分割の仕方は、図６に示すフォトマスクを用いた光配向法や、図７に示す斜め電界を利用したスリット法が利用できる。
【０００７】
図６の光配向法を詳しく説明すると、同図の（ａ）に示すようなストライプ状の開口部７を有するフォトマスク６を用いて、同図の（ｂ）に示すように斜め方向から紫外線を照射する。次に、同じフォトマスク６を半ピッチずらして（開口部７が遮光部８に、遮光部８が開口部７になるようにして）、同図の（ｃ）に示すように反対側の斜め方向から紫外線を照射する。この操作を反対側のガラス基板３にも施し、同図の（ｄ）に示すようにプレティルト角方向が上下の基板間で揃うように、上下のガラス基板３ａ、３ｂを重ね合わせる。
【０００８】
このような方法により、電圧印加時に液晶分子２が二つの方向に倒れる微小領域を持ったマルチドメイン構造を作り出すことができる。
【０００９】
同様に、図７のスリット法を詳しく説明すると、同図の（ａ）、（ｂ）に示すようにスリット９ａ、９ｂと言われる透明電極１０ａ、１０ｂがない部分が上下の基板３ａ、３ｂで交互に設けられている。スリット幅は１０μｍ〜２０μｍであり、上下の基板３ａ、３ｂのスリット９ａ、９ｂの距離は３０〜１５０μｍ程度である。このスリット９ａ、９ｂによる斜め電界の向きとそれによる液晶分子２の倒れる方向を同図の（ｃ）に示す。スリット９ａ、９ｂの長さに関しては特に制限はなく、電極のパターンによって適宜その長さを決めることができる。
【００１０】
このようにして、上記の光配向法と同様に、電圧印加時に液晶分子２が二つの方向に倒れる微小領域を持ったマルチドメイン構造を作り出すことができる。
【００１１】
ここで、上記のマルチドメイン構造にすることによって、前述のような液晶分子２が倒れる方向からの極端な視角特性の低下はなくなり、非常に視角の広い良好なＬＣＤを得ることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のマルチドメイン構造のＬＣＤでは、例えばギャップコントロール材や配向の僅かな歪みにより、微小な領域で視角特性が周りのドメインの部分と異なる微小な欠陥を生じやすい。そして、この欠陥が多い場合は画面表面のざらつき感として視認されてしまい、見難いディスプレイとなってしまう。特に、視角を傾けた場合はこのざらつき感が強調されるため、甚だ見難いものになってしまう。
【００１３】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、マルチドメイン構造の液晶表示素子において、上記微小欠陥による表面のざらつき感を解消し、視角を傾けた場合でも見易いディスプレイを実現できる液晶表示素子を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶表示素子は、次のように構成したものである。
【００１５】
（１）マルチドメイン構造を持つ垂直配向型の液晶セルの片面に、光軸が法線方向で複屈折率が負の一軸光学フィルムを設け、その外側に直交ニコルの関係を有する偏光板を配置するとともに、前記負の一軸光学フィルムと偏光板の間及び反対側の液晶セルと偏光板の間に、略５０ｎｍ〜２００ｎｍのリタデーション値を有して、面内に光軸を有する正の一軸光学フィルムを、それぞれの光軸が直交し、かつ偏光板の透過軸と４５度の角度を成すように配置した。
【００１６】
（２）マルチドメイン構造を持つ垂直配向型の液晶セルの両面に、光軸が法線方向で複屈折率が負の一軸光学フィルムを設け、それらの外側に直交ニコルの関係を有する偏光板を配置するとともに、前記液晶セルの両側の負の一軸光学フィルムと偏光板の間に、略５０ｎｍから２００ｎｍのリタデーション値を有して、面内に光軸を有する正の一軸光学フィルムを、それぞれの光軸が直交し、かつ偏光板の透過軸と４５度の角度を成すように配置した。
【００１７】
（３）上記（１）または（２）において、面内に光軸を有する正の一軸光学フィルムのリタデーション値が１２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲にあるようにした。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面について説明する。
