JPH0862586A - 液晶表示素子 - Google Patents
液晶表示素子Info
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- JPH0862586A JPH0862586A JP6195033A JP19503394A JPH0862586A JP H0862586 A JPH0862586 A JP H0862586A JP 6195033 A JP6195033 A JP 6195033A JP 19503394 A JP19503394 A JP 19503394A JP H0862586 A JPH0862586 A JP H0862586A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電極の厚みを厚くすることなく低電圧で駆動
でき、明るい表示が得られるとともに視野角の広い液晶
表示素子を提供する。 【構成】 高分子マトリクス中に液晶を分散させた高分
子分散型液晶層を上下基板1,3間に挟持し、上下基板
1,3の両外側に一対の直交偏光板10,11を配置
し、下基板3の電極を横電界(基板と水平方向の電界)
を印加可能な対をなす櫛歯形電極5,6とし、偏光板1
0,11の偏光軸が櫛歯形電極5,6の櫛歯部分と45
度の角度を有している。なお、上基板1の電極は表示領
域全体を被う共通電極2である。そして、櫛歯形電極
5,6を同電位とし、共通電極2との間に電圧を印加し
たときに液晶分子が垂直配向するようにしている。
でき、明るい表示が得られるとともに視野角の広い液晶
表示素子を提供する。 【構成】 高分子マトリクス中に液晶を分散させた高分
子分散型液晶層を上下基板1,3間に挟持し、上下基板
1,3の両外側に一対の直交偏光板10,11を配置
し、下基板3の電極を横電界(基板と水平方向の電界)
を印加可能な対をなす櫛歯形電極5,6とし、偏光板1
0,11の偏光軸が櫛歯形電極5,6の櫛歯部分と45
度の角度を有している。なお、上基板1の電極は表示領
域全体を被う共通電極2である。そして、櫛歯形電極
5,6を同電位とし、共通電極2との間に電圧を印加し
たときに液晶分子が垂直配向するようにしている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、液晶表示素子に関す
る。
る。
【0002】
【従来の技術】液晶素子として、最も広く用いられてい
るのは、捻れネマチック(TN)モードである。TNモ
ードの欠点の一つに視野角の狭さが上げられる。これ
は、捻れた水平配向から垂直配向への途中の電圧で、斜
めからパネルを見たとき、液晶分子の立ち上がる向きか
らは分子の短軸が見えるので複屈折が小さく暗いが、そ
の逆方向からみると分子の長軸から見るので明るくなっ
てしまう。このため、逆方向のコントラストは低く、階
調が反転しやすい。
るのは、捻れネマチック(TN)モードである。TNモ
ードの欠点の一つに視野角の狭さが上げられる。これ
は、捻れた水平配向から垂直配向への途中の電圧で、斜
めからパネルを見たとき、液晶分子の立ち上がる向きか
らは分子の短軸が見えるので複屈折が小さく暗いが、そ
の逆方向からみると分子の長軸から見るので明るくなっ
てしまう。このため、逆方向のコントラストは低く、階
調が反転しやすい。
【0003】このような欠点を解決する手段として、液
晶分子を基板に水平で、その方位角を横方向の電界で変
える方法が提案されている(例えば、特願平5−870
41)。電圧無印加のときには基板上の配向膜により液
晶は一方向に水平配向しており、その方向に偏光軸を合
わせた直交偏光板でパネルを挟めば、黒状態は偏光板自
身の特性とほとんど変わらず方向依存性が非常に小さ
い。そして、この液晶層に横方向の電界を印加するため
に、図5のような櫛歯形電極が用いられる。図5(a)
は櫛歯形電極を用いた液晶セルの概略断面図であり、4
0,41は櫛歯形電極、42は上基板、43は下基板、
44は液晶層である。図5(b)は櫛歯形電極40,4
1を形成した下基板43の平面図である。櫛歯形電極4
0,41はそれぞれの櫛歯部分を交互に平行に配置して
あり、隣接する櫛歯の間に電圧を印加して基板に水平な
方向の電界(横電界)を印加する。偏光板の偏光軸方向
(無電界時の液晶の配向方向)と櫛歯形電極の櫛歯の突
出方向とが直交していなければ(45度が最も明る
い)、横電界により液晶分子が配向すると複屈折効果に
より入射偏光が回転し明るくなる。
晶分子を基板に水平で、その方位角を横方向の電界で変
える方法が提案されている(例えば、特願平5−870
41)。電圧無印加のときには基板上の配向膜により液
晶は一方向に水平配向しており、その方向に偏光軸を合
わせた直交偏光板でパネルを挟めば、黒状態は偏光板自
身の特性とほとんど変わらず方向依存性が非常に小さ
い。そして、この液晶層に横方向の電界を印加するため
に、図5のような櫛歯形電極が用いられる。図5(a)
は櫛歯形電極を用いた液晶セルの概略断面図であり、4
0,41は櫛歯形電極、42は上基板、43は下基板、
44は液晶層である。図5(b)は櫛歯形電極40,4
1を形成した下基板43の平面図である。櫛歯形電極4
