JPH05173137A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示装置に関し、複数の微小な単位領域
内で配向状態の異なる液晶配向区分をもつものにおいて
配向処理を簡単にできるようにすることを目的とする。 【構成】 第１及び第２の対向する基板１６、１８の間
に液晶２０を挿入してなり、複数の微小な単位領域内で
配向状態の異なる液晶配向区分Ａ、Ｂを有する液晶表示
装置において、該第１の基板にはその近傍の分子のプレ
チルトが所定の状態になる配向処理が施され、該第２の
基板はその近傍の分子のプレチルトが該第１の基板の近
傍の液晶の分子のプレチルトよりも小さくなるようにさ
れている構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、一対の対向する透明な
基板の間に液晶を挿入した液晶パネルからなる。一方の
ガラス基板の内面には共通電極及び配向膜等が設けら
れ、他方の基板の内面には画素電極及び配向膜等が設け
られる。最近では、後者の基板に画素電極とともにアク
ティブマトリクス回路を形成することが多くなってい
る。さらに、これらの基板の外側にはそれぞれ偏光板が
設けられる。通常、これらの偏光板は偏光の透過軸が互
いに直交するように配置される。

【０００３】液晶表示パネルではツイストネマチック型
の液晶がよく使用される。液晶分子は両基板の配向膜に
従ってプレチルト及びツイストする。すなわち、液晶の
分子の長軸方向が基板の配向膜の配向方向と平行に延
び、両基板の配向膜の配向方向は相互にほぼ垂直になっ
ているので、一方の基板から他方の基板に向かうにつれ
て螺旋状にツイストしていく。また、液晶の分子は配向
方向に従ってプレチルトすることが知られている。

【０００４】液晶の配向は、配向膜にそれぞれ所定の方
向にラビングを行うことにより達成され、ラビングの方
向が液晶の配向方向と一致する。また、液晶の配向は、
例えば配向膜を斜め蒸着により形成することでも支配で
きる。液晶に電圧を印加しないときに、液晶の分子は初
期のツイスト及びプレチルトを維持した状態にあり、入
射光は液晶のツイストに沿って旋回しながら進み、液晶
セルから出射する。このときに、白表示が得られる。電
圧を印加すると、液晶が立ち上がり、液晶の複屈折作用
が弱くなり、上記した光の旋回作用が弱くなって、入射
光が液晶セルを透過しにくくなり、黒表示が得られるよ
うになる。このようにして、液晶への印加電圧を制御し
ながら、全体で明暗のコントラストのある画像を形成す
る。

【０００５】液晶に電圧を印加したときには、液晶の分
子はプレチルトを有する方向に立ち上がる。実際には、
電圧を印加したときに全ての液晶の分子が同様に立ち上
がるのではなく、基板の配向膜の近くに位置する液晶の
分子は配向膜に規制されてわずかしか立ち上がらず、両
基板の中間部に位置する液晶の分子が最も大きく立ち上
がる。従って、電圧印加時に黒表示を形成するのは、主
として両基板の中間部に位置する液晶の分子の挙動によ
る。

【０００６】液晶の分子は長い棒状の形状をしており、
その長軸方向から光が当たった場合と、短軸方向から光
が当たった場合とでは、複屈折作用が異なる。電圧を印
加したときに液晶の分子は基板の表面に垂直になるまで
立ち上がるわけではなく、基板の表面に対してある程度
の角度まで立ち上がる。従って、電圧印加により液晶の
分子が基板の表面に対してある角度まで立ち上がったと
き、観視者は、画面と観視者との位置関係により、液晶
の分子の長軸方向が相対的に変化し、光の透過率の差が
発生して得られる黒表示の程度が異なる。このため、観
視者の位置によっては、画像の明暗のコントラストが低
下する。これは、液晶表示装置の視角特性として一般に
認識されている。

【０００７】このような問題点を解決するために、特開
昭５４─５７５４号公報は、液晶の微小な単位領域の各
々に液晶の分子のツイスト方向が異なる２つの液晶配向
区分を形成することを提案している。また、特開昭６３
─１０６６２４号公報は、１画素内で液晶の分子の配向
方向の異なる２つの液晶配向区分を形成することを提案
している。これらの提案によれば、ある視角特性の液晶
配向区分と別の異なる視角特性の液晶配向区分とを混合
することにより、全体としての視覚特性の向上を図るこ
とができる。

