JPH0593912A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH0593912A
JPH0593912A JP3256770A JP25677091A JPH0593912A JP H0593912 A JPH0593912 A JP H0593912A JP 3256770 A JP3256770 A JP 3256770A JP 25677091 A JP25677091 A JP 25677091A JP H0593912 A JPH0593912 A JP H0593912A
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liquid crystal
display device
crystal display
electrodes
strip
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Nobuyuki Ito
信行 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非絵素領域からの光の漏れを遮断し、表示の
コントラストを向上することによって表示品位を向上す
る。 【構成】 基板２，３全面に垂直配向処理が施された第
１配向膜９，１０を形成した後、帯状電極５，６上にの
み、水平配向処理が施された第２配向膜１１，１２を形
成する。電極５，６の間隙５ａ，６ａには垂直配向処理
が施されているため、偏光板１３，１４を直交ニコルと
すれば、非絵素領域からの光の漏れを防止することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強誘電性液晶を使用し
た液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、コンピュータを中心とする情報機
器の発達に伴い、情報の伝達手段としての表示装置の果
たす役割が重要になってきている。従来の表示装置とし
て代表的なものは、ＣＲＴ（陰極線管）であるが、構成
の小形化および消費電力の低減が可能であるという点か
ら、最近では液晶表示装置が広く利用されている。さら
に、大面積かつ大容量の液晶表示装置に対する要求が強
く、その実現が強く望まれている。
【０００３】上記液晶表示装置を実現するものとして、
強誘電性液晶を使用した後述する液晶表示装置２１が注
目されている。強誘電性液晶には、通常カイラルスメク
ティック液晶が用いられる。一般に強誘電性液晶は、カ
イラルスメクティック層では、螺旋構造を取るけれど
も、薄いセルに注入すると、界面の影響でその螺旋構造
がほどけ、図９（１）に示すように液晶分子３７はスメ
クティック層法線３８から傾き角＋θ１だけ傾いたドメ
インと、逆方向に傾き角−θ１だけ傾いたドメインとが
混在するようになる。これに電圧３９を印加すると、図
９（２）に示すように自発分極の向きが揃った、すなわ
ち分子配向が一定の状態であるドメインが得られる。ま
たこれに電圧３９を逆印加すると、図９（３）に示すよ
うに分子配向が図９（２）とは逆方向の一定の状態であ
るドメインが得られる。このように電圧３９の印加およ
び逆印加に伴い光軸が変化するので、後述する偏光板３
３，３４を用いて液晶表示装置２１を形成することがで
きる。
【０００４】この液晶表示装置２１では、図９（４）で
示すように電界を切っても、界面の配向規制力によって
電界を切る前のその分子配向が維持され、高い記憶効果
を得ることが可能である。高いデューティのマルチプレ
ックス駆動表示を行う場合、上記の記憶効果が非常に有
効である。
【０００５】図１０は、従来の液晶表示装置２１を示す
断面図である。一対の透光性基板２２，２３の対向する
表面に、帯状の互いに平行な複数の透明電極２５，２６
が設置され、その上に絶縁膜２７，２８を介して配向膜
２９，３０が形成される。通常、これらの配向膜２９，
３０には、液晶分子３７の長軸が基板２２，２３に対し
て水平に並ぶように配向処理が施される。透光性基板２
２，２３の間には強誘電性液晶２４が充填され、透光性
基板２２，２３の外方向側表面には偏光板３３，３４が
