KR20010042407A - 패럴렐배향 액정표시소자 및 그 제조방법, 그리고스플레이-벤드 전이시간의 평가법 및 그 평가장치 - Google Patents

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이시하라쇼이치
핫토리카츠지
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모리시타 요이찌
마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 수 V 정도의 전압인가에 의해 용이하게 벤드배향이 형성되며, 전이속도가 빠른 액정재료를 포함하는 OCB 모드형 액정표시소자의 제공을 목적으로 한다.
2장의 기판(1, 8) 사이에 놓여, 평행 호모지니어스 배향을 나타내는 액정재료와, 부의 위상보상판을 포함하는 액정표시소자에 있어서, 상기 액정재료가, K11≤ 10pN, K11/Δε ≤ 1.0pN, K11·K33 ≤ 130pN2또는 K11/K33 ≤ 1.0 이하인 것을 특징으로 한다. 또한, 액정재료가, 비페닐계 액정, 피리미딘계 액정, 혹은 디옥산계 액정을 포함하는 액정표시소자이다.

Description

패럴렐배향 액정표시소자 및 그 제조방법, 그리고 스플레이-벤드 전이시간의 평가법 및 그 평가장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND SPLAY-BENT TRANSITION TIME EVALUATING METHOD}
멀티미디어 기술의 진전과 함께, 점점 화상정보가 차지하는 비율이 많아지고 있다. 최근에는 액정기술의 발전에 의해, 높은 콘트라스트(contrast)·넓은 시야각의 액정디스플레이가 개발·실용화되어, CRT 디스플레이와 필적하는 레벨에까지 이르렀다.
그렇지만, 현행의 액정 디스플레이에서는 동화상표시에 있어서, 화환(畵煥)이 흐른다는 문제를 갖고 있고, 이 점에서 CRT에 뒤떨어지고 있다.
액정디스플레이에서의 고속응답화의 시도는 과거부터 많이 행해져 왔다. 예를 들면, TN형 액정표시소자에서의 액정분자의 동적(動的) 거동(擧動)에 관하여는, 많은 논문이 발표되었고(E. Jakeman and E. P. Raynes, Phys. Lett. ,39A, 69 (1972) : D. W. Berreman, Appl·Phys. Lett. , 25, 12, (1974) : C. Z. Van Doorn, j. Appl. Phys. , 46, 3738 (1975), 응답시간에 관하여도 하기의 식이 도출되어 있다(F. Nakano, H. Kavakami, H. Morishita and M. Sato, Jpn. J. Appl. Phts. , 19, 659 (1980).
τrise = 4 πηd2/ [ ε0 Δε( V2- Vth2) ]
τdecay = ( ηd2/ π2K ) { ( V / Vth ) - 1 }3/10
여기서, η는 Miesowicz의 점성계수, d는 셀 두께, K = (K11) + ( (K33) - 2(K22) ) / 4를 나타낸다.
기본적으로는 액정층 두께를 작게 하고, 상대적으로 전계강도를 강하게 함으로써 고속응답화는 가능하겠지만, 반면, 액정재료에 있어서는 굴절률 이방성(Δn)을 크게 하지 않으면 안되고, 점도 상승, 저항율 저하, Δn의 파장분산 증대, 신뢰성 저하 등 바람직하지 않은 부작용이 발생한다.
Δn와 Δε는 분자구조에 의해 결정되지만, 탄성정수는 분자간 힘에 의해 결정되므로 분자구조 외에 분자의 형상에도 의존한다. K33/K11은 분자의 길이(1)와 폭(W)에 의존하는 것으로 알려져 있다(B. W. Vander Meer, F. Postma, A. J. Decker and W. H. de Jev, Mo1. Phys., 45, 1227 (1982): F. Leenhouts, A. J. Decker and W. H. de Jev, Phys. Lett., 72A, 155 (1979)). 또, 점성계수가 액정재료의 글라스(glass) 전이온도(Tg)와 상관이 있는 것은 이미 미오(向尾) 등이 보고하고 있지만(向尾昭夫, 阿部英俊, 北村輝夫, 龜擇範正, 佐藤幹夫, 鳥山和久 'TN 액정의 응답 속도와 액정의 상 전이 온도' 제7회 액정 토론회, 4U20, PP. 84ㆍ85, 1981), 스카트(schadt) 등은 하기의 실험식을 제안하고 있다(Hp. Schadt and H. R. Zeller, Phys. Rev. A26, 2940 (1982)).
log γ1∝ 1 / T - ( Tg - 50 )
고속응답의 액정표시방식에 대해서는, 우(Wu) 등에 의해 정리되어 있다(C. S. Wu and S. T. Wu, SPIE, 1665, 250 (1992)). 대표적인 고속응답화의 수법 몇가지를 이하에서 나타낸다.
① 복원력을 가하는 방법
2주파 구동 : 상전률 이방성(商電率 異方性) △ε의 부합이 구동주파수에 의해 반전하는 액정재료를 이용하여, 상승, 하강과 동시에 전장에 의한 토크를 인가하는 방법으로서, 300㎲ec의 응답시간이 보고되어 있다. 그러나, 액티브(active) 구동에는 적용할 수 없다. (M. Schadt, Low-Frequency Dielectric Relaxations in Nematics and Dual-Frequency Addressing of Field Effects, Mol. Cryst. Liq. Cryst. ,1982, V01. 89, PP. 77-92)
② 직교전장(直交電場)을 인가하는 방법 : (A. Sugimura and T. Kawamura, Jpn. J. ApplㆍPhysㆍ, 24, 905 (1985) 하강시에 기판면에 수평인 방향에도 전장을 인가하는 방법이지만, 전장이 불균일해지고, 배향제어가 어렵다.
③ 디렉터(Director)의 경사가 큰 상태로 구동하는 방법
π셀, 0CB (일본공개특허 평7-84254) : 디렉터의 방향이 기판면에서 크게 기울어져 있기 때문에, 하강, 상승과 동시에 탄성력이 강하게 작동하여 고속으로 응답한다.
④ 바이어스전압을 인가하는 방법 : (P. D. Derezin, L. M. Blinov, I. N. Kompanets and VㆍVㆍ Nikitin, Sov. J. Quantumn Electron, 3, 78 (1973): J. L. Fergason, ConfㆍRecord, Biennial Display Research, 177 (1980) 구동전압이 높고, 하강 응답도 그 정도로 빠르지 않다.
완화과정을 사용하는 방법 : 하강시에 인가전압을 0V로 하고, 소산(所産)의 투과광량시에 다시 전압을 인가하는 방법으로서, 1msec이하의 고속응답이 얻어지고 있다(S. T. Wu and C. S. Wu, J. App1. Phys. , 65,527 (1988). 더욱이, 이 완화과정 전에 항상 고압펄스를 인가하는 리셋과정을 마련하여 고속화하는 방법(Sawayama, Kimura, Ishii, 제21회 액정토론회예고집, 152 (1995)도 제안되어 있다.
⑤ 구동방식의 연구에 의한 방법 : (H. 0kumura et al. , A New Flickerㆍreduction Drive Method for HighㆍResolutiou LCTVs, DlD′91Digest, PP. 551-554 (1991) : OkumuraHaruhiko, FujiwaraHisao「TFT 액정디스플레이의 고주응답구동법」, 東芝 review 1993, V01. 48, no. 8, PP. 595-598)
프레임 메모리(frame memory)를 이용하여, 1 프레임마다의 차분(差分)을 잡아서 변화부분을 강조하도록 구동전압에 보정을 거는 방법이다.
⑥ 강유전성(强誘電性) 액정표시소자, 또는 반강유전성(反强誘電性) 액정표시소자를 사용하는 방법 :
원리적으로 고속응답이 가능한 표시방식이지만, 사용온도범위의 제약, 온도 의존성, 내충격성 등의 과제를 가지고 있다.
어느 것이든지 나름대로의 효과가 있지만, 동화상표시에 필요한 응답특성이 기대되는 방식ㆍ방법은 한정되어 있다. 즉, 현행의 NTSC 시스템에 있어서는 1 프레임(18.7msec)이내로 액정을 추수(追隨)할 필요가 있지만, 현행의 액정디스플레이로서는 흑백 두 가지 값사이에서는 충분히 빠른 응답성을 나타내지만, 다계조표시(多階調表示)를 한 경우의 계조간 응답에서는 100msec이상의 느린 응답으로 되어버린다. 특히 구동전압이 낮은 영역에서의 계조간 응답은 현저하게 느리다.
현존, 동화상표시에 알맞은 고속응답성을 갖는 액정디스플레이로서는, 0CB모드 액정표시, 또는 강유전성 액정표시소자, 반강유전성 액정표시소자가 그 가능성을 갖고 있다.
그렇지만, 층구조를 갖는 강유전성 액정표시소자, 및 반강유전성 액정표시소자는 내충격성이 약하고, 사용온도범위가 좁아, 특성의 온도의존성이 크다는 등 실용적인 의미에서의 과제가 많아서, 현실적으로는 네마틱(nematic) 액정을 사용하는 0CB모드 액정표시소자가 동화상표시에 적합한 액정표시소자로서 유망해 지고 있다.
이 0CB모드 액정표시소자는 1983년 J. P. Bos에 의해 그 고속성이 보여진 표시방식이고, 그 후, 필름위상판과 결합되므로서 넓은 시야각ㆍ고속응답성이 양립하는 디스플레이인 것이 나타나면서 연구개발이 활발해졌다.
이 모드의 액정표시소자는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 투명전극(2)이 형성되어 있는 유리기판(1)과, 투명전극(7)이 형성되어 있는 유리기판(8)과, 기판(1,8)사이에 배치되는 액정층(4)을 가진다. 전극(2,7)상에는 배향막(3,6)이 형성되고, 이 배향막(3,6)은 액정분자를 평행 또는 동일방향에 배향시키도록 배향처리가 되어 있다. 또한, 기판(1,8)의 외측에는 편향판(10,12)이 직교편광(cross nicol)으로 설치되어 있고, 이 편향판(10,12)과 기판(1,8)사이에는 투과광에 부(負)의 위상차를 공급하는 위상보상판(11,12)이 개재(介在)되어 있다. 이와 같은 구조의 액정셀은 전압인가에 의해 셀 중앙부에 벤드배향 또는 비틀림 배향을 포함한 벤드배향을 유기시키는 것과 저전압구동과 시야각 확대를 위해 위상보상판(11,12)을 설치하는 것을 특징으로 한 것이며, 성능적으로는 중간조표시역에 있어서도 고속응답이 가능함과 동시에 넓은 시야각 특성을 가지고 있다.
그런데, 상기 OCB모드에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 스플레이 배향상태(5a)에서 30V정도의 전압인가에 의해 벤드배향상태(5b)로 하는 초기화 처리를 하고, 그 후, 수 V정도의 전압구동에 의해 액정표시를 행하고 있다. 따라서, OCB모드에서는 초기화 처리가 필요 불가결하다.
그러나, 현상태의 OCB모드의 액정표시소자에서는 수 V정도의 전압인가에 의해 초기화를 하는 경우에 분 단위의 시간이 필요하여 OCB모드의 과제중 하나로 되어 있다. 그 때문에, 수 V정도의 전압인가에 의해 용이하게 벤드배향이 형성되고, 전이속도가 빠른 액정표시소자가 요망되어지고 있다.
또한, 상기 OCB모드의 액정표시소자의 연구개발 과정에서, 액정재료를 선정할 때, 해당 전이시간의 측정이 필요하게 되고, 이 전이시간의 측정에 의해 액정재료의 선정시에 순위부여가 가능해진다. 해당 전이시간은, 종래, 목시(目視)관찰에 의해 전극 면적의 전영역이 스플레이 배향에서 벤드배향으로 되는데 요하는 시간을 측정하여, 그 값을 가지고 정의하고 있었다. 구체적으로 설명하면, 측정용 액정셀의 양 바깥쪽에 각각 편광축방향이 직교하는 편광판을 설치하고, 측정용 액정셀에 전압을 인가하여 편광판을 통해 색변화(흑색ㆍ회색 등의 무채색의 농담의 상태)를 목시관찰하여, 벤드배향에 도달한 것을 인식한 시점까지의 시간에 의해, 전이시간을 정의하고 있었다.
그렇지만, 상기 평가법에서는 인간에 의한 목시관찰에 의거하기 때문에, 전이시간에 개인차가 발생하여, 편차가 있게 된다. 따라서, 재현성(再現性)이 부족하고, 또한 자동계측이 적합하지 않다. 특히, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이에 있어서는, 액정분자의 거의가 서 있는 상태이기 때문에, 직교편광의 하, 색변화가 흑색ㆍ회색 등의 무채색의 농담 상태로 나타나고, 전극 면적의 전 영역이 벤드배향이 되는 시점을 확정하기 어려워서, 보다 일층 평가를 곤란하게 하고 있다.
한편, 참고로 말하면, 상기의 목시 관찰에 의한 평가법을 이용한 경우에 있어서, 배향 전이에 영향을 주는 틸트(tilt)각, 온도 등의 여러 가지 파라미터를 변경하여, 다수의 샘플에 관해서 평가를 하면, 상기 측정의 편차를 전체로서 완화할 수 있다. 그러나, 이와 같은 평가법으로 하면, 샘플수가 많아져 평가를 위한 측정의 공정이 많아짐과 동시에, 평가에 장시간을 요한다는 문제가 발생한다.
본 발명은, 고속응답으로 넓은 시야의 표시성능을 가지는 액정표시소자에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 광학보상 벤드모드 셀(OCB 모드 : Optically self-Compensated Birefringence mode cell)에 관하여, 스플레이-벤드(splay-bent) 전이가 용이한 액정표시소자 및 그 제조방법, 그리고 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이의 용이성을 평가하기 위한 평가법 및 그 평가장치에 관한 것이다.
도 1은, 제1의 형태에 관한 액정표시소자의 스플레이-벤드 전이시간 평가에 이용한 테스트셀의 구성도,
도 2는, 제1의 형태에 관한 액정표시소자의 스플레이-벤드 전이시간 평가에 이용한 테스트셀기판의 러빙(rubbing) 방향을 나타내는 도면,
도 3은, 스플레이 배향에서 벤드배향으로 배향 전이하는 과정을 설명하기위한 도면,
도 4는, 팽창 탄성정수(K11)의 차이에 의한 전압인가시의 액정 디렉터 분포의 차이를 설명하기 위한 도면,
도 5는, 실시형태 1-5 테스트셀에 인가한 전압의 시간 변화를 나타내는 타이밍챠트,
도 6은, 실시형태 1-5에서 사용한 테스트셀(F5)에, 도 5의 타이밍으로 전압을 인가했을때의 각 전압치 전환 후의 용량의 시간 변화를 나타내는 도면,
도 7은, 본 발명의 실시형태 5에서 이용한 테스트셀(F5)에, 도 5와 같은 타이밍으로 전압을 강하시켰을때의 각 전압치 전환 후의 용량의 시간 변화를 나타내는 도면,
도 8은, 본 발명의 실시형태 5에서 이용한 테스트셀(F5)의 용량-전압(C-V) 히스테리시스 특성을 나타내는 도면,
도 9는, 광학보상벤드(OCB)모드셀의 패널구성 및 액정 디렉터의 배열을 설명하기 위한 도면,
도 10은, 제 2의 형태에 관한 액정표시소자의 제 1 실시예~제 3 실시예에 이용한 테스트셀의 단면구성을 개념적으로 나타내는 도면,
도 11은, 본 발명에 관한 액정표시소자의 제 1 실시예의 기판상 배향막으로의 배향처리로서의 러빙 방향 및 모양을 나타내는 도면,
도 12는, 본 발명에 관한 액정표시소자의 제 3 실시예, 제 4 실시예 및 제 1 실시예와의 비교예의 기판상 배향막으로의 러빙 방향을 나타내는 도면,
도 13은, 본 발명에 관한 액정표시소자의 제 1 실시예에서의 액정층의 경계부분(S)의 확대도,
도 14는, 경계부분(S) 부근의 배향상태의 모식도,
도 15는, 본 발명에 관한 액정표시소자의 제 2 실시예의 기판상 배향막에서의 러빙의 방향 및 모양을 개념적으로 나타내는 도면,
도 16은, 본 발명에 관한 액정표시소자의 제 2 실시예의 다른 예(제 2 실시예의 변형예)에서의 러빙의 모양을 설명하기 위한 도면,
도 17은, 도 16의 배향상태의 모식도,
도 18은, 제 4 실시예의 단면구성과 액정의 배열을 개념적으로 나타내는 도면,
도 19는, 제 4 실시예의 기판상 배향막에 형성된 볼록형상 돌기물의 제조 프로세스를 설명하기 위한 도면,
도 20은, 마찬가지로, 도 19에 계속되는 볼록형상 돌기물의 제조 프로세스를 설명하기 위한 도면,
도 21은, 마찬가지로, 도 20에 계속되는 볼록형상 돌기물의 제조 프로세스를 설명하기 위한 도면,
도 22는, 제 5 실시예에 이용한 테스트셀의 구성을 개념적으로 나타내는 도면,
도 23은, 제 5 실시예에 이용한 테스트셀에서의 광학소자의 배치를 설명하기 위한 도면,
도 24는, 제 5 실시예에 이용한 테스트셀의 전압-투과율 특성을 나타내는 도면,
도 25는, 제 5 실시예에 이용한 테스트셀의 시야각 특성을 나타내는 도면,
도 26은, OCB모드형 액정표시소자에서의 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 액정 디렉터의 움직임을 설명하기 위한 개념도,
도 27은, 제 2 실시예에서의 액정 디렉터의 배열의 모양을 개념적으로 나타내는 도면,
도 28은, 제 4 실시예에서의 액정 디렉터의 배열의 모양을 개념적으로 나타내는 도면,
도 29는, 부(負)의 2축성 필름의 하이브리드 배열의 모양을 개념적으로 나타낸 도면,
도 30은, 제 3의 형태의 발명에 관한 실시형태 3-1~3-4에 관한 스플레이-벤드 전이시간 평가법에 이용한 테스트셀의 구성도,
도 31은, 도 30의 테스트셀 기판의 러빙 방향을 나타내는 도면,
도 32는, 실시형태 3-1에 이용한 테스트셀(A,B)에 10V를 인가했을때의 셀용량의 시간 변화를 나타내는 도면,
도 33은, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이의 과정을 설명하기 위한 도면,
도 34는, 실시형태 3-1에 관한 평가장치(230)의 구성을 나타내는 블록도,
도 35는, 테이블(240)의 스토어(store)영역의 모식도이다. 평가장치의 동작을 나타내는 플로우차트,
도 36는, 평가장치(230)에 의한 모드입력시의 판단처리를 나타내는 플로우챠트,
도 37은, 평가장치(230)에 의한 모드 1의 처리를 나타내는 플로우챠트,
도 38은, 평가장치(230)에 의한 모드1의 처리를 나타내는 플로우챠트,
도 39는, 실시형태 2의 테스트셀에 인가한 전압의 시간 변화를 나타내는 타이밍챠트,
도 40은, 실시형태 3-2에 이용한 테스트셀(C)에, 도 39의 타이밍으로 전압을 인가했을 때의 각 전압치 절환후의 용량의 시간 변화를 나타내는 도면,
도 41은, 실시형태 3-2에 이용한 테스트셀(C)에, 도 39와 같은 타이밍으로 전압을 강하시켰을때의 각 전환치 전환후의 용량의 시간 변화를 나타내는 도면,
도 42는, 실시형태 3-2에 이용한 테스트셀(C)의 용량-전압(C-V) 히스테리시스 특성을 나타내는 도면,
도 43은, 실시형태 3-2에 사용한 테스트셀(D)의 용량-전압(C-V) 히스테리시스 특성을 나타내는 도면,
도 44는, 평가장치(230)에 의한 모드 2의 처리를 나타내는 플로우챠트,
도 45는, 평가장치(230)에 의한 모드 3의 처리를 나타내는 플로우챠트,
도 46은, 평가장치(230)에 의한 모드 4의 처리를 나타내는 플로우챠트,
도 47은, 평가장치(230)에 의한 모드 5의 처리를 나타내는 플로우챠트,
도 48은, 평가장치(230)에 의한 모드 6의 처리를 나타내는 플로우챠트,
도 49는, 실시형태 3-4에 관한 평가장치(250)의 구성을 나타내는 블록도,
도 50은, 평가장치(250)에 의한 처리를 나타내는 플로우챠트이다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
[제 1의 형태]
(제 1의 형태의 개요)
우선, 제1의 형태의 개요에 대해 설명한다. 전이속도가 빠른 액정재료를 포함하는 벤드배향모드의 액정표시소자가, 일본공개특허 평8-87013호 공보에 개시되어 있다. 이 종래 예는, 액정재료가 굽힘 탄성정수(K33)와 팽창 탄성정수(K11)와의 비 (K33/K11)가 0.1 이상이고 또한 0.9이하(K11/K33로 나타내면, 10 ≥ K11/K33 ≥ 10/9 으로 된다.)의 액정재료를 이용한 것이다. 이것은 K33을 작게 하여 벤드배향의 전이를 하기 쉽게 하여, 전이속도의 향상을 도모한 것으로 생각된다.