【０００８】例えば１画素内で配向状態の異なった２つ
の液晶配向区分Ａ、Ｂを形成した例が図６に示されてい
る。図６では、左側の図に２つの液晶配向区分Ａ、Ｂの
配向方向が矢印で示され、中央の図に表示画面を正面か
ら見たときの液晶の分子２０ｃの配置が示され、右側の
図に表示画面の横から見たときの液晶の分子２０ｃの配
置が示されている。図６はツイストネマチック型液晶に
電圧を印加したときの図である。このとき、液晶配向区
分Ａの液晶の分子２０ｃは、表示画面に垂直な平面内に
あり、下端部が表示画面の奥の方に傾斜している。ま
た、液晶配向区分Ｂの液晶の分子２０Ｃは、表示画面に
垂直な平面内にあり、上端部が表示画面の奥の方に傾斜
している。

【０００９】図７は、液晶配向区分Ａの電圧─透過率特
性を示し、一点鎖線Ｃは真正面から見た場合の特性、破
線Ｌ、Ｕは角度４０度の斜め下方及び斜め上方から見た
場合の電圧─透過率曲線である。破線Ｌ、Ｕで示される
ように液晶表示装置には見る位置による視角特性があ
り、そこで、破線Ｌと破線Ｕの特性を加えて２で割る特
性を示したのが実線Ｉである。実線Ｉの特性は、一点鎖
線Ｃの特性に近くなり、極端に透過率の高い部分と極端
に透過率の低い部分とがなくなって視角特性が改善され
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このため、図６に示さ
れるように、液晶配向区分Ａと相補的な特徴をもつ液晶
配向区分Ｂを設け、液晶配向区分Ａと液晶配向区分Ｂを
合わせて１単位とすれば、平均化された特性Ｉが得られ
ることが分かる。図６では、一方の基板の配向方向が矢
印２２ａで示され、それに対向する基板の配向方向が矢
印２６ａで示されている。このように配向状態の異なる
液晶配向区分Ａ、Ｂを実現するには、一方の基板に異な
る配向方向２２ａで２回配向処理を行い、且つ他方の基
板にも同様に異なる配向方向２６ａで２回配向処理を行
うことが必要であった。

【００１１】基板に異なる配向方向２２ａで配向処理を
行うためには微小な開口部を有するマスク等を使用して
ラビング等を行うことが必要であり、各基板毎にそのよ
うな面倒なラビング処理を２回ずつ行うことが必要であ
る。そのため、このような配向分割型の液晶表示装置の
製造において、工程数がかなり増加するという問題点が
あった。本発明の目的は、複数の微小な単位領域内で配
向状態の異なる液晶配向区分をもつものにおいて配向処
理を簡単にできる液晶表示装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は、第１及び第２の対向する基板１８、１６の間に液
晶２０を挿入してなり、複数の微小な単位領域内で配向
状態の異なる液晶配向区分Ａ、Ｂを有する液晶表示装置
において、該第１の基板にはその近傍の分子のプレチル
トが所定の状態になる配向処理が施され、該第２の基板
はその近傍の分子のプレチルトが該第１の基板の近傍の
液晶の分子のプレチルトよりも小さくなるようにされて
いることを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】上記した構成においては、第２の基板の配向処
理が、第１の基板の配向処理よりも簡単にできるため、
配向処理の容易化を図ることができる。

【００１４】

【実施例】図３から図７は本発明の前提となる第１及び
第２の液晶配向区分について説明するものである。図３
は、本発明の実施例の液晶表示装置の液晶パネル１０
と、偏光板１２、１４とを示す図である。液晶パネル１
０は、一対の透明なガラス基板１６、１８の間に液晶２
０を封入したものである。図示しない光源からの光は矢
印Ｌの方から液晶パネル１０に入射し、観視者Ｅは入射
方向とは逆の方向から液晶パネル１０を見るものとし、
以後の説明においては、光の入射側の基板１６を下基板
と呼び、観視者側の基板１８を上基板と呼ぶことにす
る。

【００１５】下基板１６の内面にはＩＴＯの共通電極２
１及び配向膜２２が設けられ、上基板１８の内面には画
素電極２４及び配向膜２６が設けられる。さらに、図３
には、上基板１８と画素電極２４との間に絶縁層を介し
て設けられた蓄積容量電極２８が示されている。図５
は、上基板１８に設けられた画素電極２４及びアクティ
ブマトリクス回路の配置を示している。アクティブマト
リクス回路は縦、横にマトリクス状に延びるデータバス
ライン３０及びゲートバスライン３２を含み、画素電極
２４は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３４を介してデータ
バスライン３０及びゲートバスライン３２に接続され
る。図５の右下には、蓄積容量電極２８が液晶２０に対
して並列に設けられる等価回路が示される。