設置され、強誘電性液晶２４を有する液晶表示装置２１
が構成される。この液晶表示装置２１では、＋θ１およ
び−θ１の２状態の記憶効果を得るために、＋θ１に配
向させる配向規制力と−θ１に配向させる配向規制力と
がほぼ等しくなっている。このことを配向の非対称性が
小さくなっているともいう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１１は、図１０に示
される液晶表示装置２１の平面図である。従来技術の液
晶表示装置２１では、透明電極２５，２６が交差して形
成される絵素領域３５以外の領域である非絵素領域３６
では電圧が印加されず、また配向の非対称性が小さいた
め、前述の＋θ１傾いたドメインと−θ１傾いたドメイ
ンとが混在している。このために図１１に示すように液
晶表示装置２１の表示画面の非絵素領域３６では明るい
領域３６ａと斜線を付して示す暗い領域３６ｂとが混在
し、表示画面がざらついているように見えて、いわゆる
均一な抜けが得られず、表示品位が低下するという問題
がある。
【０００７】本発明の目的は、上述の問題点を解決し、
表示品位が格段に向上される液晶表示装置を提供するこ
とである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、互いに平行な
複数の帯状透明電極が間隙を介して形成され、前記帯状
透明電極形成面のほぼ全面にわたって配向膜を形成した
一対の透光性基板を、前記帯状透明電極が対向し、かつ
直交するように配置し、前記一対の透光性基板間に液晶
を介在して形成される液晶表示装置において、前記帯状
透明電極上の配向膜は前記一対の透光性基板に対して液
晶分子が水平配向するような水平配向処理が施されてお
り、前記帯状透明電極の間隙上の配向膜は前記一対の透
光性基板に対して液晶分子が垂直配向するような垂直配
向処理が施されていることを特徴とする液晶表示装置で
ある。
【０００９】
【作用】本発明に従えば、互いに平行な複数の帯状透明
電極が間隙を介して形成され、前記帯状透明電極形成面
のほぼ全面にわたって配向膜を形成した一対の透光性基
板を、前記帯状透明電極が対向し、かつ直交するように
配置し、前記一対の透光性基板間に液晶を介在して形成
される液晶表示装置において、前記帯状透明電極上の配
向膜には水平配向処理が施され、前記帯状透明電極間隙
上の配向膜には垂直配向処理が施されている。水平配向
処理とは、透光性基板に対して液晶分子が水平配向する
ような処理であり、垂直配向処理とは、透光性基板に対
して液晶分子が垂直配向するような処理である。
【００１０】帯状透明電極が形成されている一対の透光
性基板を帯状透明電極が直交するように対向して液晶表
示装置を形成すれば、対向する帯状透明電極の交差する
領域が表示の行われる絵素領域となる。前述のような配
向処理を施した透光性基板を用いて液晶表示装置を形成
すれば、絵素領域においてはいずれの透光性基板上の配
向膜にも水平配向処理が施されている。これに対して少
なくとも一方の透光性基板が帯状透明電極の間隙である
領域は表示の行われない非絵素領域であって、非絵素領
域においては少なくとも一方の透光性基板上に垂直配向
処理が施されている。非絵素領域に垂直配向が施されて
いるため、非絵素領域の液晶分子は水平配向はしない。
したがって液晶分子の配向はほぼ垂直配向であり、非絵
素領域を通過する光は、液晶表示装置の入射光側および
出射光側に設けられる偏光板を直交ニコルとすることに
よってわずかしか透過せず、ほぼ完全な暗視野が得られ
る。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明の一実施例である強誘電性液
晶４を有する液晶表示装置１を示す断面図であり、図２
は図１に示される液晶表示装置１を示す平面図である。
ガラスなどから成る透光性基板２，３上にはマトリクス
構造を形成する帯状の透明電極５，６が間隙５ａ，６ａ
を介して平行に設置され、さらにその上には電極５，６
形成面のほぼ全面にわたって絶縁膜７，８および第１配
向膜９，１０が形成されている。第１配向膜９，１０上