0,41はそれぞれの櫛歯部分を交互に平行に配置して
あり、隣接する櫛歯の間に電圧を印加して基板に水平な
方向の電界(横電界)を印加する。偏光板の偏光軸方向
(無電界時の液晶の配向方向)と櫛歯形電極の櫛歯の突
出方向とが直交していなければ(45度が最も明る
い)、横電界により液晶分子が配向すると複屈折効果に
より入射偏光が回転し明るくなる。
【0004】一方、視野角を広げる方法として、直交す
る偏光板の間に高分子分散型液晶を挟んだ液晶素子が提
案されている(例えば、ジャパンディスプレイ’92、
p631「高分子分散液晶を用いたフルカラーTFTLC
D」)。高分子分散液晶は、低分子のネマチック液晶を
高分子マトリクス(マイクロカプセルや多孔質体)で包
んだ構造を持っている。入射偏光は液晶滴を通過すると
きに複屈折を受けるが、液晶滴によって液晶分子の配向
方向はばらばらであり、しかも液晶と高分子マトリクス
の屈折率不一致により散乱が生じ光路が複雑に変わるた
め、どの方向から入射しても複屈折量はあまり変わらな
い。このため、電圧無印加時には明状態になる。電圧を
印加すると液晶分子は垂直配向し暗くなるが、途中の電
圧でも立ち上がり方向が様々であるため、視野角依存性
は小さい。液晶パネルに負の複屈折を持つポリマーフィ
ルムを添付すれば、垂直配向の視野角依存性も小さくな
り、さらに視野角が広がる。
る偏光板の間に高分子分散型液晶を挟んだ液晶素子が提
案されている(例えば、ジャパンディスプレイ’92、
p631「高分子分散液晶を用いたフルカラーTFTLC
D」)。高分子分散液晶は、低分子のネマチック液晶を
高分子マトリクス(マイクロカプセルや多孔質体)で包
んだ構造を持っている。入射偏光は液晶滴を通過すると
きに複屈折を受けるが、液晶滴によって液晶分子の配向
方向はばらばらであり、しかも液晶と高分子マトリクス
の屈折率不一致により散乱が生じ光路が複雑に変わるた
め、どの方向から入射しても複屈折量はあまり変わらな
い。このため、電圧無印加時には明状態になる。電圧を
印加すると液晶分子は垂直配向し暗くなるが、途中の電
圧でも立ち上がり方向が様々であるため、視野角依存性
は小さい。液晶パネルに負の複屈折を持つポリマーフィ
ルムを添付すれば、垂直配向の視野角依存性も小さくな
り、さらに視野角が広がる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】横電界を印加する従来
例では、液晶分子は配向膜により束縛されているため
に、界面の液晶分子は電圧を印加しても動かない。電圧
印加により容易に動くのは液晶層の中央部の液晶分子で
あるので、中央部に電界が十分掛からなければならない
ので、櫛歯形電極の厚みを1μm以上と非常に厚くしな
ければ、低い電圧での駆動は難しい。通常、透明電極は
せいぜい数百nmであるが、これを、1μmの厚みにす
ると透過率は極めて低くなり、しかも、膜厚が大きいと
微細加工の最小幅も大きくなるので、有効な表示領域で
ある電極間部が小さくなり、開口率が下がり暗い表示に
なる。しかも、電極を非常に厚くするので、コストも高
くなる。
例では、液晶分子は配向膜により束縛されているため
に、界面の液晶分子は電圧を印加しても動かない。電圧
印加により容易に動くのは液晶層の中央部の液晶分子で
あるので、中央部に電界が十分掛からなければならない
ので、櫛歯形電極の厚みを1μm以上と非常に厚くしな
ければ、低い電圧での駆動は難しい。通常、透明電極は
せいぜい数百nmであるが、これを、1μmの厚みにす
ると透過率は極めて低くなり、しかも、膜厚が大きいと
微細加工の最小幅も大きくなるので、有効な表示領域で
ある電極間部が小さくなり、開口率が下がり暗い表示に
なる。しかも、電極を非常に厚くするので、コストも高
くなる。
【0006】また、偏光板の間に高分子分散液晶を挟ん
だ従来例では、明状態の明るさがTNモードの1/3程
度と非常に暗くなってしまう。これは、複屈折効果によ
る出射光強度は偏光に対して複屈折の主軸が45度傾い
たときに最も大きいが、従来例の高分子分散液晶では配
向方向がランダムなために、このような条件を満たすこ
とができないことが原因である。
だ従来例では、明状態の明るさがTNモードの1/3程
度と非常に暗くなってしまう。これは、複屈折効果によ
る出射光強度は偏光に対して複屈折の主軸が45度傾い
たときに最も大きいが、従来例の高分子分散液晶では配
向方向がランダムなために、このような条件を満たすこ
とができないことが原因である。
【0007】この発明の目的は、電極の厚みを厚くする
ことなく低電圧で駆動でき、明るい表示が得られるとと
もに視野角の広い液晶表示素子を提供することである。
ことなく低電圧で駆動でき、明るい表示が得られるとと
もに視野角の広い液晶表示素子を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の液晶表示
素子は、高分子マトリクス中に液晶を分散させた高分子
分散型液晶層を電極を内側にして対向配置した一対の基
板間に挟持し、一対の基板の両外側に一対の偏光板をそ
れぞれの偏光軸が直交するように配置し、一対の基板の
うち少なくとも一方の基板の電極を基板と水平方向の電