그렇지만, 실제로 본 발명자가 실험한 바에 의하면, Kl1/K33을 상기와 같이 큰 값으로 하면, 도리어 전이속도가 느리게 되는 것을 알 수 있다. 이것은, 액정재료로서는 K11과 K33이 개별적으로 정해지는 것은 아니고, K11이 선정되면 재료계로서는 K33이 연동하여 정해진다. 따라서, K33과 K11을 개별로 생각하여, K33을 작게 하고 한편으론 K11을 크게 하는 것과 같은 액정재료의 선정은 적절하지 않다는 이유에 의한 것이라고 생각된다.
한편, 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이할 때에, 스플레이 배향에서 서서히 벤드배향으로 전이하는 것이 아니고, 전압무인가시의 스플레이 배향에서 전압인가에 의해 스플레이의 정도가 커져, 최대의 스플레이 배향상태로 되고, 이 최대의 스플레이 배향상태에서 벤드배향으로 전이해 간다. 따라서, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이에 관하여, 우선, 상기 최대의 스플레이 배향상태를 달성시키는 것이 전제로서 필요하게 된다. 따라서, 본 발명자는 K11에 착안하여, K11을 작게 하여 최대의 스플레이 배향상태가 단시간에 용이하게 일어나는 것이 필요하다는 생각에 이르렀다. 즉, 액정재료의 선정에 관하여, K11을 우선적으로 선정하는 것이 좋다는 생각에 이르러, K11의 적절한 범위, 또는 K11과 다른 변수의 조합(예를 들면, K33과의 비(K11/K33), 유전율이방성(△ε)과의 비(K11/△ε) 등)의 적절한 범위 등에 관해서, 연구개발한 결과, 본 발명에 이른 것이다.
이하에, 제 1의 형태에 관한 발명의 내용에 관하여, 실시형태에 의거하여 설명한다. 한편, 제 1의 형태는, 스플레이-벤드(스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 의미한다.) 전이시간이 짧은 액정표시소자를 제안하는 것이고, 위상보상판을 구비하고 있다. 다만, 하기의 실시형태에 있어서는 위상보상판을 사용하지 않았지만, 이것은 실험의 편의를 도모하기 위해서이고, 이것에 의해 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
(실시형태 1-1)
실시형태 1-1에 관한 액정표시소자는, 팽창 탄성정수(K11)에 착안하여, 이 K11이 10pN 이하인 액정재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다. 이하에, K11≤10 으로 하는 이유를, 본 발명자의 실험결과에 의거하여 상세히 설명한다. 또한, 실시형태 1에 관한 액정표시소자는, 도 9의 구성을 갖는 OCB모드의 액정표시소자이고, 후술하는 실시형태 2~7에 관한 액정표시소자도 같은 구성을 갖는 OCB모드의 액정표시소자이다.
도 1은 실시형태 1에 관한 액정표시소자의 검토에 이용한 테스트용 액정셀의 구성도이다. 이 액정셀은 전압무인가시에는 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 셀이고, 전압인가에 의해 벤드배향으로 배향 전이가 행해지는 벤드배향모드의 액정셀이다. 상기 액정셀을 이하의 방법으로 제작하였다.
우선, 투명전극(2,7)을 갖는 2장의 유리기판(1,8)상에 닛산화학공업제(日産化學工業製) 배향막도료 SE-7492를 스핀코팅(spin coating)법으로 도포하고, 항온조(恒溫槽)중 180℃, 1시간 경화시켜 배향막(3,6)을 형성한다. 그 후, 레이욘제(rayon製) 러빙포를 이용하여, 배향막(3,6)의 표면에 도 2에 나타내는 방향에 러빙(rubbing) 처리를 행한다. 한편, 도 2에 있어서, 15는 기판(1)측의 러빙 방향, 16은 기판(8)측의 러빙 방향을 나타낸다.
다음으로, 세키수이(積水)화인케미컬(주)제 스페이서(5) 및 스트락트본드 352A(미쯔이(三井)동압화학(주)제 실(seal)수지의 상품명)를 이용하여 기판간격이 5.3㎛로 되도록 접합하여, 공(空)셀(9)을 5개 작성하였다.
다음으로, 액정층(4)을 구성하기 위해, 표 1에 나타내는 액정재료(LC1~LC5)를 진공주입법으로 각 공셀(9)에 각각 주입하여, 테스트셀(A1~A5)을 제작하였다.
다음으로, 각 테스트셀(A1~A5)에 서로의 편광축 방향이 직교하도록 편광판을 접합하여, 7V 구형파의 전압을 인가하면서 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 목시관찰하여, 모든 전극영역이 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이하는데 요하는 시간을 구하여서, 그 결과를 상기 표 1에 나타낸다. 한편, 표 1에는 K11, K33 등의 값도 병기하고 있다.
표 1에 의해, 팽창 탄성정수(K11)가 10pN 이하의 액정재료를 포함하는 액정셀이 고속의 스플레이-벤드 전이를 일으키는 것을 알 수 있다. 이것은 전압인가에 의한 액정표시소자 중의 액정 디렉터 분포가 K11이 작은 쪽이 보다 단시간에서 액정층 중앙의 액정 디렉터가 수직 배향으로 되기 때문이라고 생각된다. 이 점에 관하여 더욱 고찰한다. 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이는, 스플레이 배향에서 서서히 벤드배향으로 전이하는 것이 아니고, 전압무인가시의 스플레이 배향(도 3(a))에서 전압인가에 의해 스플레이의 정도가 커져서, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 스플레이 변형이 최대가 되는 최대 스플레이 배향상태로 되고, 이 최대 스플레이 배향상태에서, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 벤드배향으로 뛰어넘어 전이해 가는 것이 알려져 있다. 따라서, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이에 관하여, 우선, 상기의 최대 스플레이 배향상태를 달성시키는 것이 전제로서 필요하여 진다. 따라서, 본 발명자는 K11에 착안하여, K11을 작게 하여 최대의 스플레이 배향상태가 단시간에 용이하게 일어나는 것이 필요하다는 생각에 이른 것이다. 한편, 후술하는 실시형태에서의 K11/K33, K11ㆍK33, Kll/Δε 등에 관해서도, 벤드배향으로의 전이속도를 빠르게 하기 위해서는, 본질적으로는 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이의 전제로서 K11을 작게할 필요가 있는 생각에 따른 것이다.
도 4는 팽창, 휨, 굽힘에 대한 탄성정수가 각각 K11=4.0pN, K22=7.0pN, K33=15.8pN인 액정재료와 K11=16.0pN, K22=7.0pN, K33=15.8pN인 액정재료에 대하여, 3V의 전압을 인가했을 때의 액정 디렉터의 경사를 계산한 것이다. 한편, 도 4의 세로축은 액정 디렉터의 경사각을 나타내고, 가로축은 실제의 셀갭(cell gap)의 값을 1로 하여 셀의 두께를 규격화한 값을 나타낸다. 이 도 4에 있어서, 예를 들면, 액정 디렉터의 경사가 -50%이상의 영역은, K11=16.0의 경우 50%정도이지만, K11=4.0의 경우 70%정도로 되어 있는 것을 알 수 있다. 이것은 K11이 작은 쪽이 액정분자가 보다 크게 서 있는 것에 기인한다. 따라서, 이 도 4에 의해 이끌어지는 결론은, 상기 추론을 잘 뒷받침하고 있다. 한편, 계산에 있어서, 액정재료의 분자장축방향의 유전율(ε)을 14.1, 분자단축방향의 유전율(ε)을 3.8, 액정층 두께를 6㎛로 하였다. 또한, 기판표면에서의 액정 프리틸트(pre-tilt)각을 5도로 하였다.
이상에서 명백한 바와 같이, 본 실시형태 1에 의하면 스플레이-벤드 전이시간이 짧은 액정표시소자를 제공할 수 있고, 그 실용적 가치는 매우 크다. 한편, 본실시형태에서는 인가전압으로서 7V, 1kHz 구형파를 인가하였지만, 다른 전압치, 파형의 전압을 인가하여도 좋다는 것은 말할 필요도 없다.
(실시형태 1-2)
실시형태 1-2에 관한 액정표시소자는, 팽창 탄성정수(K11)와 굽힘 탄성정수(K33)와의 비(K11/K33)에 착안하여, 이 K11/K33이 1.0이하인 액정재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다. 이하에서, K11/K33 ≤1.0로 하는 이유를 본 발명자의 실험결과에 의거하여 상세히 설명한다.
기판간격이 5.7㎛인 것 이외는 실시형태 1과 같은 구성의 공셀(9)을 5개 작성하여, 표 2에 나타내는 액정재료(LC6~LC10, LC0)를 진공주입법으로 각 공셀(9)에 각각 주입하고, 테스트셀(B1~B5, B0)을 제작하였다.
다음으로, 각 테스트셀(B1~B5, B0)에 서로의 편광축 방향이 직교하도록 편광판을 접합하여, 7V 구형파의 전압을 인가하면서 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 목시관찰하여, 모든 전극영역이 스플레이 배향에서 벤드영역으로 전이하는데 요하는 시간을 구하여, 그 결과를 상기 표 2에 나타낸다. 한편, 표 2에는 K11, K33 등의 값도 병기하고 있다.
표 2에 의해, 팽창 탄성정수(K11)와 굽힘 탄성정수(K33)와의 비(K11/K33)가 1.0 이하의 액정재료를 포함하는 액정표시소자가 고속인 스플레이-벤드전이를 일으키는 것을 알 수 있다. 이것은 이하의 이유에 의한 것으로 생각된다.
즉, 스플레이 배향보다도 벤드배향에서의 변위가 용이하다는 의미에서는, K11/K33은 큰 쪽이 좋다. 왜냐하면, K33이 작은 쪽이 벤드배향으로의 전이가 용이하기 때문이다. 그렇지만, 실제로 본 발명자가 실험한 바에 의하면, K11/K33을 상기와 같이 큰 값으로 하면, 도리어 전이속도가 느리게 되는 것을 알았다.
이것은, 액정재료로서는 K11과 K33이 개별로 정해지는 것이 아니고, K11이 선정되면 재료계로서는 K33이 연동하여 정해진다. 따라서, K33과 K11을 개별로 생각하여, K33을 작게 하고 한편으론 K11을 크게 하는 것 같은 액정재료의 선정은 적절하지 않다는 이유에 의한 것이라고 생각된다.
현실의 액정재료의 선정의 경우는, K11/K33을 크게 하면 K11도 커져버려서 스플레이 변형이 충분하게 되지 않기 때문에, 도리어 스플레이-벤드 전이속도가 느리게 되어 버린다. 따라서, K11을 작게 억제하면서 K11/K33을 크게 하는 것에는 한계가 있고, K11/K33에는 적정한 범위가 존재한다고 생각된다. 이와 같은 이유에 의거하여, 본 발명자가 실험한 결과, 표 2를 얻은 것이다.
이 표 2에 의해, K11/K33이 1.0이하의 액정재료를 포함하는 액정표시소자가 고속인 스플레이-벤드 전이를 일으키는 것을 알 수 있다.
(실시형태 1-3)
실시형태 1-3에 관한 액정표시소자는, 팽창 탄성정수(K11)와 굽힘 탄성정수(K33)와의 곱(K11ㆍK33)에 착안하여, 이 K11ㆍK33가 비교적 작은 값인 액정재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다. 이하에, 그 이유를 본 발명자의 실험결과에 의거하여 상세히 설명한다.
기판간격이 5.5㎛인 것 이외는 실시형태 1과 같은 구성의 공셀(9)을 5개 작성하여, 표 3에 나타낸 액정재료(LC11~LC15)를 진공주입법으로 각 공셀(9)에 각각 주입하여, 테스트셀(C1~C5)을 제작하였다.
각 테스트셀(C1~C5)에 서로의 편광축방향이 직교하도록 편광판을 접합하고, 7V 구형파의 전압을 인가하면서 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 목시관찰하여, 모든 전극영역이 스플레이 배향에서 벤드영역으로 전이하는데 요하는 시간을 구하여, 그 결과를 상기 표 3에 나타낸다. 더욱이, 표 3에는 K11/K33 등의 값도 병기하고 있다.
표 3 및 상기 표 1, 표 2에서, K11ㆍK33이 작은 값의 액정재료를 포함하는 액정표시소자가 고속인 스플레이-벤드 전이를 일으키는 것을 알 수 있다. 이것은, 상기한 바와 같이 스플레이 변형의 관점에서 K11을 작게 하는 편이 벤드배향으로의 전이가 용이하고, 또한, K33을 작게 하는 쪽이 벤드 변형이 용이하다. 따라서, 각각의 곱 K11ㆍK33도 작은 쪽이 벤드배향으로의 전이가 용이하기 때문이다.
(실시형태 1-4)
실시형태 1-4에서는, 팽창 탄성정수(K11)와 유전율이방성(Δε)의 비(K11/Δε)에 착안하여, 이 K11/Δε이 1.0pN이하인 액정재료를 포함하는 액정표시소자를 선정하는 것을 특징으로 하는 것이다. 이하에, K11/Δε≤1.0로 하는 이유를, 본 발명자의 실험결과에 의거하여 상세히 설명한다.
기판간격이 6.0㎛인 것 이외는 실시형태 1과 같은 구성의 공셀(9)을 5개 작성하고, 표 4에 나타내는 액정재료(LC16~LC20)를 진공주입법으로 각 공셀(9)에 각각 주입하여 테스트셀(D1~D5)을 제작하였다.
다음으로, 각 테스트셀(D1~D5)에 서로의 편광축방향이 직교하도록 편광판을 접합하여, 7V 구형파의 전압을 인가하면서 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 목시관찰하여, 모든 전극영역이 스플레이 배향에서 벤드영역으로 전이하는데 요하는 시간을 구하여, 그 결과를 상기 표 4에 나타낸다.
표 4에 의해, K11/Δε이 1.0pN 이하의 액정재료가 고속인 스플레이-벤드 전이를 일으키는 것을 알 수 있다. 이것은, 유전율이방성(Δε)을 크게 하면, 액정분자가 크게 변위하는 것 및 상기와 같이 K11을 작게 하는 것이 스플레이-벤드 전이를 용이하게 시키는 것이기 때문에, K11/Δε을 작게 하는 것이 바람직하기 때문이다.
또한, 본 발명자는 이하의 실험도 행하였다. 기판간격이 6.5㎛인 것 이외는 실시예 1과 같은 구성의 액정셀을 5개 작성하여, 표 5에 나타낸 액정(LC21~LC25)을 진공주입법으로 주입하여, 테스트셀(E1~E5)로 하였다.
그 후, 셀에 20V 구형파를 2분 인가하여 완전히 벤드배향으로 한 후,
20mV로 전압을 강하시켜, 전극부 전면이 스플레이 배향으로 되는데 요하는 시간을 측정한 바, 표 5에 나타내는 바와 같이, 각각 127초, 84초, 45초, 33초 및 25초이었다. 한편, 셀(E1~E5)에 7V를 인가하여 스플레이 배향에서 벤드배향으로 요하는 시간을 목시관찰에 의해 별도 측정한 결과로서는 각각 1초, 2초, 5초, 18초, 33초이었다.
스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이가 용이(고속)한 계에서는, 양자의 에너지차가 작기 때문에, 반대로 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이는 느리게 된다.
본 실시예에서 명백한 바와 같이, 벤드배향에서 스플레이 배향으로 전이하는데 요하는 시간이 45초이상의 액정재료가 고속인 스플레이-벤드 전이를 나타낸다.
(실시형태 1-5)
실시형태 1-5에 관한 액정표시소자는, 용량-전압(C-V) 특성의 히스테리시스의 크기(S)에 착안하고, 이 히스테리시스의 크기(S)가 1.0×104V/m이하인 액정재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다. 한편, 종래는 일반적으로는 벤드배향모드의 액정표시소자에서는 히스테리시스가 존재하지 않는다고 생각되고 있었다. 그러나, 본 발명자가 벤드배향모드의 액정표시소자의 개발실험중에 있어서, 히스테리시스가 존재하고 있는 것을 발견하였다. 그래서, 이러한 히스테리시스의 크기(S)에 착안하여 예의연구한 결과, 벤드배향으로의 전이가 빠른 액정표시소자를 얻는 것에 이른 것이다. 이하에, S≤1.0×104로 하는 이유를 본 발명자의 실험결과에 의거하여 상세히 설명한다.
기판간격이 9.5㎛인 것 이외는 실시형태 1과 같은 구성의 공셀(9)을 5개 작성하여, 표 6에 나타내는 액정재료(LC26~LC30)를 진공주입법으로 각 공셀(9)에 각각 주입하여, 테스트셀(F1~F5)을 제작하였다.
다음으로, 각 테스트셀(F1~F5)에 대하여, 도 5에 나타내는 바와 같이 계단모양으로 인가전압을 상승시켜, 각 설정전압에 대한 셀용량의 시간 변화를 측정하였다. 한편, 셀용량의 측정은 정밀 LCR 미터(휴렛 패커드사제 HP-4284A)를 이용하여 행하고, 인가전압 파형은 정현파 1kHz이었다.
또한, 전압을 강하시켜, 셀용량의 시간 변화를 측정하였다. 한편, 전압을 강하시키는 경우에는, 일단 30V(확실하게 벤드배향으로 전이하는 전압치)를 인가하여, 벤드배향을 목시로 확인하고나서, 도 5의 비율로 전압을 계단모양으로 강하시켰다. 한편, 전압을 강하시키는 경우에는, 일단 30V를 인가하여 벤드배향을 목시로 확인하고나서 도 5의 비율로 전압을 계단모양으로 강하시켰다. 각 설정전압에 대한 셀(F5)의 용량의 시간 변화는 도 6 및 도 7에 나타낸다.