の電極５，６領域上には、第２配向膜１１，１２が形成
されている。第１配向膜９，１０は垂直配向処理が施さ
れており、第２配向膜１１，１２は水平配向処理が施さ
れている。前記基板２，３を対向し、透明電極５，６が
直交するように強誘電性液晶４を介して貼合わせること
によって液晶表示装置１が得られる。
【００１２】前述のように第１配向膜９，１０上の電極
５，６領域上に第２配向膜１１，１２が形成されている
ため、電極５，６領域上は水平配向処理が施され、第２
配向膜１１，１２が形成されていない電極５，６の間隙
５ａ，６ａには垂直配向処理が施されていることにな
る。
【００１３】図２に示されるように、直交する電極５，
６の交差する領域は絵素領域１５であり、少なくとも一
方の基板２，３において電極５，６の間隙５ａ，６ａと
なる領域は、表示が行われない非絵素領域１６である。
非絵素領域１６は、いずれの基板２，３においても電極
５，６の間隙５ａ，６ａである第１非絵素領域１６ａ
と、基板２，３のいずれか一方が電極５，６の間隙５
ａ，６ａである第２非絵素領域１６ｂから成る。
【００１４】図３および図４は、図２に示される第１非
絵素領域１６ａの液晶分子１７の分子配向を示す断面図
である。図３は、液晶表示装置１の液晶４を収納するセ
ル厚Ｗが強誘電性液晶４の螺旋ピッチより大きい場合を
示し、図４は、セル厚Ｗが強誘電性液晶４の螺旋ピッチ
より小さい場合を示している。
【００１５】図３および図４には基板２，３の電極５，
６間隙５ａ，６ａ領域である第１非絵素領域１６ａの断
面図が示されており、第１絵素領域１６ａ内においては
基板２，３いずれにおいても垂直方向に配向処理が施さ
れている第１配向膜９，１０が液晶４と接している。し
たがって、第１非絵素領域１６ａにおいて、層法線１８
は基板２，３と垂直な構造となる。液晶分子１７は層法
線１８に対して角度θだけ傾いている。液晶分子１７に
は、液晶分子１７が液晶４層内で配向を変化させること
のできる円錐状空間１９が示されている。
【００１６】図３に示されるように、セル厚Ｗが液晶４
の螺旋ピッチより大きい場合には、液晶分子１７は螺旋
を巻いた分子配向を示す。図４に示されるようにセル厚
Ｗが液晶４の螺旋ピッチより小さい場合には、液晶分子
１７は螺旋の解けた分子配向となる。
【００１７】通常、絵素領域１５での双安定な記憶効果
を得るためには、セル厚Ｗを液晶４の螺旋ピッチよりも
小さくする必要がある。したがって第１非絵素領域１６
ａでは、液晶分子１７は図４に示される螺旋のとけた分
子配向となる。
【００１８】図４に示される液晶分子１７は、前述のよ
うに層法線１８に対して角度θだけ傾いているけれど
も、角度θは、ほとんどが３０°以下であり、液晶分子
１７は基板２，３に対してほぼ垂直に立っているため、
直交ニコルである偏光板１３，１４に挟むことによって
光の透過はわずかで、ほぼ完全な暗視野となる。
【００１９】図５は、図２に示される第２非絵素領域１
６ｂの液晶分子１７の分子配向を示す断面図である。第
２非絵素領域１６ｂでは、基板２，３のいずれか一方に
電極５，６を有している。図５は基板２上には電極５が
形成されていないため、基板２表面は垂直方向に配向処
理が施されている第１配向膜９が形成されており、基板
３上には電極６が形成されているため、基板３表面は水
平方向に配向処理が施されている第２配向膜が形成され
ている。したがって第２絵素領域１６ｂでは一方基板
２，３で水平配向している液晶分子１７が他方基板３，
２に向かって徐々に水平配向となるいわゆるハイブリッ
ド配向となる。このため多くの場合は青みがかった灰色
の表示となる。これは、基板２上に第２配向膜１１、基
板３上に第１配向膜１０が形成されている場合も同様で
ある。
【００２０】図６は、図１に示される液晶表示装置１に
おいて、透光性基板２，３の電極５，６領域に水平配向
処理を施し、電極５，６の間隙５ａ，６ａに垂直配向処
理を施す処理工程を説明する工程図であり、図７は図６
に示される処理工程を説明する断面図である。図６の工
程ｓ１では図７（１）に示すように、透光性基板２，３
上に帯状の複数の透明電極５，６を互いに平行に形成
し、工程ｓ２では図７（２）に示すように、ＳｉＯ2を