界を印加可能な対をなす櫛歯形電極とし、一対の偏光板
のうち一方の偏光軸が対をなす櫛歯形電極の櫛歯の突出
方向と30度ないし45度で交差している。
素子は、高分子マトリクス中に液晶を分散させた高分子
分散型液晶層を電極を内側にして対向配置した一対の基
板間に挟持し、一対の基板の両外側に一対の偏光板をそ
れぞれの偏光軸が直交するように配置し、一対の基板の
うち少なくとも一方の基板の電極を基板と水平方向の電
界を印加可能な対をなす櫛歯形電極とし、一対の偏光板
のうち一方の偏光軸が対をなす櫛歯形電極の櫛歯の突出
方向と30度ないし45度で交差している。
【0009】請求項2記載の液晶表示素子は、請求項1
記載の液晶表示素子において、一対の基板のうち一方の
基板の電極は対をなす櫛歯形電極とし、他方の基板の電
極は表示領域全体を被う電極とし、対をなす櫛歯形電極
を同電位とし対をなす櫛歯形電極と他方の基板の電極と
の間に電圧を印加したときに液晶分子が垂直配向するよ
うにしている。
記載の液晶表示素子において、一対の基板のうち一方の
基板の電極は対をなす櫛歯形電極とし、他方の基板の電
極は表示領域全体を被う電極とし、対をなす櫛歯形電極
を同電位とし対をなす櫛歯形電極と他方の基板の電極と
の間に電圧を印加したときに液晶分子が垂直配向するよ
うにしている。
【0010】請求項3記載の液晶表示素子は、請求項2
記載の液晶表示素子において、電界が印加されないとき
の高分子マトリクス中の液晶分子が高分子マトリクス表
面に垂直配向している。請求項4記載の液晶表示素子
は、請求項2記載の液晶表示素子において、高分子分散
型液晶層の厚みを、対をなす櫛歯形電極の櫛歯部分の間
隙より大きくしている。
記載の液晶表示素子において、電界が印加されないとき
の高分子マトリクス中の液晶分子が高分子マトリクス表
面に垂直配向している。請求項4記載の液晶表示素子
は、請求項2記載の液晶表示素子において、高分子分散
型液晶層の厚みを、対をなす櫛歯形電極の櫛歯部分の間
隙より大きくしている。
【0011】請求項5記載の液晶表示素子は、高分子マ
トリクス中に液晶を分散させた高分子分散型液晶層を電
極を内側にして対向配置した一対の基板間に挟持し、一
対の基板の両外側に一対の偏光板をそれぞれの偏光軸が
直交するように配置し、一対の基板の電極を基板と水平
方向の電界を印加可能な対をなす櫛歯形電極とし、一対
の偏光板のうち一方の偏光板の偏光軸は対をなす櫛歯形
電極の櫛歯の突出方向と平行とし、電界が印加されない
ときの高分子マトリクス中の液晶分子が基板面に水平で
かつ対をなす櫛歯形電極の櫛歯の突出方向と30度ない
し45度の角度をもって配向し、対をなす櫛歯形電極間
に電圧を印加することにより液晶分子が櫛歯形電極の櫛
歯の突出方向と直交する方向に配向するようにしてい
る。
トリクス中に液晶を分散させた高分子分散型液晶層を電
極を内側にして対向配置した一対の基板間に挟持し、一
対の基板の両外側に一対の偏光板をそれぞれの偏光軸が
直交するように配置し、一対の基板の電極を基板と水平
方向の電界を印加可能な対をなす櫛歯形電極とし、一対
の偏光板のうち一方の偏光板の偏光軸は対をなす櫛歯形
電極の櫛歯の突出方向と平行とし、電界が印加されない
ときの高分子マトリクス中の液晶分子が基板面に水平で
かつ対をなす櫛歯形電極の櫛歯の突出方向と30度ない
し45度の角度をもって配向し、対をなす櫛歯形電極間
に電圧を印加することにより液晶分子が櫛歯形電極の櫛
歯の突出方向と直交する方向に配向するようにしてい
る。
【0012】
【作用】この発明の液晶表示素子は、高分子マトリクス
中に液晶を分散させた高分子分散型液晶層を一対の基板
間に挟持し、基板に形成した電極を横電界(基板と水平
方向の電界)を印加できる櫛歯形電極としている。従来
の高分子配向膜で配向させた液晶では、櫛歯形電極のあ
る基板平面上の液晶分子が固定されているため、最も横
電界が強くなる基板表面近くの液晶分子は固定されて動
かず、電圧を強くしなければならなかった。しかし、高
分子分散液晶では、高分子マトリクスと液晶の間に未重
合のモノマーが存在するため、液晶と高分子の相互作用
は弱く、界面近傍の液晶分子も動き易い。また、高分子
分散液晶の液晶滴はほぼ球形なので、どの方向の電界に
対しても、電界方向に分子長軸が平行に近い部分があ
り、通常、その部分の液晶は閾値性を持たず、極く弱い
電界に対しても応答する。
中に液晶を分散させた高分子分散型液晶層を一対の基板
間に挟持し、基板に形成した電極を横電界(基板と水平
方向の電界)を印加できる櫛歯形電極としている。従来
の高分子配向膜で配向させた液晶では、櫛歯形電極のあ
る基板平面上の液晶分子が固定されているため、最も横
電界が強くなる基板表面近くの液晶分子は固定されて動
かず、電圧を強くしなければならなかった。しかし、高
分子分散液晶では、高分子マトリクスと液晶の間に未重
合のモノマーが存在するため、液晶と高分子の相互作用
は弱く、界面近傍の液晶分子も動き易い。また、高分子
分散液晶の液晶滴はほぼ球形なので、どの方向の電界に
対しても、電界方向に分子長軸が平行に近い部分があ
り、通常、その部分の液晶は閾値性を持たず、極く弱い
電界に対しても応答する。