다음으로, 각 설정전압치에서의 용량을 전압인가후 595초~600초 사이의 평균용량으로 정의하고, 용량-전압(C-V) 특성을 구하였다. 이와 같은 용량-전압(C-V) 특성을 그래프화한 것이 도 8에 나타나 있다. 여기서, 595초~600초로 한 것은 특정 설정전압치(도 6중의 2.6V, 2.7V)를 제외하고, 전압인가후에 완전히 용량변화가 완료하고 있어서 용량이 안정한 시간으로서, 예를 들면 595초~600초를 선택한 것이다. 한편, 특정 설정전압치의 경우에, 용량이 증가하고 있는 것은 최대 스플레이 배향에서 벤드배향으로 뛰어넘어, 이른바 배향의 완화가 생기고 있기 때문이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 전압강하시에 있어서도, 595초~600초의 평균 용량치로 한 것은 상기 전압상승시에서의 이유와 같다. 단, 도 7에 있어서, 용량이 감소하는 특정 설정전압치(도 7중의 1.8V, 1.6V)의 경우에, 용량이 감소하고 있는 것은, 벤드배향에서 최대 스플레이 배향으로 뛰어 넘어, 이른바 배향의 완화가 생기고 있기 때문이다. 한편, 특정 설정전압치는, 전압상승시에 있어서는 도 8의 히스테리시스의 상한 부근의 전압치에 상당하고, 전압강하때에 있어서는 도 8의 히스테리시스의 하한 부근의 전압치에 상당한다. 이것은 스플레이 배향과 벤드배향과의 사이에는 에너지차가 있다는 것을 의미한다.
여기서, 도 8에 있어서의 C-V 히스테리시스 곡선으로 둘러싸이는 영역의 넓이는 스플레이 배향의 에너지와 벤드배향의 에너지와의 차에 대응하고 있고, 스플레이-벤드 전이의 용이성에 대응하고 있다. 이것은, 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이의 경우, 본래적으로는 전압을 0V로 하면 자동적으로 전이한다. 이것은, 배향에너지의 관점으로 보아, 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이는 전압을 0V로 하면, 급격히 전이가 발생하는 것으로 생각되고, 도 8에 있어서, 라인(L2)은 급격히 저하하고 있는 것을 할 수 있다. 따라서, 스플레이 배향과 벤드배향 사이에서의 전이는 라인(L2)이 이상(理想)이다. 따라서, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 나타내는 라인(L1)은 본래적으로는 라인(L2)과 같아지도록 해야 한다. 그렇지만, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이에 요하는 에너지와 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이에 요하는 에너지에 차가 있기 때문에, 라인(L1)은 서서히 상승한다. 따라서, 라인(L1)이 라인(L2)에 가까운 쪽이, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이가 용이하다고 생각된다.
여기서, 이 영역의 넓이(S)를 이하의 식 1로 정의하여 넓이(S)를 산출하였다.
한편, a는 히스테리시스가 인지되는 전압하한[V]을, b는 히스테리시스가 인지되는 전압상한[V]을 나타내고, CBS는 벤드로부터 스플레이로의 변화시의 셀용량[pF], CSB는 스플레이로부터 벤드로의 변화시의 셀용량[pF]을 나타내고 있다. 또한, Cmax, Cmin은 각각 셀의 최대용량[pF], 최소용량[pF]을 나타내며, L은 액정층 두께[m]를 나타내고 있다.
다른 테스트셀에 대해서도, 측정한 C-V 특성으로 S값을 구하였다. 상기 산출결과를 상기 표 6에 나타낸다.
한편, 이것들의 셀에 관해서, 7V 구형파를 인가했을 때의 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이에 요하는 시간을 목시관찰한 결과를 상기 표 6에 병기한다.
표 6에서 명백한 바와 같이, S≤1.0×104V/m의 액정재료가 고속인 스플레이-벤드 전이를 나타낸다.
본 실시형태 1-5에서의 S값은, (배향막의 앵커링(anchoring)에너지 A/탄성정수K)의 함수이고, 액정재료의 프리틸트(pre-tilt)각에 의해서도 변화한다. 특히 프리틸트각을 크게 하면 S값은 작게 되어, 스플레이-벤드 전이가 용이하게 된다.
(실시형태1-6)
실시형태 1-6에서는, 액정재료가 피리미딘계 액정, 디옥산계 액정 및 비페닐계로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 한종의 액정계를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다. 이하에, 재료를 특정한 이유를 본 발명자의 실험결과에 의거하여 상세히 설명한다.
기판간격이 5.5㎛인 것 이외는 실시형태 1-1과 같은 구성의 공셀(9)을 3개 작성하여, 표 7에 나타내는 액정재료(LC31~LC33)를 진공주입법으로 각 공셀(9)에 각각 주입하여, 테스트셀(G1~G3)을 제작하였다. 또한, 표 7에 나타내는 액정재료(LC40)를 진공주입법으로 공셀(9)에 주입하여, 테스트셀(J)을 제작하였다.
실시형태 1-6에서 사용한 각 액정조성물은, 액정구조에 의한 스플레이-벤드 전이의 용이성을 평가하기 위해서, 여러 가지를 액정골격이 동일한 동족열(同族列) 액정으로 구성한 것이다.
다음으로, 각 테스트셀(G1~G3, J)에 서로의 편광축방향이 직교하도록 편광판을 접합하여, 7V 구형파의 전압을 인가하면서 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 목시관찰하여, 모든 전극영역이 스플레이 배향에서 벤드 영역으로 전이하는데 요하는 시간을 구하여, 그 결과를 상기 표 7에 나타낸다.
표 7에서 명백한 바와 같이, 디옥산계 액정이나 비페닐계 액정 및 피리미딘계 액정은 고속인 전이를 나타내는 것을 알 수 있다. 이것은, 이들 액정의 팽창 탄성정수(K11)가 페닐시클로헥산계 액정에 비교하여, 상대적으로 작은 것에 의한 것이라고 생가된다. 이것은 기타 에탄계 액정 등에도 적용된다.
통상의 액정조성물은 액정온도범위, 굴절율 이방성, 및 유전율이방성 등의 조정을 위해서, 수 종~20종의 액정화합물의 혼합물로 구성되지만, 본 실시형태의 결과에 의해 피리미딘계 액정이나 디옥산계 액정 혹는 비페닐계 액정을 포함하는 액정조성물이 고속인 스플레이-벤드 전이를 나타내는 것은 분명하다.
일반적으로, 이종골격(異種骨格)의 액정분자의 혼합에 의해 액정조성물의 탄성정수는 각 액정분자의 탄성정수의 가성성(加成性)으로 계산되는 값보다도 작은 값이 되기 때문에, 피리미딘계 액정, 비페닐계 액정 또는 디옥산계 액정의 첨가는 매우 유효하다.
(실시형태 1-7)
실시형태 1-7에 관한 액정표시소자는, 프리틸트각에 착안하여, 적어도 한쪽의 기판표면에서의 프리틸트각이 2도이상인 것을 특징으로 하는 것이다. 이하에, 프리틸트각이 2도 이상으로 하는 이유를 본 발명자의 실험결과에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1에 나타내는 테스트셀을 이하의 방법으로 제작하였다. 투명전극(2,7)을 갖는 2장의 유리기판(1,8)상에 JSR제 배향막도료(JALS-246)를 스핀코팅법으로 도포하고, 항온조(恒溫槽)중 150℃, 1시간 경화시켜 배향막(3,6)을 형성한다. 그 후, 레이욘제 러빙포를 이용하여 도 2에 나타내는 방향으로 러빙처리를 행하고, 세키수이화인케이컬(주)제 스페이서(5) 및 스트락트본드 352A(미쯔이동압화학(주)제 실수지의 상품명)를 이용하여, 기판간격이 5.8㎛로 되도록 접합시켜, 공셀(9)을 5개 작성하였다.
이 때, 러빙강도를 변화시켜, 각각의 액정 프리틸트각이 다르도록 하였다.
다음으로, 표 8에 나타내는 액정재료(LC34)를 진공주입법으로 각 공셀(9)에 각각 주입하여, 테스트셀(H1~H5)로 하였다.
다음으로, 각 테스트셀(H1~H5)에 서로의 편광축방향이 직교하도록 편광판을 접합하여, 7V 구형파의 전압을 인가하면서 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 목시관찰하여, 모든 전극영역이 스플레이 배향에서 벤드 영역으로 전이하는데 요하는 시간을 구하여, 이 결과를 표 9에 나타낸다. 한편, 별도 측정한 액정 프리틸트각도 더불어 표 9에 기록한다.
표 9에 의해, 고속인 스플레이-벤드 전이를 일으키게 하기 위해서는 프리틸트각으로서 2도이상이 바람직한 것을 알 수 있다. 이것은, 프리틸트각이 크면, 전압인가에 의한 스플레이 배향의 변위가 크고, 그 때문에, 스플레이-벤드 전이가 용이하게 일어나기 때문이다. 한편, 프리틸트각을 크게 함으로써, 구동전압을 저감할 수 있고, 더구나, 초기화 전압을 저감할 수 있다는 효과도 있다.
한편, 참고로 말하자면, 지나치게 높은 프리틸트각은 프리틸트각의 안정성이나 전압-투과율 특성의 안정성에 염려가 생기기 때문에, 적절한 프리틸트각을 설정할 필요가 있다. 따라서, 프리틸트각의 안정성 등을 고려하면, 프리틸트각은 2도이상, 6도이하로 하는것이 바람직하다.
(기타사항)
본 발명은 상기 실시형태 1-1 ~ 실시형태 1-7에 한정되는 것이 아니고, 실시형태 1-1 ~ 실시형태 1-7을 임의로 조합하도록 하여도 좋다.
또한, 본 발명에 관한 액정표시소자에 있어서는, 부(負)의 위상보상판이어도, 정(正)의 보상위상판이어도 좋다. 단, 표시특성의 점에서 보면 부의 위상보상판 쪽이 바람직하다.
또한, 위상보상판은, 한 쌍의 기판의 외측에 각각 설치되어 있어도 좋고, 또한, 한쪽의 기판의 외측에만 설치되어 있어도 좋다.
[제 2의 형태]
이하, 도면을 참조하여, 제 2의 형태에 관한 발명에 관해서 설명한다.
상기 제 1의 형태에 있어서도 기술하였듯이, OCB모드의 액정표시소자는, 초기화전압을 가하면, 이하에 나타내는 바와 같이 액정표시소자내 액정의 디렉터 분포가 과정을 지나서 스플레이 배향에서 벤드배향으로 변화한다.
도 26은, 대표적인 OCB모드형 액정표시소자에 전압을 0 →V1 →V2 →V3 →V4 →V5(0 〈 Vl 〈 V2 〈 V3 〈 V4 〈 V5)로 순차 증가시켜 가하여 갈 때, 액정층내의 액정 디렉터의 움직임의 인가전압에 따른 차이를 모식적으로(대략의 경향으로서) 나타낸 것이다.
또한, 이 경우, 좌우(본 도면에서의 좌우. 따라서 사용상태로서는 겉과 속 등) 양 배향막 계면에서의 액정 프리틸트각(전압무인가시의 액정 프리틸트각)의 초기치는 동일하게 설정하고 있다.
이하, 본 도면을 바탕으로, 이 배향의 변화의 내용을 설명한다.
도 26(a)는 전압무인가시의 액정의 배향상태(스플레이 배향)를 나타내고 있다. 이 경우에는 당연히 셀 중앙의 액정 디렉터는 기판에 수평이다.
도 26(a)에서 도 26(g)에 있어서, ▼ 표시는 액정 디렉터가 배향막(기판)에 수평인 액정층 두께방향의 위치를 나타내고 있다.
여기서, (a)상태의 액정표시소자에 문턱치 이상의 전압(V1)을 인가하면, 움직임을 구속하는 배향막에서 이탈해 있기 때문에 제일 움직이기 쉬운 셀중앙의 액정분자가 최초에 (b)에 나타낸 것과 같이 기울고, 그에 따른 한쪽(도면에서는 좌측)의 배향막 계면에서의 액정 프리틸트각은 증대하고, 다른 쪽(도면에서는 우측)의 배향막 계면에서의 액정 프리틸트각은 감소한다. 그리고, 이 때, 기판에 수평인 액정 디렉터가 존재하는 위치는 저(低)프리틸트측의 배향막 계면에 접근한다.
(c) 및 (d)는, 더욱 전압이 가해진(높아진) 경우이고, 도면의 좌측의 고(高)프리틸트 배향막(3) 계면에서의 프리틸트각은 더욱 커져 있고, 도면의 우측의 저프리틸트 배향막(4) 계면에서의 프리틸트각은 더욱 작아져 있다. 더욱 전압을 올린 (d)에 있어서는, 기판에 수평인 디렉터 방향을 갖는 액정분자는 거의 저프리틸트 배향막 계면 근방에 존재하는 것으로 되고 있다.
(e)는, 전압(V4)의 인가에 의한 벤드 전이 직전의 배향상태를 나타내고, (f)는 전압(V5)인가에 의해 벤드배향으로 된 시점에서의 배향상태를 나타내고 있다. (e)에 있어서도 배향막에 평행한 디렉터 방향을 갖는 액정분자는 존재하지만, (f)에 있어서는 배향막에 평행한 디렉터 방향을 갖는 액정분자는 존재하지 않는다.
일단 (f)의 배향상태로 된 액정표시소자는, (g)에 나타나는 배향상태(정상상태)로 빠르게 이행한다.
이상의 전이 메카니즘에서 빠른 스플레이-벤드 전이가 행해지기 위해서는, 액정층 중앙부근에서 액정 디렉터 방향이 배향막(기판)에 수직(직교)으로 되어 있는 것과, 한쪽의 배향막 계면에서의 프리틸트각이 작게 되어 있는 것이 중요하다는 것을 알 수 있다. 반대로 말하면, 이와 같이 함으로써 빠른 스플레이-벤드 전이가 행해지게 된다.
즉, 이 때문에, 본 발명은 이 스플레이-벤드 전이를 빠르게 일으키도록 하기 위해, 액정층 중앙부근에서의 액정 디렉터 방향이나 배향막 계면에서의 프리틸트각을 최적으로 해야하는 여러 가지의 수단을 강구하고 있는 것이다.
이하, 제 2의 형태에 관한 발명을 실시예에 의거하여 설명한다.
(제 1 실시예)
도 10은, 본 발명에 관한 액정표시소자의 제 1 실시예의 단면구성을 개념적으로 나타낸 것이고, 스플레이-벤드 전이시간의 실험에 사용한 테스트셀이다.
본 실시예의 액정표시소자의 제작(제조)이지만, 우선 투명전극(102,107)을 갖는 2장의 유리기판(101,108)상에 닛산화학공업제 배향막도료 SE-7492를 스핀코팅법으로 도포하여, 180℃의 항온조(恒溫槽)속에서 1시간 경화시켜 배향막(103,106)을 형성하였다.
그 후, 레이욘제 러빙포를 사용하여 각 화소마다 도 11(a)에 나타내는 방향으로 러빙처리를 행하고, 세키수이화인케미컬(주)제 스페이서 및 스트락트본드 352A(미쯔이동압화학(주)제 실수지의 상품명)을 이용하여 기판간격이 6.5㎛로 되도록 접합하여, 본 실시예의 액정셀(이하, 이 액정셀을 액정셀A라고 한다)을 작성하였다.
이 때, 도 11에 나타내는 도 10에서의 위쪽의 배향막(103)의 러빙처리는, 도 11(a)의 위쪽에 나타내는 것 같이, 각 화소와도 전면 동일하게 하였다. 한편, 아래쪽의 배향막(106)의 러빙처리는, 일단 위쪽의 배향막측과 동일 방향으로 러빙처리를 한 후, 마스크러빙의 수법을 이용하여 도 11(a)의 아래쪽에 나타내는 것 같이 우단(右端)만 부분적으로 역방향으로 행하였다.
마찬가지로, 본 실시예의 변형예(응용예)로서 도 11(b) 및 도 11(c)의 각 아래쪽에 나타내는 것 같이, 역방향 러빙영역의 형상, 배치가 각 위쪽과 다른 액정셀을 제작하였다. 이들을 각각 액정셀 B, 액정셀 C로 한다.
다음으로, 액정(MJ96435)을 진공주입법으로 상기 액정셀 A, B, C 내에 주입하여, 테스트셀 A, B, C로 하였다. 한편, 도 10에 있어서, 105는 액정층, 104는 스페이서를 나타내고 있다.
끝으로, 각 테스트셀에 그 편광축이 배향막의 러빙처리 방향과 45도의 각도를 하고, 또한, 서로의 편광축 방향이 직교하도록 편광판을 상하로부터 접합하고(전술의「차세대 액정디스플레이 기술」의 도 1, 2에도 기재되어 있는 주지기술이고, 또한 번잡해지는 등의 이유로, 도 10과 도 12에서는 나타내고 있지 않다.), 전압을 인가하면서 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 관찰하였다.
(비교예)
비교예로서, 앞의 제 1 실시예와 같은 구조 및 제조방법이기는 하지만, 도 12에 나타내는 바와 같이 상하의 배향막 모두들 역방향 러빙영역을 전혀 갖지 않는다는 점이 다른 액정셀을 제작하였다. 즉, 종래 기술의 스플레이 배향 액정셀을 제작하고, 더욱이 상술의 액정(MJ96435)을 봉입하여 테스트셀을 제작하였다. 이 테스트셀을 R로 한다.
이 테스트셀(R)에 7V 구형파를 인가할 때에, 모든 전극영역이 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이하는데 요하는 시간을 관찰하였다.
표 10에 실시예의 각 테스트셀 및 비교예에 7V 구형파를 인가했을 때에, 모든 전극영역이 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이하는데 요하는 시간을 나타낸다.
본 표에서 명백한 바와 같이, 비교예는 42초인데 본 발명에 관한 액정표시소자의 실시예 1 및그 변형예 A, B, C는 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이가 각 5, 4, 7초로 빠르다.
이 이유이지만, 도 2의 (a), (b) 및 (c)의 어느 경우에 있어서도, 아래쪽의 배향막측의 2개의 러빙영역의 경계부분에서는, 액정 디렉터가 테스트셀 기판면 그리고 배향막면에 수평이 되는 부분이 존재하기 때문에, 초기단계에서 도 26의 (e)나 (f)에서의 저프리틸트 배향막 계면이 미리 형성되어 있는데 있다.