【００２１】
本発明は、マルチドメイン構造の液晶表示素子において、前述の微小欠焔による表面のざらつき感を解消し、視角を傾けた場合でも見易いディスプレイを実現するためのものである。
【００２２】
具体的には、図１に示すように、従来の方法で述べた視角補償フィルム（負の一軸光学フィルム）５の他に、５０ｎｍ〜２００ｎｍのリタデーション値を有して、面内に光軸を有する正の一軸光学フィルム１２ａ、１２ｂを、マルチドメイン構造を持つ垂直配向型の液晶セル１１と偏光板４ｂの間、及び視角補償フィルム５と偏光板４ａの間に、それぞれの光軸Ｅ、Ｅが直交し、かつ直交ニコルの関係を有する偏光板４ａ、４ｂの透過軸Ａと４５度の角度を成すように配置する。
【００２３】
このとき、液晶分子２の倒れる方向と偏光板４ａ、４ｂの透過軸Ａ及び一軸光学フィルム１２ａ、１２ｂの光軸Ｄの成す角度は任意で良い。また、ざらつき感を解消する効果をより大きく出すためには、上記正の一軸光学フィルム１２ａ、１２ｂのリタデーション値は１２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲が好ましい。なお、２枚の一軸光学フィルム１２ａ、１２ｂは、全く同じものを用いる。
【００２４】
ここで、上記視角補償フィルム５は、液晶セル１１の両側に配置することもできる。この場合、一軸光学フィルム１２ａ、１２ｂは液晶セル１１の両側共、偏光板４ａ、４ｂと視角補償フィルム５の間に配置される。
【００２５】
また、本発明のもう一つの方法は、図２に示すような屈折率楕円体を有する二軸延伸フィルム１３を、図３に示すように、面内の屈折率の大きい軸（図２のｘ軸方向）が互いに直交するように液晶セル１１の両側に配置することである。更にその二軸延伸フィルム１３ａ、１３ｂ外側には、直交ニコルの関係を有する偏光板４ａ、４ｂを、その透過軸Ａが二軸延伸フィルム１３ａ、１３ｂの面内の屈折率の大きい軸（図２のｘ軸方向）と４５度の角度を成すように配置する。
【００２６】
このとき、液晶分子２の倒れる方向と偏光板４ａ、４ｂの透過軸Ａ及び二軸延伸フィルム１３ａ、１３ｂの面内の屈折率が大きい軸の成す角度は任意で良い。この場合は、ｎｚが最も小さいため（ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ）、前述した視角補償フィルム５の機能も該二軸延伸フィルム１３ａ、１３ｂに含まれるので、視角補償フィルムは不要になる。
【００２７】
上記二軸延伸フィルム１３ａ、１３ｂのリタデーションとしては、図１の一軸光学フィルム１２ａ、１２ｂ場合と同様、面内のリタデーション（ｎｘ−ｎｙ）ｄの値（ｄはフィルム厚み）が５０ｎｍから２００ｎｍの範囲、より好ましくは１２０ｎｍから１５０ｎｍの範囲が良い。なお、２枚の二軸延伸フィルム１３ａ、１３ｂは、全く同じものを用いる。また、二軸延伸フィルム１３ａ、１３ｂの厚さ方向のリタデーション（（ｎｘ−ｎｙ）／２−ｎｚ）は、一枚当たり大体液晶セル１１のリタデーションの１／６位から１／２位のものが適している。
【００２８】
次に、従来と同様の参考例と比較しながら、本発明による実施例について述べる。参考例と実施例で用いる液晶セルは全く同じなので、まずそれについて説明する。
【００２９】
〔液晶セルの作製方法１〕
光配向法を用いた場合の液晶セル作製方法について述べる。
【００３０】
▲１▼所定の電極パターンを有するガラス基板に、側鎖型の垂直配向膜（日産化学工業製ＳＥ・１２１１）を厚さ５００Åで塗布し、焼成する。
【００３１】
▲２▼図６の（ａ）に示すフォトマスクをガラス基板上にセットし、図６の（ｂ）に示すようなセッティングで紫外光を斜め方向から照射する。ここでは、波長２５４ｎｍを中心に持つバンドパスフィルタを用い、波長２５４ｎｍにおける照度は１．３５ｍＷで、照射時間は３分間とする。なお、照射角度はガラス基板の法線から４５度である。
【００３２】
▲３▼次に、フォトマスクを半ピッチずらして、開口部が▲２▼の非照射部に合うようにセットし、▲２▼とは１８０度反対の方向から紫外光を照射する。この場合、照射する紫外光の照度、時間、角度は▲２▼で述べたものと全く同じである。
【００３３】