【0013】このように、この発明の液晶表示素子は従
来より低い電圧でも応答し、櫛歯形電極の厚みを厚くす
る必要はない。櫛歯形電極による横電界で応答したとき
には、パネルを挟む直交偏光板を櫛歯から45度方向に
設置すれば、通常の高分子液晶パネルを偏光板に挟んだ
場合より明るくなる。数μmの距離で隣接する櫛歯形電
極の電位を等しくし、対向する電極との間に電圧を印加
すれば、櫛歯間の電極のある部分はもちろん、ない部分
にも厚み方向の電圧がある程度印加される。したがっ
て、液晶分子は垂直配向になるが、その横電界による水
平配向との中間状態では、分子長軸の方位は分子が立ち
上がるにつれてランダムになるので、視野角は広い。
来より低い電圧でも応答し、櫛歯形電極の厚みを厚くす
る必要はない。櫛歯形電極による横電界で応答したとき
には、パネルを挟む直交偏光板を櫛歯から45度方向に
設置すれば、通常の高分子液晶パネルを偏光板に挟んだ
場合より明るくなる。数μmの距離で隣接する櫛歯形電
極の電位を等しくし、対向する電極との間に電圧を印加
すれば、櫛歯間の電極のある部分はもちろん、ない部分
にも厚み方向の電圧がある程度印加される。したがっ
て、液晶分子は垂直配向になるが、その横電界による水
平配向との中間状態では、分子長軸の方位は分子が立ち
上がるにつれてランダムになるので、視野角は広い。
【0014】また、高分子分散液晶は磁場印加や延伸に
より、楕円球状になり水平に一方向に並べることが可能
である。この初期の水平配向と、45度方向に横電界で
配向方向を変えた状態とにより、水平配向間でコントラ
ストを付け、視野角の広い表示も可能である。
より、楕円球状になり水平に一方向に並べることが可能
である。この初期の水平配向と、45度方向に横電界で
配向方向を変えた状態とにより、水平配向間でコントラ
ストを付け、視野角の広い表示も可能である。
【0015】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を用いて説明
する。 〔第1の実施例〕図1はこの発明の第1の実施例の液晶
表示素子の模式断面図である。図1において、1はガラ
スからなる上基板、2は共通電極、3はガラスからなる
下基板、5,6は櫛歯形電極、8は液晶滴、9は液晶パ
ネル、10,11は偏光板、12,13は画素である。
図2は図1における下基板3の平面図であり、4は薄膜
トランジスタ、7はバスラインである。
する。 〔第1の実施例〕図1はこの発明の第1の実施例の液晶
表示素子の模式断面図である。図1において、1はガラ
スからなる上基板、2は共通電極、3はガラスからなる
下基板、5,6は櫛歯形電極、8は液晶滴、9は液晶パ
ネル、10,11は偏光板、12,13は画素である。
図2は図1における下基板3の平面図であり、4は薄膜
トランジスタ、7はバスラインである。
【0016】この液晶表示素子は、高分子マトリクス中
に液晶を分散させた高分子分散型液晶層を上下基板1,
3間に挟持し、上下基板1,3の両外側に一対の直交偏
光板10,11を配置し、下基板3の電極を横電界(基
板と水平方向の電界)を印加可能な対をなす櫛歯形電極
5,6とし、偏光板10,11の偏光軸が櫛歯形電極
5,6の櫛歯の突出方向と45度の角度を有している。
なお、上基板1の電極は表示領域全体を被う共通電極2
である。そして、櫛歯形電極5,6を同電位とし、共通
電極2との間に電圧を印加したときに液晶分子が垂直配
向するようにしている。
に液晶を分散させた高分子分散型液晶層を上下基板1,
3間に挟持し、上下基板1,3の両外側に一対の直交偏
光板10,11を配置し、下基板3の電極を横電界(基
板と水平方向の電界)を印加可能な対をなす櫛歯形電極
5,6とし、偏光板10,11の偏光軸が櫛歯形電極
5,6の櫛歯の突出方向と45度の角度を有している。
なお、上基板1の電極は表示領域全体を被う共通電極2
である。そして、櫛歯形電極5,6を同電位とし、共通
電極2との間に電圧を印加したときに液晶分子が垂直配
向するようにしている。
【0017】この液晶表示素子の製造方法を簡単に説明
しておく。上基板1上には、酸化インジウム錫(IT
O)の共通電極2を表示領域全体に100nmの厚みで
膜付けしている。また、下基板3上には薄膜トランジス
タ4を形成した後、ITOを200nm膜付けし、フォ
トリソグラフィー法によりパターンニングして櫛歯形電
極5,6を形成した。櫛歯形電極5は薄膜トランジスタ
4のドレインに接続され、櫛歯形電極6には±3Vの交
流電圧がバスライン7から供給される。櫛歯形電極5,
6は、櫛歯部分の幅が3μmで、ピッチが12μmであ
り、櫛歯形電極5,6はそれぞれの櫛歯部分が交互に平
行に配置され、櫛歯形電極5,6の隣接する櫛歯部分の
間隔は3μmになる。図1,図2では、櫛歯は2本づつ
しかないが、実際は約150μmの画素内に全体に設け
てある。
しておく。上基板1上には、酸化インジウム錫(IT
O)の共通電極2を表示領域全体に100nmの厚みで
膜付けしている。また、下基板3上には薄膜トランジス
タ4を形成した後、ITOを200nm膜付けし、フォ
トリソグラフィー法によりパターンニングして櫛歯形電
極5,6を形成した。櫛歯形電極5は薄膜トランジスタ