도 13을 참조하여 더욱 고찰한다. 도 13은 도 11(a)의 상이한 방향의 2개의 러빙영역의 경계부분의 확대도이다. 도 13에 있어서, 참조부호 S는 경계부분을 나타낸다. 이 경계부분(S)의 좌우 양측의 액정층 영역의 배향상태을 고찰하면, 경계부분(S)의 좌측 액정층 영역에서는 배향막(103)과 배향막(106)의 러빙방향이 동일하기 때문에, 스플레이 배향상태로 되어 있다. 한편, 경계부분(S)의 좌측 액정층 영역에서는 배향막(103)과 배향막(106)의 러빙방향이 반대이기 때문에, 호모지니어스 배향상태로 되어 있다. 따라서, 이러한 경계부분(S)은 스플레이 배향영역(S1)과 호모지니어스 배향영역(S2)의 사이에 놓인 영역(60P)이다. 이 경우, 경계부분(S)의 배향막(106)의 계면 근방에는 액정 디렉터가 기판에 평행해지는 부분이 존재한다고 생각된다. 왜냐하면, 액정이 연속체인 것을 고려하면, 배향막(106)의 계면 근방에 있어서 프리틸트각이 정의 영역과 부의 영역의 사이에 놓인 경계부분(S)에서는 반드시 액정 디렉터가 기판에 평행해지는 부분이 존재한다고 생각되기 때문이다. 그리고, 배향막(106)의 계면 근방에 액정 디렉터가 기판에 평행해지는 부분이 존재하는 것으로부터, 경계부분(S)에서의 배향막(106) 계면에서는 프리틸트각이 작게 되어 있다. 따라서, 초기단계에서 도 18의 (e)나 (f)에서의 저프리틸트 배향막 계면이 미리 형성되어 있게 된다. 이 때문에, 경계부분(S)에서, 스플레이로부터 벤드로 전이하는 핵의 발생이 용이하게 되고, 이 결과, 스플레이 배향에서 벤드배향으로 용이하게 전이하게 된다.
또한, 본 실시예의 액정층의 배향상태에 관해서 착안하면, 도 14에 나타내는 바와 같이 스플레이 배향영역(S1)과 호모지니어스 배향역역(S2)의 사이에 경계부분(S)이 개재하고 있는 구성으로 되어 있다. 따라서, 액정층에 관해서 도 5에 나타내는 구성의 배향상태가 얻어지면, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 용이하게 할 수가 있는 것으로 생각된다. 그리고, 이러한 배향상태의 액정층을 구성하기 위해서, 본 실시예에서는 배향막(106)의 러빙처리로서 배향막(103)과 동일방향의 러빙처리와 역방향의 러빙처리를 한 것이다.
이렇게 하여, 본 실시예에서는 액정 디렉터의 변위가 매우 스무스하게 진행하기 때문에, 고속인 스플레이-벤드 전이를 실현할 수 있다(또, 여기에 중요한 것은 액정 디렉터가 테스트셀의 배향막 면에 수평이라는 것 보다도, 결과로서 그 근방에 간신히 기울어진 액정 디렉터가 존재한는 것이다.).
또한, 여기에서, 배향막 표면에서의 액정 디렉터가 배향막면에 완전히 평행한 영역에서는 벤드배향이 빠르게는 형성되지 않기 때문에, 표시영역 단부 또는 표시영역 밖, 예를 들면 블랙매트릭스부에 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에서는 액정 프리틸트각의 크기를 상하 배향막(기판)측에서 거의 동일하게 되도록 하였지만, 뒤의 실시예에 나타내는 바와 같이 상하 배향막면에서의 액정 프리틸트각이 다르도록 하고 있어도 좋은 것은 물론이다.
(제 2 실시예)
본 실시예의 액정표시소자의 스플레이-벤드 전이시간의 실험에 이용한 테스트셀은, 그 기계적 부분의 구성, 구조는 도 10에 나타내는 앞의 실시예와 동일하다.
다음으로, 셀의 제작이지만, 투명전극(102, 107)을 액정측면에 가지는(부착시킨) 2장의 유리기판(101, 108)상에 JSR주식회사제 배향막도료 AL-0656을 스핀코팅법으로 도포하고, 더욱이 180℃의 항온조내에서 1시간 경화시켜 배향막(103, 106)을 형성하였다.
그 다음, 도 16에 나타내는 바와 같이, 각 화소표면을 2개의 부분(영역)으로 분할하고, 각 부분은 서로 마주 향하는 방향으로 레이욘제 러빙포를 사용하여 러빙처리를 행하였다.
그런 후, 세키수이화인케미컬(주)제 스페이서(5) 및 스트럭트본드 352A(미쯔이동압화학(주)제 실수지의 상품명)을 이용하여 기판간격이 8.5㎛로 되도록 접합하여, 액정셀(이하, 이 액정셀을 이하 액정셀 D로 한다)을 제작하였다.
또한 이 때, 도면에 나타내는 것과 같이, 양 기판상의 배향막의 러빙방향이 180도 다른 2개의 영역의 분할은 상하 모두 바로 액정표시소자의 한복판으로 하였다.
다음으로, 액정(MJ96435)을 진공주입법으로 이 액정셀(D)내에 주입하여 테스트셀(D)로 하였다.
테스트셀(D)에 7V 구형파를 인가했을 때의 모든 전극영역이 스플레이 배향에서 벤드 영역으로 전이하는데 요하는 시간은 5초이고, 매우 고속인 스플레이-벤드 전이가 확인되었다.
본 실시예에 있어서는, 테스트셀(D)의 2개의 배향분할영역의 경계부분 근방에서는 액정 디렉터가 테스트셀 기판면에 수평으로 되는 부분이 존재하기 때문에, 초기단계부터 도 26(e)나 (f)에 나타내는 저프리틸트 배향막 계면이 형성되어 있게 된다. 그 때문에, 액정 디렉터의 변위가 매우 순조롭게 진행하기 때문에, 고속인 스플레이一벤드 전이가 실현된다고 생가된다.
또한, 배향분할영역의 형성에 대하여는, 대향하는 2개의 기판상 배향막의 러빙처리의 분할위치를 상하로 다르게 하더라도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 이 때, 소자중에는 2개의 스플레이 배향영역과 그들 영역의 사이에 놓인 호모지니어스 배향(평행 배향)영역이 형성되게 된다. 그리고, 이 때의 액정표시소자내의 액정 디렉터의 분포를 도 16에 나타낸다.
이 경우, 한쪽의 배향막 표면근방의 영역 및 다른쪽의 배향막 표면근방의 영역에서는, 액정 디렉터가 기판면에 대하여 수평으로 되어 있고, 전이시간 5초라는 고속인 스플레이-벤드 전이가 확인되었다.
이 액정 디렉터가 기판면에 대하여 수평으로 되어 있는 모양을 도 27에 개념적으로 나타낸다.
도 17를 참조하여 더욱 상세하게 기술하면, 본 실시예 2의 액정층에 있어서는, 스플레이 배향영역(S1)과 호모지니어스 배향영역(S2) 사이에 경계부분(S)이 존재하는 배향상태가 기판에 평행방향으로 2층 형성되어 있다. 따라서, 도 14의 구성이 2개 존재하고 있게 된다. 그 때문에, 각 경계부분(S)에서, 각각 스플레이로부터 벤드로 전이하는 핵이 발생하게 되어, 실시예 1에 비하여 더욱 고속전이가 가능한 액정표시소자를 얻는 것이 가능해 진다.
(제 3 실시예)
본 발명에 관한 액정표시소자의 스플레이-벤드 전이시간의 측정에 사용한 제 3 실시예의 테스트셀의 기계적 부분의 구성, 구조는, 도 10에 나타내는 것과 같다. 다음으로, 셀의 제작이지만, 우선 투명전극(102,107)을 갖는 2장의 유리기판(101,108)상에 닛산화학공업제 배향막도료 SE-7492를 스핀코팅법으로 도포하여, 180℃의 항온조내에서 1시간에 걸쳐 경화시킴으로써 배향막을 형성하였다. 그 다음, 레이욘제 러빙포를 이용하여 도 12에 나타내는 바와 같이 상하의 배향막 모두 전면(全面) 같은 방향으로 러빙처리를 행하였다.
단, 위쪽의 배향막(103)의 러빙처리는 상대적으로 러빙밀도를 내려 액정 프리틸트각이 8도가 되도록 하고, 아래쪽의 배향막(106)의 러빙처리는 반대로 상대적으로 밀도를 올려 액정 프리틸트각이 2도로 되도록 하였다.
또한, 러빙처리의 밀도와 프리틸트각의 관계이지만, 이것은 배향막이나 액정이 구체적인 재질, 기타 막의 형성순서나 열처리 등에 따라서 최적의 압력, 속도, 로울러 지름, 순서, 러빙재 등이 채용되는 것은 물론이다.
단, 이 최적의 내용을 개개의 순서에 따라서 구하는 것은 특히 곤란한 것이 아니고, 또한 각종 파라미터나 러빙밀도나 강도의 정량화는, 예를 들면 전술의 「액정디스플레이의 최선단」의「8」,「10.11」,「10.12」등으로 중요 골자만 취합한 것이지만 기재되어 있는 주지기술이기도 하다. 이 때문에, 이 내용에 관한 설명은 생략한다.
그 다음, 세키수이화인케미컬(주)제 스페이서 및 스트락트본드 352A(미쯔이동압화학(주)제 실수지의 상품명)을 이용하여 기판간격이 8.5㎛가 되도록 접합하여, 액정셀을 제작하였다. 이 액정셀을 액정셀 E로 한다.
더욱이, 액정(MJ96435)을 진공주입법으로 액정셀(E)에 주입하였다.
그 다음, 각 테스트셀로서의 액정셀(E)에, 그 편광축이 배향막의 러빙처리방향과 45도의 각도를 되게 하고, 또한, 서로의 편광축방향이 직교하도록 편광판을 접합하여, 전압을 인가하면서 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 관찰하였다.
테스트셀(E)에 7V 구형파를 인가했을 때에, 모든 전극영역이 스플레이 배향에서 벤드 영역으로 전이하는데 요하는 시간은 3초이고, 매우 고속이었다.
본 실시예에서의 액정표시소자의 스플레이 배향은, 그 프리틸트각이 상하 기판에서 비대칭으로 되어있기 때문에, 가장 움직임이 쉬운 액정층 중앙에서의 액정 디렉터 방향은 배향막 면에 대하여 기울어져 배향하고 있게 된다. 따라서, 전압인가에 의한 액정 디렉터 분포의 변위의 방향이 인가전에 이미 정해져 있고, 이 때문에 전압인가와 동시에 빠르게 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 변위가 진행하는 것으로 생각된다.
더욱이, 이 때, 한쪽의 배향막 계면에서의 프리틸트각이 다른쪽의 배향막면에서 그것보다도 작고, 계면에서의 액정 디렉터가 기판면에 수평이 되기 쉬운 것도 벤드 전이를 가속하는 요인의 하나로 되고 있는 것으로 생가된다.
그리고, 특히, 저프리틸트각측 배향막 계면에서의 프리틸트각은 고프리틸트각측 배향막 계면에서의 프리틸트각과의 차가 3도이상인 때에 그 효과가 인지되었다. 또한, 저프리틸트각측 배향막 계면에서의 프리틸트각으로서는 3도이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 2도이하인 것이 관측의 결과 확인되었다.
(제 4 실시예)
도 18은, 본 발명에 관한 액정표시소자의 제 4 실시예의 단면구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
본 도면에 있어서, 613은 아래쪽 배향막에 돌출하여 형성된 볼록형상물이다.
이하, 도 19~도 21을 이용하여 이 볼록형상물의 제조프로세스를 설명한다.
그런데, 이 볼록형상물의 제작이지만, 우선 투명전극을 갖는 유리기판상에 JSR주식회사제 PC계 레지스트재료를 도포하여 두께 1㎛의 레지스트박막을 형성한다.
다음으로, 레지스트박막에 구(矩)형상의 패턴의 개구부를 설치한 포토마스크를 통해서, 평행광 자외선으로 조사노광(照射露光)한다. 이 모양을 도 19에 나타낸다. 본 도면에 있어서, 701은 포토마스크이고, 702는 포토마스크 개구부이고, 704는 평행 자외선이고, 72는 레지스트박막이다.
또한, 평행광으로 노광된 상기 레지스트박막을 현상, 린스(rince)하여, 90℃로 프리베이크(pre-bake)하여 단면이 볼록형상의 형상물을 형성한다. 이 모양을 도 20에 나타낸다. 본 도면에서는, 배향막상에 등간격으로 평행한 볼록형상의 형상물(813)이 형성되어 있다.
다음으로, 상기 레지스트 박막재료의 글라스 전이점 이상의 150℃로 포스트베이크(post-bake)하여 볼록형상물(913)의 어깨(肩)를 완만히 순방향으로 경사시켜, 도 21에 나타내는 바와 같이, 그 단면형상을 산의 모양으로 하였다.
그 다음, 투명전극을 갖는 유리기판 및 상기 볼록형상물의 형성된 유리기판상에 닛산화학공업제 배향막도료 SE-7492를 스핀코팅법으로 도포하고, 180℃의 항온조내에서 1시간 경화시켜 배향막(3, 6)(단, 도 19~21에서는 도시하지 않음)을 형성하였다.
또 여기에, 볼록형상의 형상물의 표면에 배향막을 설치한 것은, 액정의 배향성능을 고려한 것이다.
또한, 그 다음, 레이욘제 러빙포를 이용하여 도 3에 나타내는 방향에 러빙처리를 행하고, 세키수이화인케미컬(주)제 스페이서 및 스트락트본드 352A(미쯔이동압화학(주)제 실수지의 상품명)를 이용하여 기판간격이 6.5㎛로 되도록 접합하여, 액정셀을 작성하였다. 이 액정셀을 액정셀 F로 한다. 이 때, 배향막 계면에서의 액정 프리틸트각이 약 5도로 되는 러빙밀도로 러빙처리를 하였다.
다음으로, 액정(MJ96435)(굴절율 이방성Δε= 0.238)을 진공주입법으로 액정셀(F)에 주입하여, 테스트셀(F)로 하였다.
그런 다음, 이 테스트셀(F)에, 그 편광축이 배향막의 러빙처리방향과 45도의 각도를 하고, 또한, 서로의 편광축방향이 직교하도록 편광판을 접합하여, 7V 구형파를 인가하여 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 관찰한 바, 약 7초로 모든 전극영역이 스플레이 배향에서 벤드영역으로 전이하였다.
이 이유이지만, 볼록형상물(812) 상부에서는 러빙처리에 의한 마찰하며 올라간 부와 마찰하며 내려간 부가 존재하기 때문에, 결과로서 액정 프리틸트각의 부호가 반대의 영역이 이루어진다. 즉, 이 볼록형상부의 근방에서는 액정 디렉터가 기판면에 수평으로 되어 있고, 제 1 실시예 ~ 제 4 실시예와 같은 이유로, 고속인 스플레이-벤드 전이가 달성된 것으로 생각된다.
이 액정 디렉터가 기판면에 수평으로 되어 있는 모양을, 도 28에 개념적으로 나타낸다.
또한, 볼록형상물로서는, 그 단면형상은 본 실시예과 같이 사다리꼴모양의 것에 한정되는 것이 아니다. 그 이외에 삼각모양, 반원모양이라도 좋은것은 말할 필요도 없는 것이다.
또한, 배향막 표면에 같은 단면형상을 갖는 오목부를 제작하더라도 유사의 효과가 얻어지는것은 물론 이다.
(제 5 실시예)
도 22에, 본 발명에 관한 액정표시소자의 제 5 실시예의 구성을 개념적으로 나타낸다.
본 도면에 있어서, 110은 정(正)의 1축성(nx 〉 ny = nz) 필름이며, 111과 114는 부(負)의 2축성(nX ~ ny 〉 nz)필름이고, 112와 115는 하이브리드(hybrid) 배열한(nZ축이 광선방향 및 이것에 직교하는 방향에 존재하게 된다. 도 29에 개념적으로 나타낸다. )부의 굴절율 이방성을 갖는 광학매체로 이루어지는 위상차판이다.
앞의 제 4 실시예에서 작성한 테스트셀(F)에, 주축이 하이브리드 배열한 부의 굴절율 이방성을 갖는 광학매체로 이루어지는 위상차판(112, 115), 부의 2축성 위상차판(111, 114), 정의 1축성 위상차판(110), 편광판(113, 116)을 도 23에 나타내는 배치로 접합하여 액정표시소자(F)를 작성하였다. (본 도면에 있어서, 부의 2축성 위상차판의 주축 Nz방향은 기판에 직교하고있다. )
이 때의 위상차판(112, 115, 111, 114, 110)의 지연값(Retardation, 장축방향과 단축방향의 굴절율의 차와 두께의 곱)은 파장 550nm의 빛(시각성이 양호한 녹색)에 대하여, 각각 26nm, 26nm, 350nm, 350nm 및 150nm 이었다.
도 24는, 25℃에서의 이 액정표시소자(F)의 정면에서의 전압-투과율특성을 나타낸 표이다.
10V의 구형파전압을 10초 인가하여 벤드배향을 확인한 후, 전압을 강하시키면서 측정하였다.
또, 본 액정표시소자에서는 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이가 2.1V로 발생하기 때문에, 실효적으로는 2.2V 이상의 전압으로 표시를 할 필요가 있다.
도 25는 2.2V 인가시의 휘도를 7.2V 인가시의 휘도에서 제한 콘트라스트 값(백과 흑의 광 투과율의 비)의 시각 의존성을 나타내는 것이다. 상하 ±60도, 좌우 ± 80도 이상으로 콘트라스트 값(10)이 달성되어 있고, 기판 배향막면 위에 액정 디렉터 방향이 주위와는 다른 부위를 일부 설치하여도, 충분히 넓은 시야각 특성이 유지되는 것이 확인되었다.
또한, 3V← →5V 간의 응답시간을 측정한 바, 상승시간은 5 미리초, 하강시간은 6 미리초였다.
이상에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 액정표시소자는, 종래의 OCB 모드의 넓은 시야각 특성이나 응답특성을 희생하는 일 없이, 고속의 스플레이 벤드배향 전이를 달성하는 것이 가능하여, 그 실용적인 가치는 매우 크다.
이상, 본 발명을 그 실시형태 그리고 몇개의 실시예에 의거하여 설명하여왔지만, 본 발명은 어느것도 이상의 실시예에 한정되지 않는 것은 물론이다.
즉, 예를 들면 아래와 같이 하여도 좋다.
(1) 배향처리는, 마스크방식의 러빙처리가 아니고, 다른 것으로 하고 있다.
구체적으로는, 배향성막에 편광한 자외선을 조사하여 배향막의 분자쇄에 이방성을 생기게 하는 등 빛이나 열로 배향성을 공급하는 등이다. 또한, 장래에 무엇인가새로운 방법이 개발되었으면, 그 방법으로 하고 있다.
(2) 제1 실시예에 있어서, 러빙방향이 180°다른 부분은, 화소의 표시영역외, 예를 들면 표시면측 기판에 설치된 블랙 매트릭스부에 설치된 것으로 하며, 이것에 의해 각 화소마다 그 영역내에서의 한층 균등한 표시를 도모하고 있다.
또한, 처리의 문제에서 완전히 반평행이 아니고, 최대 5°의 어긋남이 있다.
(3) 제2 실시예에 있어서도, 호모지니어스인 영역을 표시영역밖에 설치하고있다.
(4) 제3 실시예에 있어서도, 상하의 배향막의 배향처리를 위쪽은 레이욘(rayon) 등에 의한 본래의 러빙, 아래쪽은 빛에 의한 등처리의 내용을 바꾸고있다. 혹은, 장래의 기술개발을 기초로, 한쪽의 배향막만 러빙처리를 행하고 있다.
(5) 제4 실시예에 있어서, 볼록형상 돌기물은 기판표면이 아니고, 그 표면의 배향막의 표면에 설치하고 있다. 또한, 그 제법도 증착(蒸着) 등 다른 방법이다.