▲４▼上記▲２▼、▲３▼と全く同じ操作を反対側の基板にも施す。このとき、次の▲５▼で述べるようにプレティルト角が上下の基板間で揃う必要があるため、フォトマスクの位置合わせには十分注意する。
【００３４】
▲５▼二枚の基板を図６の（ｄ）に示すように、プレティルト角が上下の基板で揃うようにギャップコントロール材（触媒化成工業製シリカビーズ４．０μｍ）を介して重ね合わせ、メインシール材を硬化させる。
【００３５】
▲６▼所定の大きさにガラスを切断した後、液晶（メルク製、△ｎ＝０．１５）を真空注入法にてセル内に注し、注入口を封止する。
【００３６】
このようにして、２ドメインの垂直配向型ＬＣＤを作製することができる。
【００３７】
〔液晶セルの作製方法２〕
スリット法を用いた湯合の液晶セル作製方法について述べる。
【００３８】
▲１▼所定のスリットパターンを含む電極パターンを有したガラス基板に、側鎖型の垂直配向膜（日産化学工業製ＳＥ・１２１１）を厚さ５００Åで塗布し、焼成する。この操作は上下基板の両方に施す。
【００３９】
▲２▼二枚の基板を図７の（ｂ）に示すような配置で、ギャップコントロール材（触媒化成工業製シリカビーズ４．０μｍ）を介して重ね合わせ、メインシール材を硬化させる。
【００４０】
▲３▼所定の大きさにガラスを切断した後、液晶（メルク製、△ｎ＝０．１５）を真空注入法にてセル内に注し、注入口を封止する。
【００４１】
このようにして、スリットによる斜め電界を用いた２ドメインの垂直配向型ＬＣＤを作製することができる。
【００４２】
次に、参考例について述べる。
【００４３】
〔参考例１〕
上記の光配向法による液晶セルに、光軸がフィルム法線方向にあり、複屈折率が負の一軸光学フィルムでフィルム厚さ方向のリタデーションが３１０ｎｍのもの（住友化学工業製ＶＡＣフィルム）を片側に配置し、該液晶セルと一軸光学フィルムの外側に２枚の偏光板を、その透過軸が直交しかつ透過軸と液晶分子の倒れる方向の成す角度が４５度になるように配置した。
【００４４】
この液晶セルに電圧を印加して観察したところ、法線方向からはほぼ均一であったが、斜め方向からはややざらつき感を感じた。
【００４５】
〔参考例２〕
上記のスリット法による液晶セルに、光軸がフィルム法線方向にあり、複屈折率が負の一軸光学フィルムでフィルム厚さ方向のリタデーションが３１０ｎｍのもの（住友化学工業製ＶＡＣフィルム）を片側に配置し、該液晶セルと一軸光学フィルムの外側に２枚の偏光板を、その透過軸が直交しかつ透過軸と液晶分子の倒れる方向の成す角度が４５度になるように配置した。
【００４６】
上記の液晶セルに電圧を印加して観察したところ、法線方向からざらつき感が感じられ、更に斜め方向からは非常に大きなざらつき感を感じた。
【００４７】
次に、実施例について述べる。
【００４８】
〔実施例１〕
光配光法で作製した液晶セルに、光軸がフィルム法線方向にあり、複屈折率が負の一軸光学フィルムでフィルム厚さ方向のリタデーションが３１０ｎｍのもの（住友化学工業製ＶＡＣフィルム）を片側に配置し、該液晶セルと負の一軸光学フィルムの外側に、２枚の面内に光軸を有する正の一軸光学フィルムを、その光軸が直交しかつ光軸と液晶分子が倒れる方向の成す角度が０度もしくは９０度になるように配置し、更にそれらの外側に２枚の偏光板をその透過軸が直交しかつ透過軸と液晶分子の倒れる方向の成す角度が４５度になるように配置した。
【００４９】
このとき使用した正の一軸光学フィルムのリタデーションを色々変えて、この液晶セルに電圧を印加したときの表面のざらつき感を観察したところ、リタデーションが５０ｎｍ以下及び２００ｎｍ以上ではほとんど効果が見られなかった。
【００５０】
しかし、リタデーションが５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下では法線方向からの表面のざらつき感は全くなくなり、斜め方向からのざらつき感もかなり解消されており、特に１２０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下のものを使用したときには法線方向からのざらつき感が全くなくなったのに加えて、斜め方向からもざらつき感は全く見えなくなるくらいまで解消されていた。