4のドレインに接続され、櫛歯形電極6には±3Vの交
流電圧がバスライン7から供給される。櫛歯形電極5,
6は、櫛歯部分の幅が3μmで、ピッチが12μmであ
り、櫛歯形電極5,6はそれぞれの櫛歯部分が交互に平
行に配置され、櫛歯形電極5,6の隣接する櫛歯部分の
間隔は3μmになる。図1,図2では、櫛歯は2本づつ
しかないが、実際は約150μmの画素内に全体に設け
てある。
【0018】それから、上基板1と下基板2を直径4μ
mの球形スペーサを挟んで貼合わせた後、液晶と高分子
前駆体の溶液を注入した。高分子前駆体は紫外線硬化性
のふっ素系アクリルモノマーとオリゴマーと重合開始剤
1%の混合物であり、液晶は複屈折率Δnが約0.08
のネマチック液晶を用い、高分子前駆体と液晶との混合
比を1:4とした。このパネルに10mJ/cm2 の紫外線
を照射したところ、直径が約3μmの液晶滴8が形成さ
れた。偏光顕微鏡による観察の結果、液晶分子は高分子
マトリクス壁に垂直で、液晶滴8の中心から放射状に並
ぶ配向をしている。
mの球形スペーサを挟んで貼合わせた後、液晶と高分子
前駆体の溶液を注入した。高分子前駆体は紫外線硬化性
のふっ素系アクリルモノマーとオリゴマーと重合開始剤
1%の混合物であり、液晶は複屈折率Δnが約0.08
のネマチック液晶を用い、高分子前駆体と液晶との混合
比を1:4とした。このパネルに10mJ/cm2 の紫外線
を照射したところ、直径が約3μmの液晶滴8が形成さ
れた。偏光顕微鏡による観察の結果、液晶分子は高分子
マトリクス壁に垂直で、液晶滴8の中心から放射状に並
ぶ配向をしている。
【0019】この液晶パネル9の両側に偏光板10,1
1を配置する。このとき偏光板10,11の偏光軸が、
図2の矢印A,Bのように、櫛歯形電極5,6の櫛歯の
突出方向と45度をなす方向に配置する。この液晶表示
素子は、図1に示す左側の画素13では、薄膜トランジ
スタ4に駆動される櫛歯形電極5は0Vになっており、
交流電圧が印加された櫛歯形電極6との間に横電界が印
加される。このとき、櫛歯形電極6の中央部はやや暗く
なるが、画素全体としては、TNモードの70%程度の
透過率が得られ、液晶分子は水平に近い配向を示してい
ることが確認された。
1を配置する。このとき偏光板10,11の偏光軸が、
図2の矢印A,Bのように、櫛歯形電極5,6の櫛歯の
突出方向と45度をなす方向に配置する。この液晶表示
素子は、図1に示す左側の画素13では、薄膜トランジ
スタ4に駆動される櫛歯形電極5は0Vになっており、
交流電圧が印加された櫛歯形電極6との間に横電界が印
加される。このとき、櫛歯形電極6の中央部はやや暗く
なるが、画素全体としては、TNモードの70%程度の
透過率が得られ、液晶分子は水平に近い配向を示してい
ることが確認された。
【0020】また、右側の画素12では、櫛歯形電極5
は、櫛歯形電極6と同相の交流電圧が印加されている。
このとき、画素はほぼ暗くなり、櫛歯の間の液晶分子も
垂直配向していた。櫛歯形電極5,6の隣接する櫛歯の
間隔が数μm程度の場合、電極のない部分にも電極のあ
る部分とさほど変わらない電界強度が印加される。垂直
配向と水平配向の中間状態では、分子が立ち上がるにつ
れて横電界は弱まり、水平面での配向方位は液晶滴8の
中心から放射状になる。このため、視野角は、±40度
程度の斜め方向からみても、階調レベルの逆転は生じ
ず、コントラストが10以上の範囲も従来より2倍以上
広がった。
は、櫛歯形電極6と同相の交流電圧が印加されている。
このとき、画素はほぼ暗くなり、櫛歯の間の液晶分子も
垂直配向していた。櫛歯形電極5,6の隣接する櫛歯の
間隔が数μm程度の場合、電極のない部分にも電極のあ
る部分とさほど変わらない電界強度が印加される。垂直
配向と水平配向の中間状態では、分子が立ち上がるにつ
れて横電界は弱まり、水平面での配向方位は液晶滴8の
中心から放射状になる。このため、視野角は、±40度
程度の斜め方向からみても、階調レベルの逆転は生じ
ず、コントラストが10以上の範囲も従来より2倍以上
広がった。
【0021】なお、高分子分散液晶の初期配向は、高分
子マトリクス壁に垂直配向している方が水平配向の場合
より駆動電圧が低いので、この発明の液晶表示素子には
適している。また、共通電極2と櫛歯形電極5,6との
距離、すなわち、高分子分散液晶の厚み(4μm)は、
この実施例のように、櫛歯形電極5,6の隣接する櫛歯
の間隔(3μm)より大きい方が、横電界印加時により
水平に並びやすいので好ましい。
子マトリクス壁に垂直配向している方が水平配向の場合
より駆動電圧が低いので、この発明の液晶表示素子には
適している。また、共通電極2と櫛歯形電極5,6との
距離、すなわち、高分子分散液晶の厚み(4μm)は、
この実施例のように、櫛歯形電極5,6の隣接する櫛歯
の間隔(3μm)より大きい方が、横電界印加時により
水平に並びやすいので好ましい。
【0022】また、偏光板10,11の一方の偏光軸と
櫛歯形電極5,6の櫛歯の突出方向とのなす角度は45
度が最適値だが、30度以上であれば十分明るい。図3
に、液晶分子長軸方向と偏光板10,11の一方の偏光
軸とのなす角θと、相対透過率Iとの関係を示す。ここ