(6) 마찬가지로, 볼록형상 돌기물은, 평행선모양이 아니고, 격자점 모양이다. 또한, 장래의 기술개발을 기초로, 이 돌기물에 배향성을 향상시키는 무엇인가의 처리를 행하고있다.
〔제 3 의 형태〕
(실시형태 3-1)
실시형태 1에 관한 스플레이 벤드 전이시간의 평가법은, 이하의 ① ~ ④의 공정에 의해 행한다. ① 스플레이배향을 나타내는 호모지니어스셀에 전압을 인가한다. ② 전압인가 뒤의 셀용량의 시간변화를 모니터한다. ③ 모니터의 결과에서, 전압인가시부터 용량변화의 굴곡점에 도달하기까지의 시간(T1), 또는 전압인가시부터 용량변화의 포화점에 도달하기까지의 시간(T2)을 구한다. ④ 상기의 시간(T1) 또는시간(T2)을 평가지표로서, 스플레이 벤드 전이시간을 평가한다.
이와 같은 실시형태 3-1에 관한 평가법에 의해, 용이하고 또한 신뢰성이 높은 전이시간의 평가를 할 수 있다. 이하에, 그 이유 및 평가법의 상세한 설명을, 본 발명자의 실험결과에 의거하여 설명한다.
도 30은 실시형태 1에 관한 스플레이 벤드 전이시간의 평가법에 사용한 테스트용의 액정셀의 구성도이다. 이 액정셀은 전압 무인가시에는 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스셀이고, 전압인가에 의해 벤드배향에 배향 전이가 행해지는 벤드배향모드의 액정셀이다. 상기액정셀을, 이하의 방법으로 제조하였다.
우선, 투명전극(202, 207)을 갖는 2장의 유리기판(201, 208)상에 닛산(日産)화학공업제 배향막 도료 SE-7492를 스핀코팅법으로 도포하여, 항온조중 180℃, 1시간 경화시켜 배향막(203, 206)을 형성한다. 그 후, 레이욘(rayon)제 러빙포를 사용하여, 배향막(203, 206)의 표면에, 도 31에 나타내는 방향에 러빙처리를 행한다. 한편, 도 31에 있어서, 215는 기판(1)측의 러빙방향, 216은 기판(208)측의 러빙방향을 나타낸다.
이어서, 세키수이(積水)화인케미컬(주)제 스페이서(205), 및 스트럭트 본드(352A)(미쯔이 동압화학(주)제 실 수지의 상품명)을 이용하고 기판간격이 5.3㎛가 되도록 접합시켜, 공셀(9)을 2 개 작성하였다. 다음에, 액정층(204)을 구성해야 하는 표 11에 나타내는 물성치를 갖는 액정재료(LC2, LC4)를 진공주입법으로 각 공셀(209)에 각각 주입하여, 테스트셀 A, B를 제작하였다.
다음에, 상기테스트셀 A, B를 사용하여, 본 실시형태 3-1에 관한 평가법을 하였다.
테스트셀(A, B)에 10V를 인가하여, 셀용량의 시간 변화를 측정하였다. 측정결과를, 도 32에 나타낸다. 또한, 셀용량의 측정은, 정밀 LCR 미터(휴렛패커드사 제품번호 HP-4284A)를 이용하여 행하고, 인가전압파형은 정현파 1kHz 이었다.
도 32에 있어서, 점 a, a′는 스플레이 배향중에 벤드배향의 핵이 발생하기시작한 포인트이고, 선분 a b, 및 선분 a′b′의 각 경사는 핵 성장의 속도에 대응하고있다. 또한, 점c, c′는 셀 전역에 걸쳐 벤드배향이 형성된 포인트이다. 이 도 32에서, 전압인가시에서 용량변화의 굴곡점에 도달하기까지의 시간(T1), 전압인가시에서 용량변화의 포화점에 도달하기까지의 시간(T2)의 어느것이나, 셀 B 보다도 셀 A쪽이, 짧은 것이 인정된다. 따라서, 셀 B 보다도 셀 A쪽이, 전이가 용이하면 평가할 수 있다.
이와 같은 시간 T1 또는 T2을 사용함으로써, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간을 평가할 수 있는 것은, 이하의 이유에 의한다.
즉, 도 33의 (a)에 나타내는 바와 같이, 스플레이 배향(220)을 나타내는 액정셀에, 일정전압을 인가하면, 일정시간 경과 후에 도 33의 (b)에 나타내는 바와 같이, 스플레이 배향(220)의 전 영역중의 일부에 벤드배향의 핵(221)이 생긴다. 그리고, 이 벤드배향의 핵(21)이 셀 전영역으로 성장해 가고(도 33의 (c)), 벤드배향이 형성되는 것이 알려져 있다. 따라서, 벤드핵의 발생이 빠른 것 및 핵성장속도가 빠른 것이, 배향전이가 빠른 것을 의미한다고 생각할 수 있다.
한편, 상기 배향의 변화는, 그 변화에 따라 셀의 용량변화로서 나타난다. 그리고, 벤드배향의 핵이 생기는 시점은, 용량변화 곡선상에서는, 용량이 변화하는 굴곡점에 대응하게 된다. 또한, 셀 전영역이 벤드배향이 되는 시점은, 용량변화 곡선상에서는, 용량변화 후에 용량변화가 증가하여 일정치에 포화하는 포화점에 대응하게 된다. 따라서, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간에 관하여, 전압인가시에서 굴곡점에 이르기 까지의 시간(T1) 또는 전압인가시에서 포화점에 도달하기 까지의 시간(T2)을, 전이시간의 평가지표로 할 수 있다.
또한, 도 32에서 명백한 바와 같이, 본 실시형태 3-1에 의하면, 벤드배향의 핵발생에 요하는 시간, 핵성장의 속도, 벤드배향에 요하는 시간을 각각 별개로 측정할 수 있고, 그 실용적 가치는 매우 크다.
상기의 예에서는, 인가전압으로서 10V, 1kHz 정현파를 인가하였지만, 다른 전압치, 파형의 전압을 인가해도 되는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 본 실시형태 3-1의 측정결과는, 목시관찰 결과와 일치하고 있는 것을 확인하고 있다.
이어서, 상기 실시형태에 관한 평가지표를 자동적으로 계측하는 평가장치(30)에 관해서 설명한다. 도 34는 본 실시형태에 관한 평가장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 이 평가장치(230)는, 키보드나 마우스 등의 입력조작수단(231)과, 액정셀의 용량을 측정하는 용량측정장치(232)와, 프린터나 플로터 등의 인자수단(233)과, CRT나 액정 디스플레이 등의 표시수단(234)과, CPU(중앙처리회로)(235)를 갖는다. 용량측정장치(232)는, 예를 들면 정밀 LCR 미터(휴렛패커드사 제품번호 HP-4284A)이고, 액정셀에 소정의 전압을 인가하는 전압인가수단(236)과, 액정셀의 용량변화를 측정하는 셀용량측정수단(237)을 갖는다. 또한, 상기 CPU(235)에는, 시스템 프로그램이나 연산프로그램 등이 미리 기억된 ROM(Read Only Memory)(238), RAM(Random Access Memory)(239), 도 35에 나타내는 바와 같이 액정셀로의 전압인가시에서의 측정시간(ti)과 셀용량치(ci)를 관련시켜 기억하는 테이블(240), 타이머 TM1 및 타이머 TM2가 접속되어 있다. 타이머(TM1)는, 기간(W1)마다 셀용량 판독기간을 나타내는 신호를 CPU(25)에 도출하는 셀용량 샘플링 통지용의 타이머이다. 또한, 타이머(TM2)는, 테스트셀로의 전압인가시에서의 현재시간의 통지용의 타이머이다.
도 36 ~ 도 38은 평가장치의 동작을 나타내는 플로우챠트이다. 이 도 36 ~ 도 38을 참조하여, 평가장치의 평가동작에 관해서 설명한다. 우선, 스텝 s1에 있어서, 모드 1 ~ 모드 6의 어느 한 모드의 입력이 있었는가 여부가 판단된다. 여기서, 모드 1은 실시형태 1에 대응하는 모드이고, 모드 2는 후술하는 실시형태 2에 대응하는 모드이며, 모드 3은 후술하는 실시형태 3중 배향완화시간(T3)에 대응하는 모드이고, 모드 4는 후술하는 실시형태 3중 배향완화시간(T4)에 대응하는 모드이고, 모드 5는 후술하는 실시형태 3중 전압상승시에서의 셀용량 변화율(E)에 대응하는 모드이고, 모드 6는 후술하는 실시형태 3중 전압하강시에서의 셀용량 변화율(E)에 대응하는 모드이다.
또, 모드의 설정은, 입력조작수단(231)을 조작하여 미리 정한 코드신호를 입력하면 된다.
모드입력이 있었을 때에는, 스텝 s2에 옮겨 모드 1인가의 여부가 판단되어, Yes이면, 모드 1의 처리가 실행된다. No이면, 스텝 s3에 옮겨 모드 2인가의 여부가 판단되어, Yes이면, 모드 2의 처리가 실행된다. 이하, 동일하게 하여 모드입력에 따른 처리가 실행된다.
이어서, 본 실시형태 1에 대응하는 모드 1의 처리에 관해서 설명한다. 이 모드 1의 구체적인 처리동작은, 도 37 및 도 38에 나타나 있다. 우선, 스텝 n1에 있어서, 액정셀에 일정전압(Va)을 인가한다. 구체적으로는 CPU(235)는 전압인가수단(236)에 일정전압(Va)를 나타내는 지령신호를 도출한다. 이것에 의해, 전압인가수단(236)은 액정셀에 일정전압(Va)을 인가한다. 이것과 함께, 셀용량 측정수단(237)은 액정셀의 용량변화의 측정을 개시한다. 또한, 셀용량 측정수단(237)은, 측정개시 전에 전압 무인가시에서의 액정셀의 용량치를 미리 측정하고 있어, 이때의 용량치는 CPU(235)에 판독되고, 테이블(240)에 기억되어 있다. 또, 일정전압치(Va)는, 일반적으로 액정셀이 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이 가능한 전압치로서 생각되어지는 범위 내의 전압치이다. 이것은, 예를 들면 1[V]정도의 작은 전압치를 액정셀에 장시간에 걸쳐 인가하여도 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이하지 않는다. 따라서, 어느 정도 큰 전압치를 인가할 필요가 있다. 본 실시형태 3-1에서는, 일정전압(Va)으로서는 10[V]로 하였다. 또한, 인가전압파형은 1kHz의 정현파를 사용하였다.
이어서, 스텝 n2로 옮겨 타이머(TM1, TM2)를 세트하고, 스텝 n3에서 일정기간(W1) 경과하였는가의 여부가 판단된다. 이 기간(W1)은, 셀용량 측정수단(237)에 의해 측정된 아날로그 용량치를 샘플링 하기위한 기간이다. 그리고, 일정기간(W1) 경과하면, 스텝 n4에 있어서, 셀용량 측정수단(237)으로부터 셀용량치(c1)가 판독되고, 스텝 n5에서 타이머(TM2)로부터 현재시간(t1)(전압인가시에서 제 1회째의 샘플링시에 이르기까지의 기간에 상당한다. )이 판독되고, 스텝 n6에서 테이블(40)의 어드레스「1」에 셀용량치(c1) 및 시간(t1)이 기입된다. 그리고, 타이머(TM1)를 리셋한다. 그리고 스텝 n8에서 일정기간(W2) 경과했는가의 여부가 판단된다. 여기서 기간(W2)은 일반적으로 액정셀에 전압(Va)을 인가했을 때에 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이할 수 있는 충분한 시간으로 설정되어 있다.
스텝 n8에서 일정기간(W2) 경과하지 않을 때는, 스텝 n3로 되돌아간다. 이렇게 하여, 스텝 n3→스텝 n4→스텝 n5→스텝 n6→스텝 n7→스텝 n8→스텝 n3 까지의 처리가 기간(W2) 경과할 때까지 행해지며, 전압인가시에서 기간(W2)이 경과하기 까지의 용량변화가 모니터되어, 모니터 결과로서의 용량치(ci)와 측정시간(ti)이 테이블(40)에 기록된다.
일정기간(W2) 경과했을 때에는, 스텝 n8에서 도 38에 나타내는 평가지표 연산처리루틴으로 이행한다. 평가지표 연산처리 루틴에서는, 우선 스텝 n9에서 변수 k를 1로 설정한다. 이어서, 스텝 n10으로 테이블(40)의 어드레스「k」「k+1」을 지정하여 ck, ck+1을 판독하여, 스텝 n11에서 ck+1〉 ck 인가의 여부가 판단된다. 예를 들면 k = 1일 때는, c1과 c2가 판독되고, c2가 c1보다 큰가의 여부가 판단된다. 여기서, ck+1 〉 ck 일때는, 용량증가의 변화가 있었던 것을 의미한다.
스텝 n11에 있어서 ck+1 〉 ck 가 아닐 때는, 스텝 n10으로 되돌아간다. 이 스텝 n10→스텝 n11→스텝 n12→ 스텝 n10의 폐루프 처리에 의해, 용량증가가 개시하는 굴곡점의 용량치를 구할 수 있다.
ck+1 〉 ck 일때는, 스텝 n13으로 옮겨, 테이블(240)의 어드레스「k+l」이 지정되어, ck+1에 대응하는 측정시간 tk+1이 판독되며, 스텝 n14에서 RAM(239)에 기억된다. 여기서, 측정시간 tk+1은, 전압인가시에서 용량변화의 굴곡점에 도달하기 까지의 시간 T1에 상당한다.
이어서, 스텝 n15에서 변수 k를 m으로 설정하여, 스텝 n16에서 m을 1인크리먼트한다. 그리고, 스텝 n17에서 테이블(40)의 어드레스「m」,「m+1」을 지정하여, cm, cm+1을 판독하고, 스텝 n18에서 cm = cm+1 인가의 여부가 판단된다. 여기서, 상기 굴곡점 이후의 일정시간, 용량치는 증가변화해 간다. 따라서, 스텝 n18에서는 No로 판단된다. 그리고, 일정시간 후에 용량치가 포화한다. 따라서, 이러한 포화용량치에 도달했을 때는, cm = cm+1로 되고, 용량치가 포화한 시점에서의 용량치가 구해진다. 그리고, 처리는 스텝 n19로 옮겨, 이때의 m+1을 어드레스 지정하여 테이블(240)로부터 이 m+1에 대응하는 측정시간 tm+1을 판독한다. 그리고, 스텝 n20에서, 이 시간(tm+1)이 RAM(239)에 기억된다. 이 측정시간 tm+1은, 전압인가시에서 용량이 포화하는데 이르기까지 요한 시간(T2)에 상당한다. 이렇게 하여, 전압인가시에서 용량변화의 굴곡점에 이르기까지의 시간(T1) 및 전압인가때부터 포화점에 이르기까지의 시간(T2)이, 각각 자동적으로 산출되어, RAM(239)에 기억되게 된다.
이어서, 이러한 평가지표를 목시하기 위해서, 인자(印宇) 혹은 표시입력조작에 의해, 시간(T1, T2)이 표시되고(스텝 n21, n22), 또한 프린트된다(스텝 n23, n24).
이렇게 하여, 본 실시형태 1에 관한 평가지표를 자동적으로 계측하는 것이 가능해진다.
(실시형태 3-2)
실시형태 3-2에 관한 스플레이-벤드 전이시간의 평가법은, 이하의 ① ~ ⑥의 공정에 의해 행한다. ① 설정전압을 단계적으로 상승시키면서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스셀 액정셀에 전압을 인가한다. ② 상기 전압상승시에서의 각 설정전압마다 셀용량의 시간변화를 모니터 한다. ③ 전압상승시에서의 설정전압과 동일한 설정전압을 단계적으로 하강시키면서, 벤드배향을 나타내는 액정셀에 전압을 인가한다. ④ 상기 전압하강시에서의 각 설정전압마다 셀용량의 시간변화를 모니터한다. ⑤ 상기의 ② 및 ④의 모니터 결과에서, 전압-셀용량 곡선의 히스테리시스의 크기(S)를 구한다. ⑥ 상기의 히스테리시스의 크기(S)를 평가지표로서, 스플레이-벤드 전이시간을 평가한다. 여기서 히스테리시스의 크기(S)는, 후술하는 C-V 히스테리시스 곡선으로 둘러싸이는 영역의 면적으로 나타난다.
이와 같은 실시형태 2에 관한 평가법에 의해, 용이하고 또한 신뢰성이 높은 전이시간의 평가를 할 수 있다. 이하에, 그 이유 및 평가법의 상세한 설명을, 본 발명자의 실험결과에 의거하여 설명한다.
우선, 기판간격이 5.2㎛인 것 이외에는 실시형태 3-1과 동일한 구성의 액정셀을 2개 작성하여, 상기 표 1에 나타내는 물성치를 갖는 액정재료(LC5, LC6)를 진공주입법으로 주입하여, 테스트셀(C, D)을 제조하였다.
그 후, 각각의 셀(C, D)에 대하여, 도 39에 나타내는 바와 같이 계단모양으로 인가전압을 상승시켜, 각 설정전압에 대한 셀용량의 시간변화를 측정하였다.
또한, 전압을 강하시켜, 셀용량의 시간 변화를 측정하였다. 한편, 전압을 강하시킬 경우에는, 일단 30V(확실하게 벤드배향으로 전이하는 전압치)를 인가하고, 벤드배향을 목시로 확인하고 나서, 도 39의 비율로 전압을 계단모양으로 강하시겼다. 각 설정전압에 대한 셀(C)의 용량의 시간변화는, 도 40 및 도 41에 나타낸다. 한편, 도 40은 설정전압의 상승의 경우, 도 41은 설정전압의 하강의 경우이다.
다음에, 각 설정전압치에서의 용량을, 전압인가 후 595초 ~ 600초간의 평균용량으로 정의하고, 용량-전압(C-V)특성을 구하였다. 이와 같은 용량-전압(C-V)특성을 그래프화한 것이 도 42에 나타나 있다. 여기서, 595초 ~ 600초로 한 것은, 특정설정전압치(도 40중의 2.6V, 2.7V)를 제외하고, 전압인가 후에 완전히 용량변화가 완료하고 있고, 용량이 안정한 시간으로서, 예를 들어 595초 ~ 600를 선택한 것이다. 한편, 특정설정전압치의 경우에, 용량이 증가하고 있는 것은, 최대 스플레이 배향에서 벤드배향으로 뛰어넘어, 이른바 배향의 완화가 생기고 있기 때문이다. 도 41에 나타내는 바와 같이, 전압강하시에서도, 595초 ~ 600초의 평균용량치로 한 것은, 상기 전압상승시에서의 이유와 같다. 단, 도 41에 있어서, 용량이 감소하는 특정설정전압치(도 41중의 1.8V, 1.6V)의 경우에, 용량이 감소하고 있는 것은, 벤드배향에서 스플레이 배향으로 뛰어넘어, 이른바 배향의 완화가 발생하고 있기 때문이다.
다음에, 셀(D)에 관해서, 상기의 셀(C)과 같은 순서로 C-V 특성을 구한다. 도 43은, 셀(D)의 C-V 특성을 그래프화한 것이다. 한편, 셀(C)의 용량의 시간변화를 나타내는 도 40 및 도 41에 대응하는 도면은 생략하지만, 셀(D)의 C-V 특성을 구할 때에도, 셀(D)의 용량의 시간변화는 미리 구하고있다.