【００５１】
ここで、上記偏光板の偏光軸と電圧印加時に液晶分子が倒れる方向の成す角度は、上記のように４５度に限定する必要はなく、図１に示すような関係を保っていれば同じような効果が得られる。
【００５２】
また、上記実施例では液晶セルの片側に３１０ｎｍの負の一軸光学フィルムを設けているが、一枚のリタデーションが１６０ｎｍ（両側を足して３２０ｎｍ）を液晶セルの両面に配置したときも、ざらつき感に関して上記と同様の効果が得られた。
【００５３】
〔実施例２〕
スリット法で作製した液晶セル２に、光軸がフィルム法線方向にあり、複屈折率が負の一軸光学フィルムでフィルム厚さ方向のリタデーションが３１０ｎｍのもの（住友化学工業製ＶＡＣフィルム）を片側に配置し、該液晶セルと負の一軸光学フィルムの外側に、２枚の面内に光軸を有する正の一軸光学フィルムを、その光軸が直交しかつ光軸と液晶分子が倒れる方向の成す角度が０度もしくは９０度になるように配置し、更にそれらの外側に２枚の偏光板を、その透過軸が直交しかつ透過軸と液晶分子の倒れる方向の成す角度が４５度になるように配置した。
【００５４】
このとき使用した正の一軸光学フィルムのリタデーションを色々変えて、この液晶セルに電圧を印加したときの表面のざらつき感を観索したところ、リタデーションが５０ｎｍ以下及び２００ｎｍ以上ではほとんど効果が見られなかった。
【００５５】
しかし、リタデーションが５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下では法線方向からの表面のざらつき感はほとんど解消されており、斜め方向からもざらつき感がかなり解消されていた。特に、１２０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下のものを使用したときには法線方向からのざらつき感は全く見えなくなるくらいに解消されており、斜め方向からのざらつき感もほとんど見えなくなるくらい解消されていた。
【００５６】
ここで、上記偏光板の偏光軸と電圧印加時に液晶分子が倒れる方向の成す角度は、上記のように４５度に限定する必要はなく、図１に示すような関係を保っていれば同じような効果が得られる。
【００５７】
また、上記実施例では液晶セルの片側に３１０ｎｍの負の一軸光学フィルムを設けているが、一枚のリタデーションが１６０ｎｍ（両側を足して３２０ｎｍ）のものを液晶セルの両面に配置したときも、ざらつき感に関して上記と同様の効果が得られた。
【００５８】
〔実施例３〕
光配光法で作製した液晶セルの両側に、二軸延伸フィルム（住友化学工業製ＮｅｗＶＡＣフィルム）を配直した。その際、二軸延伸フィルムの面内の屈折率の大きい軸を電界印加時に液晶分子が倒れる方向と平行もしくは直交に配置（二枚の関係は直交）し、その外側に直交ニコルの関係を有する偏光板を、その透過軸が二軸延伸フィルムの屈折率の大きい軸と４５度の角度を持つように配置した。また、フィルム厚さ方向のリタデーションは１５５ｎｍのものを用いた。
【００５９】
このとき使用した二軸延伸フィルムの面内のリタデーションを色々変えて、この液晶セルに電圧を印加したときの表面のざらつき感を観察したところ、リタデーションが５０ｎｍ以下及び２００ｎｍ以上ではほとんど効果が見られなかった。
【００６０】
しかし、リタデーションが５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下では法線方向からの表面のざらつき感は全くなくなり、斜め方向からのざらつき感もかなり解消されており、特に１２０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下のものを使用したときには、法線方向からのざらつき感が全くなくなったのに加えて、斜め方向からもざらつき感は全く見えなくなるくらいまで解消されていた。
【００６１】
ここで、上記偏光板の偏光軸と電圧印加時に液晶分子が倒れる方向の成す角度は、上記のように４５度に限定する必要はなく、図３に示すような関係を保っていれば同じような効果が得られる．
〔実施例４〕