で、角θと相対透過率Iとの関係はつぎの数1で示さ
れ、図3は数1を図式化したものである。
櫛歯形電極5,6の櫛歯の突出方向とのなす角度は45
度が最適値だが、30度以上であれば十分明るい。図3
に、液晶分子長軸方向と偏光板10,11の一方の偏光
軸とのなす角θと、相対透過率Iとの関係を示す。ここ
で、角θと相対透過率Iとの関係はつぎの数1で示さ
れ、図3は数1を図式化したものである。
【0023】
【数1】I=sin2 2θ 角θが30度より小さくなると相対透過率Iの減少が著
しいため、相対透過率Iが75%以上となる30度以上
の角θであれば、十分明るいものとした。なお、角θ
は、偏光板10,11のうちどちらか一方の偏光軸とは
必ず45度以下となることは言うまでもない。
しいため、相対透過率Iが75%以上となる30度以上
の角θであれば、十分明るいものとした。なお、角θ
は、偏光板10,11のうちどちらか一方の偏光軸とは
必ず45度以下となることは言うまでもない。
【0024】なお、この実施例では、下基板3の電極の
みを対をなす櫛歯形電極5,6としたが、さらに上基板
1の共通電極2も対をなす櫛歯形電極としても同様の効
果が得られる。 〔第2の実施例〕図4はこの発明の第2の実施例の液晶
表示素子の模式断面図である。図4において、30,3
2は上下基板、31a,31bは上基板30に形成した
櫛歯形電極、33a,33bは下基板32に形成した櫛
歯形電極、34,35は偏光板、36は液晶滴である。
なお、図4の液晶滴36中の液晶分子は、I型(棒状)
とT型で示しているが、I型は紙面に平行な液晶分子を
示し、T型はハンマー表記と呼ばれる表記法で、ハンマ
ーの柄(Tの縦棒)が液晶分子で、ハンマーの頭(Tの
横棒)の方が紙面の手前に傾いていることを示す。
みを対をなす櫛歯形電極5,6としたが、さらに上基板
1の共通電極2も対をなす櫛歯形電極としても同様の効
果が得られる。 〔第2の実施例〕図4はこの発明の第2の実施例の液晶
表示素子の模式断面図である。図4において、30,3
2は上下基板、31a,31bは上基板30に形成した
櫛歯形電極、33a,33bは下基板32に形成した櫛
歯形電極、34,35は偏光板、36は液晶滴である。
なお、図4の液晶滴36中の液晶分子は、I型(棒状)
とT型で示しているが、I型は紙面に平行な液晶分子を
示し、T型はハンマー表記と呼ばれる表記法で、ハンマ
ーの柄(Tの縦棒)が液晶分子で、ハンマーの頭(Tの
横棒)の方が紙面の手前に傾いていることを示す。
【0025】この実施例の液晶表示素子は、高分子マト
リクス中に液晶を分散させた高分子分散型液晶層を上下
基板30,32間に挟持し、上下基板30,32の両外
側に一対の直交偏光板34,35を配置し、上下基板3
0,32の電極を横電界(基板と水平方向の電界)を印
加可能な対をなす櫛歯形電極31a,31b・33a,
33bとし、上側の偏光板34の偏光軸は櫛歯形電極3
1a,31b,33a,33bの櫛歯の突出方向と平行
とし、下側の偏光板35の偏光軸は櫛歯形電極31a,
31b,33a,33bの櫛歯の突出方向と直交してい
る。そして、電界が印加されないときの高分子マトリク
ス中の液晶分子が基板30,32面に水平でかつ櫛歯形
電極31a,31b,33a,33bの櫛歯の突出方向
と45度の角度をもって配向し、横電界を印加すること
により液晶分子が櫛歯形電極31a,31b,33a,
33bの櫛歯の突出方向と直交する方向に配向するよう
にしている。
リクス中に液晶を分散させた高分子分散型液晶層を上下
基板30,32間に挟持し、上下基板30,32の両外
側に一対の直交偏光板34,35を配置し、上下基板3
0,32の電極を横電界(基板と水平方向の電界)を印
加可能な対をなす櫛歯形電極31a,31b・33a,
33bとし、上側の偏光板34の偏光軸は櫛歯形電極3
1a,31b,33a,33bの櫛歯の突出方向と平行
とし、下側の偏光板35の偏光軸は櫛歯形電極31a,
31b,33a,33bの櫛歯の突出方向と直交してい
る。そして、電界が印加されないときの高分子マトリク
ス中の液晶分子が基板30,32面に水平でかつ櫛歯形
電極31a,31b,33a,33bの櫛歯の突出方向
と45度の角度をもって配向し、横電界を印加すること
により液晶分子が櫛歯形電極31a,31b,33a,
33bの櫛歯の突出方向と直交する方向に配向するよう
にしている。
【0026】したがって、ここでは、薄膜トランジスタ
を形成していない上基板30側にも櫛歯形電極31a,
31bを設けている。櫛歯形電極31a,31b,33
a,33bの櫛歯部分のピッチと幅は図1の場合と同様
であり、下基板32上の櫛歯形電極33a,33bの位
置と上基板30上の31a,31bの位置とは、上下基
板30,32を貼合わせるときに合わせてある。
を形成していない上基板30側にも櫛歯形電極31a,
31bを設けている。櫛歯形電極31a,31b,33
a,33bの櫛歯部分のピッチと幅は図1の場合と同様
であり、下基板32上の櫛歯形電極33a,33bの位
置と上基板30上の31a,31bの位置とは、上下基
板30,32を貼合わせるときに合わせてある。
【0027】高分子分散液晶は、アクリル樹脂として、