또한, 특정설정전압치는, 전압상승시에 있어서는 도 42 및 도 43의 히스테리시스의 상한부근의 전압치에 상당하며, 전압강하시에 있어서는 도 42 및 도 43의 히스테리시스의 하한부근의 전압치에 상당한다. 이것은, 스플레이 배향과 벤드배향과의 사이에는, 에너지차가 있는 것을 의미한다.
도 42 및 도 43에서 명백한 바와 같이, 히스테리시스가 존재하고 있다. 이 점에 관하여, 종래는 일반적으로는 벤드배향 모드의 액정표시소자에서는, 히스테리시스가 존재하지 않는다고 생각되고 있었다. 그러나, 본 발명자가 용량변화에 착안하여, 상기의 실시형태 3-1에 기술한 실험중에서, 히스테리시스가 존재하고 있는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명자는 이 히스테리시스에 착안하여, 실시형태 2의 평가법을 얻는 것에 이른 것이다.
여기서, 도 42 및 도 43에 있어서의 C-V 히스테리시스 곡선으로 둘러싸이는 영역의 넓이는, 스플레이 배향의 에너지와 벤드배향의 에너지와의 차에 대응하고 있어, 스플레이-벤드 전이의 용이성에 대응하고 있다. 이것은, 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이의 경우, 본래적으로는 전압을 0V로 하면자동적으로 전이한다. 이 것은, 각각의 자유에너지의 크기를 고려하면, 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이는, 전압을 0V 로 하면 급격히 전이가 생기는 것으로 생각되고, 도 42에 있어서, 라인(L2)은 급격히 저하하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 스플레이 배향과 벤드배향 사이에서의 전이는, 라인(L2)이 이상이다. 따라서, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 나타내는 라인 L1은, 본래적으로는 라인(L2)과 동일하게 되어야 한다. 그렇지만, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이에 요하는 에너지와, 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이에 요하는 에너지와 차가 있기때문에, 라인(L1)은 느슨히 상승한다. 따라서, 라인(L1)이 라인(L2)에 가까운 편이, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이가 용이하다고 생각된다.
이와 같은 추론을 기초로, 셀 C와 셀 D의 각각의 히스테리시스영역의 면적비를 비교하면, 15:8이고, 액정재료(LC5)에 비교하여 액정재료(LC6)가 보다 고속인 벤드전이를 나타내는 것을 알 수 있다.
또한, 셀 C 및 셀 D에 10V를 인가하여, 스플레이 배향에서 벤드배향에 요하는 시간을 목시관찰에 의해 별도측정한 결과로서는, 각각 150초, 85초이고, 상기 추론의 유효성, 나아가서는 본 발명의 유효성이 입증되어 있다.
또한, 본 실시형태 3-2의 스플레이-벤드전이시간 평가법에서의 C-V 히스테리시스 영역의 크기는, (배향막의 언컬링 에너지 A/ 탄성정수K)의 함수이기 때문에, 배향막의 다른 셀끼리를 비교하는 경우든지, 시에노우(cyano)계와 불소계와 같이 다른 계의 액정재료를 포함하는 셀끼리를 비교하는 경우에는, 언컬링에너지의 측정도 더불어 행할 필요가 있다.
이어서, 상기실시형태 3-2에 관한 평가지표를 자동적으로 계측하는 평가장치에 관해서 설명한다. 본 실시형태 3-2에 관한 평가장치는, 상기 실시형태 3-1에서의 평가장치(230)를 사용하고, 또한 모드 2가 선택된 경우에 평가지표를 자동적으로 계측하도록 구성되어 있다.
도 44는 모드 2가 선택된 경우의 처리동작을 나타내는 플로우 챠트이다. 이하에, 도 44를 참조하여 히스테리시스의 크기(S)를 자동적으로 계측하는 동작에 관해서 설명한다.
우선, 스텝 m1에 있어서, 초기전압(V1)이 설정되고, 스텝 m2에서 액정셀에 전압(V1)이 인가되며, 스텝 m3에서 셀용량치 측정처리가 실행된다. 이 스텝 m3에서의 셀용량치 측정처리는, 기본적으로는 상기 스텝 n1 ~ 스텝 n9와 같은 처리이다. 그리고, 스텝 m4에서 일정기간(W3)이 경과했는가의 여부가 판단되어, 기간(W3)이 경과하지 않았을 때에는 스텝 m3에 되돌아간다. 여기서, 기간(W3)은 각 설정전압마다 셀용량 측정시간을 나타낸다. 그리고, 스텝 m4에서 설정인가전압(V)이 최대설정전압 30[V]인가의 여부가 판단되어, 30[V]에 도달하지 않을 때는, 스텝 m6에서 설정인가전압(V)을 소정치만큼 증가하여, 스텝 m2로 되돌아간다. 이렇게 하여, 스텝 m2 ~ 스텝 m6의 폐루프처리에 의해, 초기설정전압(V1)으로부터 최대설정전압 30[V]까지의 복수의 설정전압마다 셀용량 변화가 측정되어, 설정전압마다 용량변화로서의 측정시간(ti)과 그 때의 용량치(ci)가 테이블(240)에 기억된다. 이것에 의해, 전압상승시에서의 복수의 설정전압에서의 셀용량 변화가 모니터되어, 테이블(240)에 기억되게 된다.
이어서, 스텝 m7 ~ 스텝 m11의 폐루프처리에 의해 최대설정전압 30[V]에서 0[V]까지의 복수의 설정전압마다 셀용량 변화가 측정되어, 설정전압마다 용량변화로서의 측정시간과 그 때의 용량치가 테이블(240)에 기억된다. 구체적으로 설명하면, 스텝 m7에서 설정전압을 소정치 감소시킨다. 이 때의 감소치는 상기 설정전압상승시에서의 증가치와 같고, 이것에 의해, 전압상승시와 전압하강시와는 동일한 설정전압치가 인가되게 된다. 그리고, 스텝 m8에서 설정전압이 액정셀에 인가되어, 용량변화가 스텝 m9에서 측정되고, 테이블(240)에 기억되어, 스텝 m10에서 설정전압의 측정시간(W3)이 경과하였는가 여부가 판단하여, 시간(W3)이 경과하고 있지 않을 때는 스텝 m9에 되돌아간다. 시간(W3)이 경과했을 때는, 스텝 m11로 옮겨, 설정전압이 0[V]인가 여부가 판단되어, 0[V]에 도달하지 않을 때는, 스텝 m7로 되돌아가며, 설정전압을 감소시켜, 그 설정전압을 액정셀에 인가한다.
이렇게 하여, 설정전압을 상승시켜 액정셀의 용량변화를 모니터하고, 또한 설정전압을 하강시켜 액정셀의 용량변화를 모니터하여, 이들의 결과는 테이블(240)에 기억할 수 있다.
이어서, 테이블(240)에 기억되어 있는 데이터에 의거하여, 본 실시형태 3-2에 관한 평가지표를 산출한다. 구체적으로는, 스텝 m11에서 전압인가 후의 일정기간내에서의 용량변화의 평균치가 산출된다. 이 일정기간은, 특정설정전압치(전압상승시에는 2.6V, 2.7V, 전압하강시에는 1.8V, 1.6V)를 제외하고, 전압인가후에 완전히 용량변화가 완료되어 있고, 용량이 안정된 시간으로서, 본 실시형태 2에서는 595초 ~ 600초로 하였다. 이것은 용량-전압곡선(C-V 곡선)의 산출의 편의를 고려한 것이다. 또, 산출된 평균용량치(Cm)는, 테이블(240)에 기억된다. 이어서, 스텝 m13에 옮기어 C-V 곡선상의 히스테리시스의 크기가 산출된다. 구체적으로는, 도 42 또는 도 43에 나타내는 C-V 곡선상의 면적(S)을 산출한다. 그리고, 스텝 m14에 옮겨, 산출된 면적(S)을 인자하고, 또 표시한다.
이렇게 하여, 평가장치에 의해, 본 실시형태 2에 관한 평가지표가 자동적으로 계측되고 표시·인자되게 된다.
(실시형태 3-3)
실시형태 3-3에 관한 스플레이-벤드 전이시간의 평가법은, 실시형태 3-2의 평가법과 유사하다. 단, 실시형태 3-2에서는, 히스테리시스의 크기를 평가지표로 하였지만, 본 실시형태 3에서는, 실시형태 2에서 설명한 배향완화에 요하는 시간(이하, 배향완화시간이라 칭함)(T3), 혹은 측정의 편의를 위한 배향완화시간(T3)을 규격화한 셀용량 변화율(E)을, 평가지표로서 스플레이-벤드 전이시간을 평가한다.
이와 같은 실시형태 3-3에 관한 평가법에 의해, 용이하고 또한 신뢰성이 높은 전이시간의 평가를 할 수 있다. 이하에, 그 이유 및 평가법의 상세한 설명을, 본 발명자의 실험결과에 의거하여 설명한다.
(1) 배향완화시간(T3)의 경우
상기 실시형태 3-2에서의 것과 동일의 셀 C, D 에 관해서 동일실험을 하여, 도 40를 얻었다. 여기서, 배향완화현상에 관해서, 이미 실시형태 2에서 간단히 설명하고 있지만, 도 40을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 스플레이 배향상태에서 전압인가되면, 초기의 스플레이 배향에서 단숨에 벤드배향으로 전이하는 것이 아니고, 우선, 스플레이 배향의 정도가 커지다가, 스플레이 배향의 최대변형상태에 도달하고, 이 스플레이 배향의 최대변형상태로부터, 벤드배향으로 뛰어넘어 가는 것이 알려져 있다. 그리고, 이와 같은 배향전이에 의해, 도 40에 나타내는 바와 같이, 특정설정전압치(2.6V, 2.7V)에 관하여, 용량이 증가하게 된다. 즉, 설정전압 1.0V에서 전압을 상승시켜가면, 전압변환 직후에, 액정분자가 상승하여, 통상은, 2 ~ 3초 이내에 일정한 용량치에 도달한다. 이와 같은 용량변화가, 특정설정전압에 도달하기까지 발생한다. 이 설정전압 1.0V에서, 특정설정전압 인가의 사이에 있어, 상기스플레이 배향의 최대변형상태가 전극전면에 걸쳐 전파한다고 생각된다.
그리고, 특정설정전압에 도달하면, 2 ~ 3초 이내에 일정한 용량치까지 급격히 상승한 후, 일정한 경사각도로, 용량이 증가해 가며, 용량치가 포화하기까지 장시간을 요한다. 이것은, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 배향의 완화, 즉, 스플레이 배향의 최대변형상태로부터, 벤드배향으로 뛰어넘는 현상이 발생하고 있는 것으로 생각된다. 따라서, 이 배향완화시간(T3)이 짧으면 짧을수록, 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이가 용이하게 일어나는 것으로 생각된다. 따라서, 이 배향완화시간(T3)을, 전이시간의 평가지표로 할 수 있다. 한편, 설정전압이 2.7V 이상에서는, 특정설정전압에 도달하기 이전과 같이, 2 ~ 3초 이내에 일정한 용량치에 도달한다. 이것은, 액정셀이 벤드배향상태를 유지한채, 더욱 기판계면근방의 액정분자가 상승하기 때문이다.
상기 예로에서는, 설정전압이 상승해 가는 경우에 관해서 설명했지만, 도 41에 나타내는 바와 같이, 설정전압이 하강해 가는 경우에서의 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 배향완화시간(T4)을 평가지표로 하여도 된다. 단, 이 경우는, 배향완화시간(T4)이 길수록 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이가 용이하게 일어나는 것으로 생각된다. 이것은, 상기 히스테리시스에 관한 설명에 있어서 기술한 바와 같이, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이 용이성과, 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이 용이성과는, 반대의 관계로되기 때문이다.
(2) 셀용량 변화율(E)의 경우
배향완화시간(T3)의 측정에는, 장시간을 요하기 때문에, 측정의 편의를 고려하여, 배향완화시간(T3)을 규격화한 값으로서 셀용량 변화율(E)을 평가지표로 한다.
여기서, 셀용량 변화율(E)은, 측정시간 안에서의 배향완화에 기인하는 실질적인 용량변화치를, 측정범위 내에서의 최대셀용량과 최소셀용량의 차로 뺀 값을 의미한다. 구체적으로는, 이하의 식으로 정의된다.
셀용량 변화율(E) = (배향완화시간의 최대측정시간 경과시에서의 셀용량-전압인가 5초 후에서의 셀용량)/(설정전압중의 최대전압을 인가했을 때의 셀용량-전압 무인가시의 셀용량)
한편, 상기 식의 분자에 있어서, 배향완화시간의 최대측정시간 경과시에서의 셀용량으로부터, 전압인가 5초 후에서의 셀용량분을 빼는 것은, 전압인가 5초 후에서의 셀용량은 배향완화에 기인하는 용량변화가 아니기 때문이다. 또한, 셀용량 변화율이 큰쪽이, 스플레이-벤드 전이가 용이하다.
도 40에 나타내는 실험에 있어서는, 셀용량 변화율(E)은, 이하의 식으로 정의하였다.
즉, 셀용량변화율 = (전압인가 10분 후에서의 셀용량-전압인가 5초 후에서의 셀용량)/(20V의 전압을 인가했을 때의 셀용량-전압 무인가시의 셀용량)로 정의하였다.
셀 C 및 셀 D에 관해서, 상기 용량변화율을 구한바, 각각 0.00299, 0.00588이었다. 따라서, 셀 D쪽이, 셀 C보다도 스플레이-벤드 전이가 용이하다고 평가할 수 있고, 실시형태 2에서의 평가와도 일치하고 있다.
상기예에서는, 설정전압의 상승시의 경우에 관해서 설명하지만, 설정전압의 하강시의 경우에 관해서 셀용량 변화율을 산출하여, 이것을 평가지표로 하여도 된다. 단, 이 경우의 벤드-스플레이의 셀용량 변화율에서는, 상기의 스플레이-벤드의 셀용량 변화율과는 역으로 되어, 용량변화율은 작은 쪽이, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이가 용이하게 된다.
(3) 그 밖의 규격화한 값의 경우
상기의 셀용량 변화율을 셀갭에서 뺀 값을, 평가지표로서 이용하여도 된다.
이어서, 본 실시형태 3-3에 관한 평가지표(배향완화시간(T3, T4), 셀용량 변화율(E))을 자동적으로 계측하는 평가장치에 관해서 설명한다. 본 실시형태 3-3에 관한 평가장치는, 상기 실시형태 3-1에서의 평가장치(230)를 이용하고, 또한 모드 3, 모드 4, 모드 5, 모드 6이 선택된 경우에 평가지표를 자동적으로 계측하도록 구성되어 있다. 모드 3은 설정전압 상승시에서의 배향완화시간(T3)을 구하는 것이며, 모드 4는 설정전압 하강시에서의 배향완화시간(T4)을 구하는 것이고, 모드 5는 설정전압상승시에서의 셀용량 변화율(E)을 구하는 것이며, 모드 6은 설정전압 하강시에서의 셀용량 변화율(E)을 구하는 것이다.
우선, 모드 3이 선택된 경우의 처리동작에 관해서, 도 45를 참조하여 설명한다.
이 모드 3의 처리는, 기본적으로는 모드 2와 유사한 것이다. 즉, 스텝 p1 ~ 스텝 p6의 처리는, 상기 스텝 m1 ~ 스텝 m6과 같은 처리이고, 이것에 의해, 복수의 설정전압의 상승시에 관한 액정셀의 용량변화가 측정된다.
이어서, 스텝 p7에서는 용량치가 증가하는 특정전압(Vup)이 구해진다. 또, 전압인가시에서 5초정도 까지의 용량변화는 무시하고, 예를 들면 10초 이후의 측정시간에 관한 용량의 증가를 구한다. 구체적으로는, 인가전압 V1, V2, V3 …의 각각의 어떤 시간 예를 들면 10초에서의 용량치(c)와 그 다음 측정시의 용량치를 비교하여 증가하고 있는가의 여부를 판단한다. 그리고, 증가하고 있는 특정전압(Vup)을 구한다.
이어서, 스텝 p8에 있어서, 그 증가하는 특정전압(Vup)에 관한 셀용량의 포화시간(T)(배향완화시간(T3)에 상당한다)을 구한다. 구체적으로는, 스텝 p7에서 구해진 특정전압(Vup)에 관하여, 용량치 ci와 용량치 ci+1이 같게 되는 용량치를 구하여, 이 때의「i+1」로 테이블(240)을 어드레스 지정함으로써, 배향완화시간(T3)을 구할 수 있다. 이 배향완화신간(T3)은 RAM(239) 기억된다.
이어서, 이러한 배향완화시간(T3)을 목시하기 위해서, 인자 또는 표시입력조작에 의해, 배향완화시간(T3)이 표시되며, 또한 프린트된다(스텝 p9). 이렇게 하여, 평가장치에 의해, 자동적으로 배향완화시간(T3)을 계측하는 것이 가능해진다.
이어서, 모드 4가 선택된 경우의 처리동작에 관해서, 도 46을 참조하여 설명한다.
이 모드 4의 처리는, 기본적으로는 모드 2와 유사한 것이다. 즉, 스텝 r1 ~ 스텝 r6의 처리는, 상기스텝 m1 ~ 스텝 m6과 같은 처리이고, 이것에 의해, 복수의 설정전압의 하강시에 관한 셀용량 변화가 측정된다.
이어서, 스텝 p7에서는 용량치가 감소하는 특정전압(Vdown)을 구할 수 있다. 또, 전압인가시에서 5초정도 까지의 용량변화는 무시하며, 예를 들면 10초 이후의 측정시간에 관한 용량의 증가를 구한다. 구체적으로는, 인가설정전압 Vr(Vr=30), Vr-1, Vr-2, …, 의 각각의 어떤 시간 예를 들면 10초후에서의 용량치(c)와 그 다음 측정시의 용량치(c+1)를 비교하여 감소하고 있는가의 여부를 판단한다. 그리고, 설정전압중 감소하고 있는 특정전압(Vdown)을 구한다.
이어서, 스텝 p8에 있어서, 그 감소하는 특정전압(Vdown)에 관한 셀용량의 포화시간(T)(배향완화시간(T4)에 상당하는)을 구한다. 구체적으로는, 스텝 r7에서 구해진 특정전압(Vdown)에 관하여, 용량치 ci와 용량치 ci+1가 같게 되는 용량치를 구하고, 이 때의「i+1」로 테이블(240)을 어드레스 지정함으로써, 배향완화시간(T4)을 구할 수 있다. 이 배향완화시간(T4)은 RAM(239)에 기억된다.
이어서, 이러한 배향완화시간(T4)을 목시하기 위해서, 인자 또는 표시입력조작에 의해, 배향완화시간(T4)이 표시되며, 또한, 프린트된다(스텝 p9). 이렇게 하여, 평가장치에 의해, 자동적으로 배향완화시간(T4)을 계측하는 것이 가능해진다.