【００１６】図３及び図４を参照すると、ツイストネマ
チック型の液晶２０は、下基板１６の配向方向２２ａ及
び上基板の配向方向２６ａに従ってツイスト及びプレチ
ルトする。配向方向２２ａ及び配向方向２６ａは相互に
垂直な方向に設けられる。図４は微小な領域の液晶２０
の分子が矢印Ｔで示されるように左回りにツイストして
いる例を示している。ここで、２０Ｌは下配向膜２２の
近くに位置する液晶の分子を示し、２０Ｃは下配向膜２
２と上配向膜２６の間の中間部に位置する液晶の分子を
示し、２０Ｕは上配向膜２６の近くに位置する液晶の分
子を示している。

【００１７】液晶２０に電圧を印加したときには、液晶
セルの透過率は下配向膜２２と上配向膜２６の間の中間
部に位置する液晶の分子２０Ｃにより決まると言える。
上記したように、液晶配向区分Ａの液晶の中間分子２０
Ｃは、表示画面に垂直な平面内にあり、下端部が表示画
面の奥の方に傾斜している。液晶配向区分Ｂの液晶の中
間分子２０Ｃは逆に傾いている。そこで、液晶配向区分
Ａと液晶配向区分Ｂとを合わせると、図７の実線Ｉのよ
うに視角に影響されない特性が得られる。このような特
性を得るために、従来は下基板１６に異なる配向方向２
２ａで２回配向処理を行い、且つ上基板１８にも同様に
異なる配向方向２６ａで２回配向処理を行うことが必要
であった。

【００１８】図１は本発明の原理説明図である。図１は
液晶配向区分Ａと液晶配向区分Ｂの部分を示している。
上基板１８の近傍の液晶の分子は、液晶配向区分Ａと液
晶配向区分Ｂでは方向が逆であるが、角度αでプレチル
トしている。下基板１６の近傍の液晶の分子は、一定の
方向に角度βでプレチルトしている。角度αは角度βよ
りも大きい。従って、下基板１６の配向膜２２の配向処
理は、従来のように異なる配向方向２２ａで２回配向処
理を行う場合よりも簡単にできる。

【００１９】このように下基板１６の配向方向を一定に
すると、図１では例えば液晶配向区分Ｂの液晶の分子
が、上基板１８の近傍では右上がりに配向しているのに
対して、下基板１６の近傍では右下がりに配向する。こ
のような状態で液晶２０に電圧を印加すると、液晶配向
区分Ｂの上基板１８と下基板１６との間の液晶の分子の
立ち上がり方向が一定にならない可能性がでてくる。

【００２０】しかし、本発明では、角度αは角度βより
も大きいので、液晶の分子の挙動は、プレチルト角の大
きい角度αをもつ配向に大きく依存するようになる。そ
の結果、液晶２０に電圧を印加した場合、液晶配向区分
Ｂの上基板１８と下基板１６との間の液晶の分子の立ち
上がり方向が一定になる。なお、図示の例では、液晶配
向区分Ａについては問題がない。

【００２１】図２は、図１の液晶表示装置の配向膜２
２、２６の生成のためのラビング処理を示す図である。
（Ａ）は上基板１８の配向処理を示し、（Ｂ）は下基板
の配向処理を示す。（Ａ）においては、最初に繊維等の
ラビング材を巻き付けたラビングローラ５３を用いて上
基板１８の配向膜２６に１回目のラビングを行い、次に
マスク５４をしてラビングローラ５３を逆方向に進めな
がら２回目のラビングを行い、最後にマスク５４を除去
する。すると、１回目のラビングで処理され且つマスク
５４で覆われていた部分が例えば液晶配向区分Ａにな
り、２回目のラビングで処理された部分が液晶配向区分
Ｂになる。

【００２２】（Ｂ）では、ラビングローラ５３を用いて
下基板１６の配向膜２２に減衰振動ラビングを行った。
つまり、ラビングローラ５３を反転させながら配向膜２
２を擦り、且つラビングローラ５３を配向膜２２に押し
つける量を徐々に減少していった。これにより、下基板
１６に対するプレチルト角度αを０．５度以下にした。
また、上基板１８に対するプレチルト角度αは１．１度
であった。このように角度αが角度βよりも大きるなる
ようにするためには、種々の処理が可能である。例え
ば、上配向膜２６と下配向膜２２の配向材料を変えるこ
ともできる。例えは、日本合成ゴム製のＪＡＬＳ−２１
９とＡＬ１０５４をそれぞれに使用することができる。
また、ラビング条件を変えることも可能である。