メルク社製PN393を用いており、液晶分子(複屈折
率Δnが0.1)は高分子マトリクス壁に水平に配向す
る。高分子分散液晶を紫外線を照射して作製後(粒径約
1μm)、磁場を基板30,32に水平でかつ櫛歯形電
極31a,31b,33a,33bの櫛歯の突出方向と
45度の角度を有する方向に印加しながら、100度ま
で昇温、徐冷することにより、液晶分子を磁場の方向へ
配向させた。上下基板間の距離は約2.5μmであり、
この実施例の場合は第1の実施例の場合(約4μm)よ
り薄いパネルである。
メルク社製PN393を用いており、液晶分子(複屈折
率Δnが0.1)は高分子マトリクス壁に水平に配向す
る。高分子分散液晶を紫外線を照射して作製後(粒径約
1μm)、磁場を基板30,32に水平でかつ櫛歯形電
極31a,31b,33a,33bの櫛歯の突出方向と
45度の角度を有する方向に印加しながら、100度ま
で昇温、徐冷することにより、液晶分子を磁場の方向へ
配向させた。上下基板間の距離は約2.5μmであり、
この実施例の場合は第1の実施例の場合(約4μm)よ
り薄いパネルである。
【0028】偏光板34の偏光軸は櫛歯形電極31a,
31b,33a,33bの櫛歯の突出方向と平行であ
り、偏光板35は櫛歯形電極31a,31b,33a,
33bの櫛歯の突出方向と垂直な方向に偏光軸が向いて
いる。上基板30の櫛歯形電極31aに±2Vの交流電
圧を印加し、櫛歯形電極31bを接地して横電界を印加
している。下基板32の櫛歯形電極33bは接地されて
おり、TFTに駆動される櫛歯形電極33aに電圧が印
加されると液晶層に均一に横電界が印加される。このた
め、図4に示す左側の液晶分子は櫛歯形電極31a,3
1b,33a,33bに直交し、基板30,32と水平
な方向に配向し、偏光板35の偏光軸と合うので、暗い
表示になる。
31b,33a,33bの櫛歯の突出方向と平行であ
り、偏光板35は櫛歯形電極31a,31b,33a,
33bの櫛歯の突出方向と垂直な方向に偏光軸が向いて
いる。上基板30の櫛歯形電極31aに±2Vの交流電
圧を印加し、櫛歯形電極31bを接地して横電界を印加
している。下基板32の櫛歯形電極33bは接地されて
おり、TFTに駆動される櫛歯形電極33aに電圧が印
加されると液晶層に均一に横電界が印加される。このた
め、図4に示す左側の液晶分子は櫛歯形電極31a,3
1b,33a,33bに直交し、基板30,32と水平
な方向に配向し、偏光板35の偏光軸と合うので、暗い
表示になる。
【0029】図4に示す右側のように下基板32の櫛歯
形電極33aが接地されると、横電界の印加される上基
板30近傍の液晶分子は櫛歯形電極31a,31b,3
3a,33bに直交し、基板30,32と水平な方向に
配向されているが、下基板32近傍の液晶分子は磁場印
加による初期の水平配向が残り、複屈折が生じて明るく
なる。
形電極33aが接地されると、横電界の印加される上基
板30近傍の液晶分子は櫛歯形電極31a,31b,3
3a,33bに直交し、基板30,32と水平な方向に
配向されているが、下基板32近傍の液晶分子は磁場印
加による初期の水平配向が残り、複屈折が生じて明るく
なる。
【0030】いずれの状態も、液晶分子は水平であるの
で視野角は極めて広い。なお、この実施例では、磁場を
基板30,32に水平でかつ櫛歯形電極31a,31
b,33a,33bの櫛歯の突出方向と45度の角度を
有する方向に印加して、液晶分子を磁場の方向へ配向さ
せたが、この電界が印加されないときの高分子マトリク
ス中の液晶分子は基板30,32に水平で櫛歯形電極3
1a,31b,33a,33bの櫛歯の突出方向と30
度ないし45度の角度をもって配向するようにしてあれ
ばよい。
で視野角は極めて広い。なお、この実施例では、磁場を
基板30,32に水平でかつ櫛歯形電極31a,31
b,33a,33bの櫛歯の突出方向と45度の角度を
有する方向に印加して、液晶分子を磁場の方向へ配向さ
せたが、この電界が印加されないときの高分子マトリク
ス中の液晶分子は基板30,32に水平で櫛歯形電極3
1a,31b,33a,33bの櫛歯の突出方向と30
度ないし45度の角度をもって配向するようにしてあれ
ばよい。
【0031】以上のように上記実施例によれば、高分子
分散型液晶層に横電界を印加することにより、通常の厚
みの櫛歯形電極5,6,31a,31b,33a,33
bを用いて、低電圧でも水平配向の液晶の配向方位を変
えるができ、明るく、視野角の広い表示を得ることがで
きる。なお、本実施例では、TFTを用いた液晶表示素
子について説明したが、スタティック駆動や表示容量の
小さい単純マトリクス駆動の液晶表示素子にも本発明は
有効である。
分散型液晶層に横電界を印加することにより、通常の厚
みの櫛歯形電極5,6,31a,31b,33a,33
bを用いて、低電圧でも水平配向の液晶の配向方位を変
えるができ、明るく、視野角の広い表示を得ることがで
きる。なお、本実施例では、TFTを用いた液晶表示素
子について説明したが、スタティック駆動や表示容量の
小さい単純マトリクス駆動の液晶表示素子にも本発明は
有効である。
【0032】
【発明の効果】この発明の液晶表示素子は、高分子マト