이어서, 모드 5가 선택된 경우의 처리동작에 관해서, 도 47을 참조하여 설명한다. 이 모드 5의 처리는, 기본적으로는 모드 3과 유사한 것이다. 단, 모드 3에서는 미리 정해진 측정시간(W3)(포화시간(T2)보다도 충분히 큰시간)으로 셀용량변화를 측정하였지만, 모드 5에서는 임의의 시간(W4)을 설정하는 것이 가능해져 있는 점에서 다르다. 이것에 의해, 측정시간의 단축화를 도모할 수 있다. 또한, 모드 5에서는 최대설정전압(Vmax)을 임의로 지정하는 것이 가능해져 있다. 이러한 점에서 모드 5에서는, 측정시간의 단축화를 도모할 수 있다.
우선, 측정할 때에는, 측정자는 측정시간(W4) 및 최대설정전압(Vmax)을 입력한다. 이것에 의해, 처리는 스텝 q1, 스텝 q2를 지나서, 스텝 q3로 이동한다. 이어서, 스텝 q4→스텝 q5→스텝 q6→스텝 q7→스텝 q8→스텝 q4의 폐루프처리에 의해, 0[V]에서 최대설정전압(Vmax)까지의 복수의 설정전압의 상승시에 관한 셀용량 변화가 측정된다. 한편, 스텝 q3 ~ 스텝 q8의 폐루프처리는, 측정시간과 최대설정전압에 관한 처리를 제외하고 기본적으로는 상기 스텝 p1 ~ 스텝 p6의 폐루프처리와 같다.
이어서, 스텝 q9에 있어서, 셀용량 변화율(E)이 산출된다. 또, 스텝 q9에서는, 셀용량 변화율(E) 산출의 전제로서, 용량치가 증가하는 특정전압(Vup)이 상기스텝 p7과 같은 처리에 의해 구해지고 있다. 그리고, 테이블(240)에 기억되어 있는 데이터를 판독하여, 상기 제 1식의 연산처리를 한다. 그리고, 연산처리에 의해 산출된 셀용량 변화율(E)이 인자·표시되는(스텝 q10). 이렇게 하여, 평가장치에 의해, 자동적으로 설정전압 상승시에서의 셀용량 변화율(E)을 계측하는 것이 가능해진다.
이어서, 모드 6이 선택된 경우의 처리동작에 관해서, 도 48을 참조하여 설명한다.
이 모드 6의 처리는, 기본적으로는 모드 3과 유사한 것이다. 단, 모드 3에서는 미리 정해진 측정시간(W3)(포화시간(T2)보다도 충분히 큰 시간)에서 셀용량 변화를 측정한 것이지만, 모드 6에서는 임의의 시간(W4)을 설정하는 것이 가능해져 있는 점에서 다르다. 이것에 의해, 측정시간의 단축화를 도모할 수 있다. 또한, 모드 6에서는 최대설정전압(Vmax)을 임의로 지정하는 것이 가능해져 있다. 이러한 점에서도, 모드 6에서는, 측정시간의 단축화를 도모할 수 있다.
우선, 측정시에는, 측정자는 측정시간(W4) 및 최대설정전압(Vmax)을 입력한다. 이것에 의해, 처리는 스텝 d1, 스텝 d2를 지나서, 스텝 d3및 스텝 d4에 있어서 액정셀에 30[V]를 소정시간 인가한다. 이것에 의해, 액정셀이 전영역에서 벤드배향상태로 된다.
이어서, 스텝 d5에서 인가전압을 최대설정전압(Vmax)으로 설정한다. 그리고, 스텝 d6 ~ 스텝 d10의 폐루프처리에 의해, 최대설정전압(Vmax)에서 0[V] 까지의 복수의 설정전압의 하강시에 관한 셀용량 변화가 측정된다. 한편, 스텝 d6→스텝 d7→스텝 d8→스텝 d9→스텝 d10→스텝 d6의 폐루프처리는, 측정시간과 최대설정전압에 관한 처리를 제외하고 기본적으로는 상기스텝 r2→스텝 r3→스텝 r4→스텝 r5→스텝 r6→스텝 r2의 폐루프처리와 같다.
이어서, 스텝 d11에 있어서, 셀용량 변화율(E)이 산출된다. 또, 스텝 dll에서는, 셀용량 변화율(E) 산출의 전제로서, 용량치가 감소하는 특정전압(Vdown)이 상기스텝 r7과 같은 처리에 의해 구해지고 있다. 그리고, 테이블(40)에 기억되어 있는 데이터를 판독하여, 상기 제 1식의 연산처리를 한다. 그리고, 연산처리에 의해 산출된 셀용량 변화율(E)이 인자·표시된다(스텝 d12). 이렇게 하여, 평가장치에 의해, 자동적으로 설정전압 하강시에서의 셀용량 변화율을 계측하는 것이 가능해진다.
또, 상기 평가장치에서는, 배향완화시간의 규격화한 값으로서 셀용량 변화율을 산출하도록 하였지만, 셀갭을 입력해 두고, 셀용량 변화율을 셀갭에서 뺀 값을 산출하도록 하여도 된다.
이렇게 하여, 상기 구성의 평가장치를 사용함으로써, 본 실시형태 3-3에 관한 평가지표(배향완화시간(T3, T4), 셀용량 변화율(E))를 자동적으로 계측할 수 있다.
(실시형태 3-4)
실시형태 3-4에 관한 스플레이-벤드 전이시간의 평가법은, 이하의 ① ~ ④의 공정에 의해 행한다. ① 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스셀에 전압을 인가하여, 벤드배향을 형성한다. ② 인가전압 저감에 의해 스플레이 배향을 형성한다. ③ 목시관찰에 의해, 벤드배향에서 스플레이 배향으로 전이한 것을 확인하고, 이 전이에 요하는 시간(T4)을 구한다. ④ 상기 시간(T4)을 평가지표로 하여, 스플레이-벤드 전이시간을 평가한다.
이와 같은 실시형태 3-4에 관한 평가법에 의해, 용이하고 또한 신뢰성이 높은 전이시간의 평가를 할 수 있다. 이하에, 그 이유 및 평가법의 상세한 설명을, 본 발명자의 실험결과에 의거하여 설명한다.
기판간격이 5.5㎛인 것 이외는 실시형태 1과 같은 구성의 액정셀을 4개 작성하여, LC4, LC3, LC2 및 LC1을 진공주입법으로 주입하여, 테스트셀 E, F, G, H 로 하였다.
그 후, 셀에 20V 구형파를 2분 인가하여 완전히 벤드배향으로 한 후, 20mV로 전압을 강하시켜, 전극부 전면이 스플레이 배향으로 되는데 요하는 시간을 측정한바, 각각 20초, 30초, 43초 및 65초이었다.
상기 실시형태 2에서 기술한 바와 같이, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이가 용이(고속)한 계에서는, 양자의 에너지 차가 작기 때문에, 역으로 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이는 느리게 된다. 따라서, 스플레이 배향으로의 전이시간을 평가지표로서, 벤드배향으로의 전이의 용이성을 평가할 수 있다. 상기 실험예의 경우는, 셀 H, G, F, E의 순서로 벤드배향으로의 전이가 용이하게 된다.
또한, 본 실시형태 3-4에 관한 평가법에서는, 평가가 용이하다. 왜냐하면, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 목시관찰하는 경우에는, 종래의 기술의 항에서 설명한 바와 같이, 직교편광(Cross Nichole)하에서는, 색변화가 적어 전이의 확인이 용이하지 않다. 한편, 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이를 목시관찰하는 경우에는, 직교편광하에서의 색변화(예를 들면, 청색·노란색 등의 유채색의 변화)가 크고, 측정이 대단히 용이하기 때문이다.
한편, 여기서 20mV의 전압을 인가하는 것은, 통상 벤드배향에서 스플레이 배향으로 전이시키기 위해서는, 벤드배향 상태에 있어서 전압의 인가를 정지하면 된다. 그러나, 이와 같이 전압인가를 정지하더라도, 즉시 스플레이 배향에 전이하지 않는다. 왜냐하면, 벤드배향상태에 있어서, 액정층이 충전된 상태로 되어있기 때문에, 전압의 인가를 정지하더라도 스플레이 배향으로 전이할 때까지 상당의 시간을 요한다. 그래서, 실험을 하기 위해서는 적절하지 않다. 따라서, 수 mV 정도의 미소전압을 인가하여, 충전량이 거의 0 이라고 간주할 수 있는 정도의 상태로 하기때문이다.
셀 E, 셀 F, 셀 G 및 셀 H에 10V를 인가하여, 스플레이 배향에서 벤드배향에 요하는 시간을 목시관찰에 의해 별도측정한 결과에서는, 각각 70초, 20초, 3초, 1초로 되었다. 따라서, 벤드배향으로의 전이에 관한 목시관찰도, 본 실시형태 4의 평가법은 일치하고 있고, 본 발명의 유효성은 분명하다.
한편, 본 실시형태 3-4에 관한 평가법은, 스플레이-벤드 전이와는 달리, 그 속도는 배향막의 표면상태에 크게 의존한다. 따라서, 균질한 막표면이 보증되면, 본 실시형태 3-4에 관한 평가법은 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이 용이성의 평가에 매우 유효한 방법이다.
이어서, 상기 실시형태에 관한 평가지표를 자동적으로 계측하는 평가장치에 관해서 설명한다. 도 49는 본 실시형태에 관한 평가장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 이 평가장치(250)는 상기 평가장치(230)에 유사하고, 대응하는 부분에는 동일의 참조부호를 붙인다. 이 평가장치(250)에서는, 평가장치(230)에 사용되고 있던 용량측정장치(232) 대신에, 현미경(251) 및 화상해석장치(252)가 사용된다. 또한, CPU(235)에는 전압인가수단(253)에 접속되어 있고, 이 전압인가수단(253)에 의해 액정셀에 전압이 인가되도록 구성되어 있다. 한편, 이 평가장치(250)에서는, 액정셀의 양 바깥측에 편광판(210, 211)이 직교편광으로 배치되어 있다. 계측에 있어서는, 광원(도시하지 않음)에 의해, 한쪽의 편광판(210)측에서 빛을 조사하여, 다른 쪽의 편광판(211)측에 설치한 현미경(251)에 의해 전이상태를 관찰하고, 관찰된 화상을 화상해석장치(252)로 해석하고, 해석 데이터를 CPU(235)에 전달하도록 구성되어 있다.
도 50은 평가장치(250)의 처리동작을 나타내는 플로우챠트이다. 우선, 액정셀에 예를 들면 30[V]를 일정기간 인가하여, 액정셀의 전영역을 벤드배향상태로 한다(스텝 e1, e2). 이어서, 스텝 e3에서 액정셀에 예를 들면 20mV 정도의 미소전압을 인가하며(스텝 e3), 이와 동시에 타이머(TM3)를 세트한다(스텝 e4). 이어서, 스텝 e5에서 현미경(251)으로부터의 화상을 입력하고, 화상의 색변화의 범위를 해석하여, 색변화의 범위가 모든 전극면에 미쳤을 때는 스텝 e6에서 스텝 e7로 옮겨, 타이머(TM3)에서 현재시간을 판독한다. 이것에 의해, 벤드로부터 스플레이로의 전이시간이 측정되게 된다. 이어서, 스텝 e8에서 전이시간이 표시·인자된다. 이렇게 하여, 평가장치(250)에 의해, 본 실시형태 3-4에 관한 평가지표인 벤드로부터 스플레이로의 전이시간을 자동적으로 측정하는 것이 가능해진다.
발명의 상세한 설명의 항에서 행해진 구체적인 실시태양은, 어디까지나, 본 발명의 기술내용을 명확히 하는 것으로서, 그와 같은 구체예에만 한정하여 협의로 해석되어야 하는 것은 아니고, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 특허청구사항과의 범위내에서, 여러 가지로 변경하여 실시할 수 있는 것이다.
1군의 본 발명은, 상기 현상을 감안한 것으로, 그 목적은 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 저전압이면서도 고속으로 달성할 수 있도록 한 패럴렐(parallel) 배향 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간을 용이하게하며 더욱 신뢰성을 높게 평가할 수 있도록 한 스플레이-벤드 전이시간(스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간을 의미한다.)의 평가법 및 그 평가장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명 중 청구항 1에 기재된 발명은, 한 쌍의 기판 사이에 놓인 액정층과, 기판의 외측에 설치되는 위상보상판을 포함하고, 액정층을 구성하는 액정재료는 호모지니어스(homogeneous) 배향을 나타내는 액정재료로서, 전압 무인가시에는 스플레이 배향으로 되어 있고, 액정표시구동에 앞서 전압인가에 의해 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이시키는 초기화 처리가 행해지고, 이 초기화된 벤드배향 상태에서 액정표시구동을 하는 패럴렐(parallel)배향 액정표시소자에 있어서, 상기 액정재료의 팽창 탄성정수(Kll)가 10pN 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 구성과 같이, 액정재료의 팽창 탄성정수(K11)를 10pN 이하로 함으로써, 저전압의 인가에 의해 용이하게 벤드배향이 형성되고, 전이속도가 빠른 액정표시소자를 실현할 수 있다.
액정재료의 팽창 탄성정수(K11)를 10pN 이하로 하는 것은 이하의 이유에 의한다. 즉, 액정재료의 탄성정수는 팽창 탄성정수(K11)와 휨 탄성정수(K22)와 굽힘 탄성정수(K33)가 있으며, 액정에 힘이 작용하면, 이들 탄성정수에 따라 액정이 변형한다.
그런데, 본 발명에 있어서는, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 문제로 하는 것이므로, 휨 탄성정수(K22)는 직접 관계하지 않고 팽창 탄성정수(K11)와 굽힘 탄성정수(K33)가 관계한다고 생각된다. 여기서, 팽창 탄성정수(K11)를 살펴보면, 팽창 탄성정수(K11)가 작은 경우에 작은 힘으로 용이하게 스플레이 변형이 생긴다. 따라서, 초기의 스플레이 배향에서 스플레이 변형의 정도가 진행하여 최대의 스플레이 배향 상태로 변형하기까지 단시간에 도달하게 된다. 이로써, 전이시간이 짧은 액정표시소자가 구성된다.
본 발명 중 청구항 2에 기재된 발명은, 한 쌍의 기판 사이에 놓인 액정층과, 기판의 외측에 설치되는 위상보상판을 포함하고, 액정층을 구성하는 액정재료는 호모지니어스(homogeneous) 배향을 나타내는 액정재료로서, 전압 무인가시에는 스플레이 배향으로 되어 있고, 액정표시구동에 앞서 전압인가에 의해 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이시키는 초기화 처리가 행해지고, 이 초기화된 벤드배향 상태에서 액정표시구동을 하는 패럴렐(parallel) 배향 액정표시소자에 있어서, 상기 액정재료의 팽창 탄성정수(K11)와 굽힘 탄성정수(K33)와의 비(K11/K33)가 1.0 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 구성과 같이, 액정재료의 팽창 탄성정수(K11)와 굽힘 탄성정수(K33)의 비(K11/K33)를 1.0 이하로 하는 것은 이하의 이유에 의한다. 즉, 종래 기술의 항에서 기술한 바와 같이, 액정재료계로서는 K11과 K33은, 독립하여 설계할 수 없고, K11과 K33은 연동하고 있다. 따라서, K11/K33를 1.0 보다도 큰 값으로 하면, Kl1도 커져 버린다. 그 결과, 최대 스플레이 배향 상태로의 변형이 충분하지 않게 되기 때문에, 도리어, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이속도가 느리게 되어버린다.
본 발명 중 청구항 3에 기재된 발명은, 한 쌍의 기판 사이에 놓인 액정층과, 기판의 외측에 설치되는 위상보상판을 포함하고, 액정층을 구성하는 액정재료는 호모지니어스(homogeneous) 배향을 나타내는 액정재료로서, 전압 무인가시에는 스플레이 배향으로 되어 있고, 액정표시구동에 앞서 전압인가에 의해 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이시키는 초기화 처리가 행해지고, 이 초기화된 벤드배향 상태에서 액정표시구동을 하는 패럴렐(parallel) 배향 액정표시소자에 있어서, 상기 액정재료의 팽창 탄성정수(K11)와 유전율이방성(誘電率 異方性)(△ε)과의 비(K11/△ε)가 1.0pN 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 구성과 같이, 액정재료의 팽창 탄성정수(K11)와 유전율이방성(△ε)과의 비(K11/△ε)를 1.0pN 이하로 하는 것은 이하의 이유에 의한다. 즉, K11이 작으면, 스플레이 변형이 일어나기 쉽다. 또, 유전율이방성(△ε)이 크면, 액정분자가 크게 움직이는 것으로부터, 일정전압의 경우, 전이가 빠르다고 생각된다. 따라서, K11/△ε가 1.0pN 보다도 지나치게 크면, 전이속도가 느리게 된다고 생각되기 때문이다.
본 발명 중 청구항 4에 기재된 발명은, 한 쌍의 기판 사이에 놓인 액정층과, 기판의 외측에 설치되는 위상보상판을 포함하고, 액정층을 구성하는 액정재료는 호모지니어스(homogeneous) 배향을 나타내는 액정재료로서, 전압 무인가시에는 스플레이 배향으로 되어 있고, 액정표시구동에 앞서 전압인가에 의해 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이시키는 초기화 처리가 행해지고, 이 초기화된 벤드배향 상태에서 액정표시구동을 하는 패럴렐(parallel) 배향 액정표시소자에 있어서, 상기 액정재료의 팽창 탄성정수(K11)와 굽힘 탄성정수(K33)의 곱(K11*K33)이 130pN2이하인 것을 특징으로 한다.
상기 구성과 같이, 액정재료의 팽창 탄성정수(K11)와 굽힘 탄성정수(K33)의 곱(K11*K33)을 130pN2이하로 하는 것은 이하의 이유에 의한다. 즉, K11을 작게 하면, 스플레이 변형이 용이하다. 또한, K33을 작게 하면, 벤드 변형이 용이하다. 따라서, K11*K33이 작은 값이면, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이속도가 빠르게 된다. 따라서, K11*K33이 130pN2보다도 지나치게 크면, 전이속도가 느리게 된다고 생각되기 때문이다.
본 발명 중 청구항5에 기재된 발명은, 한 쌍의 기판 사이에 놓인 액정층과, 기판의 외측에 설치되는 위상보상판을 포함하고, 액정층을 구성하는 액정재료는 호모지니어스(homogeneous) 배향을 나타내는 액정재료로서, 전압 무인가시에는 스플레이 배향으로 되어있고, 액정표시구동에 앞서 전압인가에 의해 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이시키는 초기화 처리가 행해지고, 이 초기화된 벤드배향 상태에서 액정표시구동을 하는 패럴렐(parallel) 배향 액정표시소자에 있어서, 상기 액정재료가 피리미딘계 액정, 디옥산계 액정, 및 비페닐계로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 일종의 액정계를 함유하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성과 같이, 액정재료를 상기 특정한 재료로 하는 것은 이하의 이유에 의한다. 즉, 피리미딘계 액정, 디옥산계 액정, 및 비페닐계 액정은 K11이 페닐시클로헥산계 액정이나 에탄계 액정 등에 비해 상대적으로 작기때문이다.