スパッタ蒸着して絶縁膜７，８を形成する。この絶縁膜
７，８は２枚の基板を貼合わせたときに基板２，３間の
電気的接触を防ぐものである。
【００２１】工程ｓ３では形成した絶縁膜７，８の表面
にポリイミドなどの配向膜９，１０材料を塗布し、公知
の手段によって垂直配向処理を施して図７（３）に示す
ような垂直配向を有する第１配向膜９，１０を形成す
る。ここでいう公知の手段とは、たとえばシランカップ
リング材やクロム錯体を含む溶液を基板上に塗布した
り、溶液中に基板を浸漬し、その後加熱乾燥するもので
ある。前述の配向材の化学吸着によるものに対し、ＣＴ
ＡＢ（Cetyl trimethyl ammonium bromide）やレシチン
などを同様な方法で物理吸着させる方法もある。
【００２２】工程ｓ４ではナイロン６（商品名 東レ株
式会社製；１％メタクレゾール溶液）を透明電極５，６
上に印刷法によって塗布し、焼成して、図７（４）に示
すように第２配向膜１１，１２を形成する。この第２配
向膜１１，１２は液晶分子１７を水平配向させる働きを
持つものであれば、各種ポリイミド、ポリビニールアル
コールなどでもよい。
【００２３】このようにして形成した透光性基板２，３
に、パラレル、あるいはアンチパラレルとなるようにラ
ビングを施し、各々の帯状電極５，６が互いに交差しマ
トリクス電極構造を成すように、たとえばセル厚１．８
μｍとなるようにセル化し、強誘電性液晶４を注入、封
止して２枚の偏光板１３，１４を外側表面に設置して図
１に示す液晶表示装置１を形成する。ラビング方向は形
成する液晶表示装置１に応じて選ばれる。
【００２４】この液晶表示装置１は、図２の絵素領域１
５では良好な双安定メモリ状態が得られ、非絵素領域１
６の分子配向を揃えたことによって、図２の非絵素領域
１６において均一な抜けを得ることができ、表示品位が
向上する。第２配向膜１１，１２を形成する際の水平配
向処理は、電極５，６、間隙５ａ，６ａ上の垂直配向処
理の効果が失われないように、電極２，３上のみに水平
配向処理が行われるように１ｍｍ以下の短い毛足の布を
用いてラビング強度を調節することが好ましい。
【００２５】図８は、本発明の他の実施例に用いられる
電極５，６を示す斜視図である。前述の実施例と同様の
部材には同じ参照符を添付する。本実施例では、透明電
極５，６上に、帯状電極５，６の長手方向に沿って帯状
電極５，６端部上に形成される長手部２０ａと、帯状電
極５，６の長手方向に直交して形成される短部２０ｂか
ら成る櫛形状をした非透光性の低抵抗導電膜２０が形成
されている。低抵抗導電膜２０は、たとえばモリブデン
から成る。低抵抗導電膜２０の短部２０ｂは液晶表示装
置１を形成する際、対向する電極５，６の間隙５ａ，６
ａに対応する位置に形成されている。
【００２６】電極５，６上に低抵抗導電膜２０を形成し
た後、前述の実施例と同様に絶縁膜７，８、第１および
第２配向膜９，１０，１１，１２を形成した後、電極
５，６上に形成された低抵抗導電膜２０の短部２０ｂ
が、対向する電極６，５の間隙６ａ，５ａに位置するよ
うに配置して液晶表示装置１を形成する。
【００２７】前述の実施例では、第２非絵素領域１６ｂ
は青みがかった灰色の表示であったけれども、本実施例
では第２非絵素領域１６ｂに対応する位置にはいずれか
一方の電極５，６上に非透光性の短部２０ｂが形成され
て完全に遮光されており、第１非絵素領域１６ａは前述
と同様に垂直配向をしているので、前述の実施例の非絵
素領域１６と比較して、より良好な暗視野で均一な抜け
を得ることができ、さらに表示品位が向上する。
【００２８】従来技術の強誘電性液晶２４を用いる液晶
表示装置２１においては、不均一な印加電圧による表示
特性の不均一および絵素領域３５内のメモリ状態の反転
という問題点も存在する。
【００２９】前者は透明電極２２，２３の電気抵抗が大
きいと、透明電極２２，２３の一端部から印加された電
圧が透明電極２２，２３の他端部において大幅に減衰し
てしまうため、液晶２４層に印加される電圧が不均一と
なり、液晶表示装置２１の表示特性が不均一となるもの
である。従来、解決策として透明電極２２，２３より電
気抵抗の小さい金属等の低抵抗導電膜を透明電極２２，