リクス中に液晶を分散させた高分子分散型液晶層を一対
の基板間に挟持し、基板に形成した電極を横電界(基板
と水平方向の電界)を印加できる櫛歯形電極としてい
る。高分子分散型液晶層に横電界を印加することによ
り、通常の厚みの櫛歯形電極を用いて、低電圧でも水平
配向の液晶の配向方位を変えるができ、明るく、視野角
の広い表示を得ることができる。
リクス中に液晶を分散させた高分子分散型液晶層を一対
の基板間に挟持し、基板に形成した電極を横電界(基板
と水平方向の電界)を印加できる櫛歯形電極としてい
る。高分子分散型液晶層に横電界を印加することによ
り、通常の厚みの櫛歯形電極を用いて、低電圧でも水平
配向の液晶の配向方位を変えるができ、明るく、視野角
の広い表示を得ることができる。
【図1】この発明の第1の実施例の液晶表示素子の模式
断面図。
断面図。
【図2】この発明の第1の実施例の液晶表示素子の下基
板の平面図。
板の平面図。
【図3】この発明の第1の実施例における液晶分子長軸
方向と偏光板の一方の偏光軸とのなす角θと、相対透過
率Iとの関係を示す図。
方向と偏光板の一方の偏光軸とのなす角θと、相対透過
率Iとの関係を示す図。
【図4】この発明の第2の実施例の液晶表示素子の模式
断面図。
断面図。
【図5】従来例における櫛歯形電極を示す図。
1 上基板 2 共通電極 3 下基板 5,6 櫛歯形電極 8 液晶滴 10,11 偏光板 30 上基板 31a,31b,33a,33b 櫛歯形電極 32 下基板 34,35 偏光板 36 液晶滴
Claims (5)
- 【請求項1】 高分子マトリクス中に液晶を分散させた
高分子分散型液晶層を電極を内側にして対向配置した一
対の基板間に挟持し、前記一対の基板の両外側に一対の
偏光板をそれぞれの偏光軸が直交するように配置し、 前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板の電極を前
記基板と水平方向の電界を印加可能な対をなす櫛歯形電
極とし、前記一対の偏光板のうち一方の偏光軸が前記対
をなす櫛歯形電極の櫛歯の突出方向と30度ないし45
度で交差した液晶表示素子。 - 【請求項2】 一対の基板のうち一方の基板の電極は対
をなす櫛歯形電極とし、他方の基板の電極は表示領域全
体を被う電極とし、前記対をなす櫛歯形電極を同電位と
し前記対をなす櫛歯形電極と前記他方の基板の電極との
間に電圧を印加したときに液晶分子が垂直配向するよう
にした請求項1記載の液晶表示素子。 - 【請求項3】 電界が印加されないときの高分子マトリ
クス中の液晶分子が前記高分子マトリクス表面に垂直配
向している請求項2記載の液晶表示素子。 - 【請求項4】 高分子分散型液晶層の厚みを、対をなす
櫛歯形電極の櫛歯部分の間隙より大きくした請求項2記
載の液晶表示素子。 - 【請求項5】 高分子マトリクス中に液晶を分散させた
高分子分散型液晶層を電極を内側にして対向配置した一
対の基板間に挟持し、前記一対の基板の両外側に一対の
偏光板をそれぞれの偏光軸が直交するように配置し、 前記一対の基板の電極を前記基板と水平方向の電界を印
加可能な対をなす櫛歯形電極とし、前記一対の偏光板の
うち一方の偏光板の偏光軸は前記対をなす櫛歯形電極の
櫛歯の突出方向と平行とし、電界が印加されないときの
高分子マトリクス中の液晶分子が前記基板面に水平でか
つ前記対をなす櫛歯形電極の櫛歯の突出方向と30度な
いし45度の角度をもって配向し、前記対をなす櫛歯形
電極間に電圧を印加することにより前記液晶分子が前記
櫛歯形電極の櫛歯の突出方向と直交する方向に配向する
ようにした液晶表示素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6195033A JPH0862586A (ja) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | 液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6195033A JPH0862586A (ja) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | 液晶表示素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0862586A true JPH0862586A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16334428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6195033A Pending JPH0862586A (ja) | 1994-08-19 | 1994-08-19 | 液晶表示素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0862586A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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