【００２３】液晶配向区分Ａと液晶配向区分Ｂは、異な
る視角特性をもっており、その差が観視者に認識されな
いで一様な画像を形成するためには、これらの液晶配向
区分の面積はある程度小さいものであることが望まし
い。好ましくは、２個組の液晶配向区分Ａ、Ｂを形成す
る１単位領域は、データバスライン３０とゲートバスラ
イン３２とで囲まれた１画素領域と一致するように形成
するとよい。カラー表示のために下基板１６にカラーフ
ィルタが設けられる場合には、その１画素領域はカラー
フィルタのＲ、Ｇ、Ｂ毎の領域とする。しかし、１単位
領域は、１画素領域の整数倍（３倍程度まで）、あるい
は１画素領域の整数の逆数倍にしてもよい。さらに、液
晶配向区分Ａと液晶配向区分Ｂをマトリクス状や千鳥状
のパターンで配置したり、ストライプ状に延びるように
形成することもできる。

【００２４】図８は本発明の第２実施例を示す図であ
る。この場合には、下基板１６には配向膜２２が設けら
れ、上記したのと同様に液晶配向区分Ａと液晶配向区分
Ｂを形成するように配向処理が行われる。上基板１８に
は配向膜が設けられていないが、上基板１８の（画素電
極等の）表面にラビングを行うようになっている。上基
板１８の表面にラビングを行うと、プレチルトは小さく
なるが液晶２０の配向を助けることができる。

【００２５】図９は本発明の第２実施例を示す図であ
る。この場合には、液晶配向区分Ａと液晶配向区分Ｂを
形成する微小な単位領域に対して、配向膜が交互に設け
られる例を示す図である。この場合、下基板１６の液晶
配向区分Ａに相当する部分に配向膜２２が設けられ、上
基板１８の液晶配向区分Ａに相当する部分には配向膜が
設けられていない。同様に、上基板１８の液晶配向区分
Ｂに相当する部分に配向膜２６が設けられ、下基板１６
の液晶配向区分Ｂに相当する部分には配向膜が設けられ
ていない。このような構成では、上基板１８の液晶配向
区分Ａに相当する部分及び下基板１６の液晶配向区分Ｂ
に相当する部分では、上記実施例と同様にプレチルトの
小さいラビングを行うことができる。ただし、上基板１
８の液晶配向区分Ａに相当する部分及び下基板１６の液
晶配向区分Ｂに相当する部分にラビングを行わなくて
も、液晶の配向は十分に確保できる。

【００２６】なお、発明の実施例は全て偏光板を直交さ
せた構成で説明したが、偏光板を平行にした構成でも視
角特性の向上を得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
配向分割パネルにおいて配向処理を簡単に行うことがで
きるようになり、視角特性及びコントラストの優れた液
晶表示装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図兼第１実施例を示す図である。

【図２】ラビング処理を説明する図であり、（Ａ）は上
基板のラビングを示し、（Ｂ）は下基板のラビングを示
す図である。

【図３】液晶表示装置の概略断面図である。

【図４】ツイストネマチック型液晶の挙動を説明する斜
視図である。

【図５】アクティブマトリクス回路を示す図である。

【図６】従来の２つの液晶配向区分を示す図である。

【図７】液晶表示装置の視角特性を示す図である。

【図８】本発明の第２実施例を示す図である。

【図９】本発明の第２実施例を示す図である。

【符号の説明】

１６、１８…基板 ２０…液晶 ２１、２４…電極 ２２、２６…配向膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 善郎 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２の対向する基板（１６、１
   ８）の間に液晶（２０）を挿入してなり、複数の微小な
   単位領域内で配向状態の異なる液晶配向区分（Ａ、Ｂ）
   を有する液晶表示装置において、 該第１の基板にはその近傍の分子のプレチルトが所定の
   状態になる配向処理が施され、該第２の基板はその近傍
   の分子のプレチルトが該第１の基板の近傍の液晶の分子
   のプレチルトよりも小さくなるようにされていることを
   特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 該第１の基板には配向状態の異なる配向
   処理が施され、該第２の基板の配向処理が該異なる液晶
   配向区分に対して一定の方向になされていることを特徴
   とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 該第１及び第２の基板（１６、１８）に
   異なる材料の配向膜を設けることを特徴とする請求項１
   に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 一方の基板に配向膜が設けられ、他方の
   基板に配向膜が設けられていないことを特徴とする請求
   項１に記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 該微小な単位領域に対して、一方の基板
   に配向膜が設けられ、他方の基板に配向膜が設けられて
   いないことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
   置。