スリット法で作製した液晶セルの両側に、二軸延伸フィルム（住友化学工業製ＮｅｗＶＡＣフィルム）を配置した。その際、二軸延伸フィルムの面内の屈折率の大きい軸を電界印加時に液晶分子が倒れる方向と平行もしくは直交に配置（二枚の関係は直交）し、その外側に直交ニコルの関係を有する偏光板を、その透過軸が二軸延伸フィルムの屈折率の大きい軸と４５度の角度を持つように配置した。また、フィルム厚さ方向のリタデーションは１５５ｎｍのものを用いた。
【００６２】
このとき使用した二軸延伸フィルムの面内のリタデーションを色々変えて、この液晶セルに電圧を印加したときの表面のざらつき感を観察したところ、リタデーションが５０ｎｍ以下及び２００ｎｍ以上ではほとんど効果が見られなかった。
【００６３】
しかし、リタデーションが５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下では法線方向からの表面のざらつき感はほとんど解消されており、斜め方向からもざらつき感がかなり解消されていた。特に、１２０ｎｎ以上１５０ｎｍ以下のものを使用したときには法線方向からのざらつき感は全く見えなくなるくらいに解消されており、斜め方向からのざらつき感もほとんど見えなくなるくらい解消されていた。
【００６４】
ここで、上記偏光板の偏光軸と電圧印加時に液晶分子が倒れる方向の成す角度は、上記のように４５度に限定する必要はなく、図３に示すような関係を保っていれば同じような効果が得られる。
【００６５】
このように、実施例では、従来の補償フィルムに一軸フィルムを追加するか、あるいは従来の補償フィルムの替わりに二軸延伸フィルムを使用することにより、マルチドメイン構造の液晶表示素子において、前述の微小欠焔による表面のざらつき感を大幅に解消でき、視角を傾けた場合でも見易いディスプレイを実現することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マルチドメイン構造の液晶表示素子において、微小欠焔による表面のざらつき感を大幅に解消でき、視角を傾けた場合でも見易いディスプレイを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る液晶表示素子の構成を示す図
【図２】 本発明の実施例の二軸延伸フィルムの構造を示す説明図
【図３】 本発明に係る液晶表示素子の構成を示す図
【図４】 基本的な垂直配向型ＬＣＤの構造を示す図
【図５】 マルチドメイン方式の垂直配向型ＬＣＤの構造を示す図
【図６】 光配向法による微小領域への分割の仕方を示す説明図
【図７】 スリット法による微小領域への分割の仕方を示す説明図
【符号の説明】
２ 液晶分子
３ａ ガラス基板
３ｂ ガラス基板
４ａ 偏光板
４ｂ 偏光板
５ 視角補償フィルム
１１ 液晶セル
１２ａ 一軸光学フィルム
１２ｂ 一軸光学フィルム
１３ａ 二軸延伸フィルム
１３ｂ 二軸延伸フィルム
Claims (3)
- マルチドメイン構造を持つ垂直配向型の液晶セルの片面に、光軸が法線方向で複屈折率が負の一軸光学フィルムを設け、その外側に直交ニコルの関係を有する偏光板を配置するとともに、前記負の一軸光学フィルムと偏光板の間及び反対側の液晶セルと偏光板の間に、略５０ｎｍ〜２００ｎｍのリタデーション値を有して、面内に光軸を有する正の一軸光学フィルムを、それぞれの光軸が直交し、かつ偏光板の透過軸と４５度の角度を成すように配置したことを特徴とする液晶表示素子。
- マルチドメイン構造を持つ垂直配向型の液晶セルの両面に、光軸が法線方向で複屈折率が負の一軸光学フィルムを設け、それらの外側に直交ニコルの関係を有する偏光板を配置するとともに、前記液晶セルの両側の負の一軸光学フィルムと偏光板の間に、略５０ｎｍから２００ｎｍのリタデーション値を有して、面内に光軸を有する正の一軸光学フィルムを、それぞれの光軸が直交し、かつ偏光板の透過軸と４５度の角度を成すように配置したことを特徴とする液晶表示素子。
- 面内に光軸を有する正の一軸光学フィルムのリタデーション値が１２０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子。
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