２３の長手方向に沿って密着して配設し、透明電極２
２，２３の電気抵抗を小さくするなどの方法が取られて
いる。
【００３０】後者はたとえば、図９（４）のような状態
に電界を印加して図９（２）のようにスイッチングさせ
た後に電界を除去すると、図９（２）の状態を保たず、
図９（４）の状態に戻ってしまうという現象である。こ
の現象は強誘電性液晶２４の自発分極によって生じる逆
電界のために生ずると説明されているが（吉田、他、第
１３回液晶討論会予稿集、２Ｚ１５（１９８７））、よ
り詳細な検討によって、電極２２，２３のエッジ部分か
らこのようなメモリ状態の反転が生じやすいことが調べ
られており（特開平１−１７９９１５号）、この反転の
防止策として透明電極２２，２３上に敷設した低抵抗の
金属配線が有効であることが報告されている（特開平１
−１７９９１５号、特開平１−２８０７２４号、特開平
２−６３０１９号など）。
【００３１】本実施例によれば、非絵素領域１６を均一
な暗視野とするとともに、印加される電圧の減衰も起こ
らず、絵素領域１５内のメモリ状態の反転も生じず、画
面全体で良好な表示特性が得られ、液晶表示装置１の表
示品位が向上する。
【００３２】本実施例では非透光性の低抵抗導電膜２０
としてモリブデンを用いたけれども、モリブデンの代わ
りにアルミニウム、チタン、タンタル等を用いても同様
の効果が得られる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、帯状透明電極が形成さ
れた一対の透光性基板を帯状透明電極が直交するように
対向して形成される液晶表示装置において、対向する帯
状透明電極が交差することによって形成される絵素領域
には水平配向処理が施されており、非絵素領域には少な
くとも一方の透光性基板上に垂直配向処理が施されてい
る。したがって、液晶表示装置表面に直交ニコルの偏光
板を配置すれば非絵素領域の表示を均一な暗視野に揃え
ることができる。したがって良好なコントラストの表示
特性を有し、液晶表示装置の表示品位が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の液晶表示装置１を示す断面
図である。
【図２】図１に示される液晶表示装置１の平面図であ
る。
【図３】図２に示される第１非絵素領域１６ａの液晶分
子１７の分子配向を示す断面図である。
【図４】図２に示される第１非絵素領域１６ａの液晶分
子１７の分子配向を示す断面図である。
【図５】図２に示される第２非絵素領域１６ｂの液晶分
子１７の分子配向を示す断面図である。
【図６】基板２，３上に第１および第２配向膜７，８，
９，１０を形成する処理工程を説明する工程図である。
【図７】図３に示される処理工程を説明する断面図であ
る。
【図８】本発明の他の実施例に用いられる電極５，６を
示す斜視図である。
【図９】強誘電性の液晶分子３７の動作を説明する図で
ある。
【図１０】従来の液晶表示装置２１を示す断面図であ
る。
【図１１】図１０に示される液晶表示装置２１の平面図
である。
【符号の説明】
１ 液晶表示装置 ２，３ 透光性基板 ４ 液晶 ５，６ 電極 ９，１０ 第１配向膜 １１，１２ 第２配向膜 １７ 液晶分子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに平行な複数の帯状透明電極が間隙
    を介して形成され、前記帯状透明電極形成面のほぼ全面
    にわたって配向膜を形成した一対の透光性基板を、前記
    帯状透明電極が対向し、かつ直交するように配置し、前
    記一対の透光性基板間に液晶を介在して形成される液晶
    表示装置において、 前記帯状透明電極上の配向膜は前記一対の透光性基板に
    対して液晶分子が水平配向するような水平配向処理が施
    されており、前記帯状透明電極の間隙上の配向膜は前記
    一対の透光性基板に対して液晶分子が垂直配向するよう
    な垂直配向処理が施されていることを特徴とする液晶表
    示装置。
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