본 발명 중 청구항 6에 기재된 발명은, 한 쌍의 기판 사이에 놓인 액정층과, 기판의 외측에 설치되는 위상보상판을 포함하고, 액정층을 구성하는 액정재료는 호모지니어스(homogeneous) 배향을 나타내는 액정재료로서, 전압 무인가시에는 스플레이 배향으로 되어 있고, 액정표시구동에 앞서 전압인가에 의해 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이시키는 초기화 처리가 행해지고, 이 초기화된 벤드배향 상태에서 액정표시구동을 행하는 패럴렐(parallel) 배향 액정표시소자에 있어서, 상기 액정재료가 그 팽창 탄성정수(K11)가 10pN 이하인 액정재료, 그 팽창 탄성정수(K11)와 굽힘 탄성정수(K33)와의 비가 1.0 이하인 액정재료, 그 팽창 탄성정수(K11)와 유전율이방성(△ε)의 비가 1.0pN 이하인 액정재료, 그 팽창 탄성정수(K11)와 굽힘 탄성정수(K33)의 곱이 130pN2이하인 액정재료, 및 피리미딘계액정, 디옥산계액정, 및 비페닐계로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 일종의 액정계를 함유하고 있는 액정재료로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 일종의 액정재료인 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해서도, 또 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이속도가 빠르게 된다.
본 발명 중 청구항7에 기재된 발명은, 한 쌍의 기판 사이에 놓인 액정층과, 기판의 외측에 설치되는 위상보상판을 포함하고, 액정층을 구성하는 액정재료는 호모지니어스(homogeneous) 배향을 나타내는 액정재료로서, 전압 무인가시에는 스플레이 배향으로 되어 있고, 액정표시구동에 앞서 전압인가에 의해 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이시키는 초기화 처리가 행해지고, 이 초기화된 벤드배향 상태에서 액정표시구동을 행하는 패럴렐(parallel) 배향 액정표시소자에 있어서, 상기 액정재료는 인가전압을 상승 및 하강시키면서 상기 용량을 측정한 때에 관측되는 용량-전압 히스테리시스의 크기(S)를 이하의 제1식으로 정의하는 때에, S가 l.0×104V/m 이하로 된다. 그와 같은 액정재료인 것을 특징으로 한다.
한편, a는 히스테리시스가 인정되는 하한 전압치[V]를, b는 히스테리시스가 인정되는 상한 전압치[V]를 나타내고, CBS는 벤드에서 스플레이로의 변화시의 셀용량[pF]을, CSB는 스플레이에서 벤드로의 변화시의 셀용량[pF]을 나타내고 있다. 또한, Cmax는 셀의 최대용량[pF]을, Cmin은 셀의 최소용량[pF]을 나타내고, L은 액정층 두께[m]를 나타내고 있다.
상기 구성과 같이, 용량-전압 히스테리시스의 크기(S)를 1.0×104V/m 이하로 하는 것은 이하의 이유에 의한다. 즉, 용량-전압 히스테리시스의 크기(S)는 스플레이 배향 에너지와 벤드배향 에너지의 차에 대응하고 있어, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이의 용이성에 대응하고 있다. 따라서, 히스테리시스의 크기(S)가 작으면, 전이가 용이하게 일어나기 때문이다.
본 발명 중 청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 액정표시소자에 있어서, 상기 액정재료의 적어도 한쪽의 기판표면에서의 프리틸트(pre-tilt)각이 2도 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 구성과 같이, 프리틸트각을 2도 이상으로 하는 것은, 프리틸트각이 2도 미만이면 액정분자가 상승하는데 시간을 요하게 되어, 전이속도가 느리게 되기 때문이다.
제 2의 형태에 관한 발명은, 스플레이-벤드 전위에는 액정층 중앙부 근처에서 액정(디렉터)방위가 기판에 수직하게 되는 것과, 한쪽의 배향막계면에서의 프리틸트각이 작게 되는 것이 중요한 것임을 발견한 것에 의거하는 것이다.
이것 때문에 제 1에, 한쪽의 기판상에, 전압인가에 의한 액정분자의 상승 형태가 주위 액정분자의 상승 형태와 반대의 영역을 갖는 액정표시소자라고 하고 있다.
제 2에, 상기 스플레이 배향의 액정영역이 적어도 1조의 스플레이 배향의 부분에 배향분할됨과 동시에, 각 조 내의 스플레이 배향의 방향이 180도 다르게 배향처리가 이루어지고 있는 액정표시소자라고 하고 있다.
제 3에, 양기판상 배향막계면에서의 액정 프리틸트각이 상하로 서로 다른 것을 특징으로 하는 액정표시소자를 사용하는 것으로 하고 있다.
제 4에, 적어도 상기 한쪽의 기판의 액정층과 접하는 면상에, 해당 부위에서의 액정층의 배향이 전압인가에 의한 액정분자의 상승 형태가 주위 액정분자의 상승 형태와 반대로 되도록, 기판면에 대하여 경사면을 갖는 볼록형상물이나 오목형상의 함몰을 갖는 액정표시소자라고 하고 있다.
구체적으로는, 이하의 구성으로 하고 있다.
청구항 9의 발명에 있어서는, 대향하는 기판 내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 대략 평행하게 배향처리하므로서 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 갖는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서, 한쪽의 배향막은, 전압인가에 의한 액정분자의 상승 형태가 주위 액정분자의 상승 형태와 반대로 되도록 배향처리된 역배향 영역부를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 서로 대향하는 기판 내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 대략 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 갖는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서, 이하의 작용이 되어진다.
각 화소마다 적어도 한쪽의 배향막은, 전압인가에 의한 액정분자의 상승 형태가 주위 액정분자의 상승 형태와 반대로 되도록 배향처리된 역배향 영역부를 갖는다.
청구항 10에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 9에 기재된 발명의 액정표시소자에 있어서, 상기 역배향 영역부는 화소마다 적어도 1개를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 11에 기재된 발명에 있어서는, 대향하는 기판 내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 대략 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 갖는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서, 적어도 한쪽의 배향막은, 그 처리부분이 2개의 영역으로 분할되고, 분할된 각 영역내의 스플레이 배향의 방향이 서로 180도 다르도록 정배향 처리부와 부배향 처리부를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 대향하는 기판 내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 갖는 OCB모드의 액정표시소자에 있어서, 이하의 작용이 행해진다.
적어도 한쪽의 배향막은, 그 처리부분이 2개의 영역으로 분할되고, 분할된 각 영역내의 스플레이 배향의 방향이 서로 180도 다르도록 러빙(rubbing)처리의 방향을 바꾸는 등 하여 배향처리의 방향을 변하게 되고, 이로써 정배향 처리부와 이것에 역배향으로 되는 부배향 처리부를 갖고 있다.
청구항 12의 발명에 있어서는, 대향하는 기판 내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 대략 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 갖는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서, 양 기판상의 배향막은 그 계면에서의 액정 프리틸트각이 정(正), 부(負), 역(逆) 또한 그 절대치가 서로 다르도록 배향처리되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 서로 대향하는 기판 내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 대략 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 갖는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서, 이하의 작용이 되어진다.
양 기판상의 배향막은, 그 계면에서의 액정 프리틸트각이 러빙(rubbing)밀도를 다르게 하는 등 하여 정부역 또한 그 절대치는 서로 다르다. 예를 들면 상면이 대(大), 하면이 소(小)로 되도록 배향처리되어 있다. 그리고 이것에 의해, 가장 움직이기 쉬운 액정층 중앙의 액정은 저절로 적어도 조금 기운 상태로 되기 때문에, 초기화 처리시에 빠른 벤드배향으로의 이행이 가능하다.
청구항 13에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 12에 기재된 발명의 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서, 양 기판상의 배향막은, 한쪽의 액정 프리틸트각이 2도이하가 되도록 배향처리되어 있고, 다른 쪽은 액정 프리틸트각이 그것보다 크게 되도록 배향처리되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 청구항 13에 기재된 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서, 이하의 작용이 되어진다.
패럴렐배향 액정표시소자는, 액정 프리틸트각이 2도이하로 되도록 배향처리 된 배향막과, 액정 프리틸트각이 2도에서 절대치가 크고 정부는 반대인 배향막을 가지고 있다. 그리고, 한쪽의 배향막면에서의 프리틸트각이 2도이하이면, 액정층 중앙의 액정의 경사가 증대하기 때문에, 초기화시에 중앙의 액정은 벤드배향을 위해 보다 신속하게 동작하게 된다.
청구항 14에 기재된 발명에 있어서는, 대향하는 기판 내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 대략 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 갖는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서, 적어도 한쪽의 배향막의 액정층과 접하는 면상에, 배향막면에 대하여 경사한 면을 갖는 볼록(凸)형상물 혹은 오목(凹)형상물을 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 대향하는 기판 내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 갖는 액정표시소자에 있어서, 이하의 작용이 되어진다.
패럴렐배향 액정표시소자는, 적어도 한쪽(단, 많은 경우, 한쪽만으로 충분하다.)의 배향막의 액정층과 접하는 면상에, 배향막면에 대하여 경사한 면을 갖는 볼록형상물(원추모양을 포함한다.) 혹은 오목형상물을 가지고 있고, 이로써 초기화시의 벤드배향이 보다 신속하게 된다.
청구항 15에 기재된 발명에 있어서는, 대향하는 기판 내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 대략 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 갖는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서, 적어도 한쪽의 배향막의 액정층과 접하는 면상에, 해당 부위에서의 액정층의 배향이 전압인가에 의한 액정분자의 상승 형태가 주위 액정분자의 상승 형태와 반대로 되도록, 볼록형상물을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 초기화시의 벤드배향이 더욱 한층 신속하게 된다.
청구항 16에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 9에 기재된 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서, 주축이 하이브리드(hybrid)배열한 부(負)의 굴절율 이방성(屈折率 異方性)을 갖는 광학매체로 이루어지는 위상보상판을 적어도 1장 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 이하의 작용이 되어진다.
OCB모드의 액정표시소자는, 주축이 하이브리드(hybrid)배열한 부의 굴절률 이방성(屈折率 異方性)을 갖는 광학매체로 이루어지는 위상보상판을 적어도 1장 갖는다.
그리고 이것에 의해, 출사광(出射光)의 편광상태가 개선되어, 넓은 시야각에 대하여 균일한 흑(黑) 레벨이 얻어진다.
청구항 17에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 9에 기재된 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서, 적어도 1매의 정(正)의 위상보상판을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 이하의 작용이 되어진다.
OCB모드의 액정표시소자는, 통상의 OCB모드의 구성에 추가하여 적어도 1매의 정(正)의 위상보상판을 갖는다.
이것에 의해, 더욱 시야각이 넓게 된다.
청구항 18에 기재된 발명에 있어서는, 대향하는 기판 내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 대략 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 갖는 패럴렐배향 액정표시소자의 제조방법에 있어서, 적어도 한쪽의 배향막의 액정측 표면에, 배향막면에 대하여 경사한 면을 갖는 볼록형상물 혹은 오목형상물을 형성하는 경사면 형성단계를 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 대향하는 기판 내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 대략 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 갖는 패럴렐배향 액정표시소자의 제조방법에 있어서, 이하의 작용이 되어진다.
패럴렐배향 액정표시소자의 제조는, 경사면 형성단계로써 적어도 한쪽의 배향막의 액정측 표면에, 배향막면에 대하여 경사한 면을 갖는 볼록형상물 혹은 오목형상물을 형성한다.
청구항 19에 기재된 발명에 있어서는, 청구항 18에 기재된 패럴렐배향 액정표시소자의 제조방법에 있어서, 주축이 하이브리드(hybrid)배열한 부(負)의 굴절율 이방성을 갖는 광학매체로 이루어지는 위상보상판을 적어도 1장 기판 외표면측에 설치하는 부위상보상판(負位相補償板) 부설단계와, 마찬가지로 적어도 1장의 정(正)의 위상보상판을 적어도 기판 외표면측에 설치하는 정위상보상판(正位相補償板) 부설단계 중 적어도 한쪽의 단계를 가지고 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 이하의 작용이 되어진다.
부위상보상판 부설단계로써, 주축이 하이브리드(hybrid)배열한 부(負)의 굴절율 이방성을 갖는 광학매체로 이루어지는 위상보상판을 적어도 1장 기판 외표면측에 설치하거나, 정위상보상판 부설단계로써, 마찬가지로 정(正)의 위상보상판을 적어도 기판 외표면측에 설치하는 적어도 한쪽의 단계가 되어진다.
본 발명 중 청구항 20에 기재된 발명은, 스플레이-벤드 전이시간의 평가법으로써, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스(homogeneous) 액정셀에 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이 가능한 전압범위내에서의 일정 전압을 인가하는 공정과, 전압인가후의 셀용량의 시간 변화를 모니터하는 공정을 포함하고, 전압인가시에서 용량변화의 굴곡점 또는 포화점에 도달하기까지의 시간을 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 하여, 이 평가지표에 따라서 상기 셀의 배향전이의 용이성을 평가하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하면, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 셀에 전압을 인가하면, 일정시간 경과후에 스플레이 배향 영역의 가운데에 벤드배향의 핵이 발생한다. 그리고, 이 핵은 시간 경과와 동시에 성장해 가며, 액정층의 전영역이 모두 벤드배향으로 전이한다. 한편, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이는 각 액정분자가 순차 수직방향으로 상승하는 것을 의미하기 때문에, 전이의 상태는 셀의 용량변화로서 나타나게 된다. 여기서, 용량변화곡선은, 상기의 벤드배향의 핵의 발생 및 핵의 성장을 고려하면, 전압인가 후부터 일정시간이 경과할 때까지 일정한 용량치를 유지하고, 그 후, 용량치가 증가하여 포화용량치에 도달하는 곡선을 그리는 것으로 생각된다. 따라서, 전압인가시에서 용량변화의 굴곡점(용량치가 증가하기 시작하는 점)에 도달하기까지의 시간, 또는 전압인가시에서 용량변화의 포화점에 도달하기까지의 시간을, 전이시간의 평가지표로 하여, 이 평가지표에 의거하여 셀의 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이 용이성을 평가할 수 있다. 이와 같은 평가법에 의해, 용이하고, 더구나 신뢰성이 높은 스플레이-벤드 전이시간의 평가가 가능해진다.
본 발명 중 청구항 21에 기재된 발명은, 스플레이-벤드 전이시간의 평가장치로서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이가능한 전압범위 내에서의 일정 전압을 인가하는 수단과, 전압인가후의 셀용량의 시간 변화를 모니터하는 수단과, 상기 모니터수단의 모니터 결과에 의거하여, 전압인가시에서 용량변화의 굴곡점에 도달하기까지의 시간 혹는 포화점에 도달하기까지의 시간 중 적어도 어느 하나를 산출하는 수단과, 상기 산출에 의해 산출된 시간을, 표시 및/또는 인자(印字)하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 평가지표로서의 전압인가시에서 용량변화의 굴곡점(용량치가 증가하기 시작하는 점)에 도달하기까지의 시간, 또는 전압인가시에서 용량변화의 포화점에 도달하기까지의 시간을 자동적으로 계측하고 표시 및/또는 인자할 수 있다.
본 발명 중 청구항 22에 기재된 발명은, 스플레이-벤드 전이시간의 평가법으로서, 설정 전압을 단계적으로 상승시키면서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 공정과, 상기 전압 상승시에서의 설정전압과 동일 설정 전압을 단계적으로 하강시키면서, 벤드배향을 나타내는 액정셀에 전압을 인가하는 공정과, 상기 인가 전압의 상승 및 하강시에서의 각 설정 전압치마다의 셀용량의 시간 변화를 모니터하는 공정을 포함하고, 상기 모니터 결과에 의거하여 전압-셀용량 곡선을 구하고, 이 전압-셀용량 곡선의 히스테리시스의 크기를 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 하여, 이 평가지표에 의거하여 상기 셀의 배향 전이의 용이성을 평가하는 것을 특징으로 한다.
스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이와 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이에 관한 전압-셀용량 곡선에 있어서는, 일반적으로는, 히스테리시스가 존재한다고는 생각되지 않았다. 그렇지만, 본 발명자가 용량변화에 착안하여, 용량변화에 의해 전이시간을 평가 가능한지 여부에 관해서 실험을 행한 바, 히스테리시스가 존재하는 것을 발견하였다. 그래서, 히스테리시스에 착안하여, 이 히스테리시스의 크기를 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 하여, 이 평가지표에 의거하여 상기 셀의 배향 전이의 용이성을 평가할 수 있다는 것을 찾아내었다. 이와 같은 히스테리시스의 크기를 이용한 평가법에 의해서도 청구항 20에 기재된 발명과 같은 효과를 나타낸다.
또한, 히스테리시스의 크기를 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 할 수 있는 것은, 이하의 이유에 의한다.
스플레이 배향에서 벤드배향으로의 배향 전이에 요하는 에너지와 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 배향 전이에 요하는 에너지와의 차가 히스테리시스의 크기로서 나타난다고 생각된다. 이 점에 관하여는, 후술하는 실시형태의 항에서 상세히 설명하고 있다. 따라서, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이의 용이성은 히스테리시스의 크기에 대응하고 있으므로, 히스테리시스의 크기를 전이시간의 평가지표로서 사용할 수 있기 때문이다.
본 발명 중 청구항 23에 기재된 발명은, 스플레이-벤드 전이시간의 평가장치로서, 설정전압을 단계적으로 상승시키면서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 수단과, 상기 전압상승시에서의 설정전압과 동일 설정전압을 단계적으로 하강시키면서, 벤드배향을 나타내는 액정셀에 전압을 인가하는 수단과, 상기 인가전압의 상승 및 하강시에서의 각 설정전압치마다의 셀용량의 시간 변화를 모니터하는 수단과, 상기 모니터수단의 모니터 결과에 의거하여 전압-셀용량 곡선상의 히스테리시스의 크기를 산출하는 수단과, 상기 산출수단에 의해 산출된 히스테리시스의 크기를, 표시 및/또는 인자하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 평가지표로서의 전압-셀용량 곡선의 히스테리시스의 크기를 자동적으로 계측하고 표시 및/또는 인자할 수 있다.
본 발명 중 청구항 24에 기재된 발명은, 스플레이-벤드 전이시간의 평가법으로서, 설정전압을 단계적으로 상승시키면서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 공정과, 상기 인가전압의 상승시에서의 각 설정전압치마다의 셀용량의 시간 변화를 모니터하는 공정을 포함하고, 상기 모니터결과에 의거하여, 상기 복수의 설정전압치 중 용량치가 증가해 가는 전압치를 구하고, 이 전압치에 관하여 셀용량이 일정치에 포화하기까지의 시간을 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 하고, 이 평가지표에 의거하여 상기 셀의 배향 전이의 용이성을 평가하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성과 같이, 특정 전압치에 관하여 셀용량이 일정치에 포화하기까지의 시간을 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로서 이용할 수 있는 것은, 이하의 이유에 의한다.
상기의 청구항 20에 기재된 발명에 관한 작용에서 설명했듯이, 전이에 따라 셀의 용량이 변화한다. 이 경우의 전이에 관해서 자세히 고찰하면, 스플레이 배향의 상태에서 전압이 인가되면, 초기의 스플레이 배향에서 단숨에 벤드배향으로 전이하는 것은 아니고, 우선, 스플레이 배향의 정도가 커지다가, 스플레이 배향의 최대 변형상태에 도달하고, 이 스플레이 배향의 최대 변형상태에서 벤드배향으로 뛰어넘어가는 것으로 알려져 있다. 그리고, 상기와 같이, 인가전압을 상승시켜가면, 설정전압 교체직후에, 액정분자가 상승하여, 통상은 2~3초이내에 일정한 용량치에 도달한다. 이와 같은 용량변화가 특정 설정전압에 달할 때까지 발생한다. 이 최소레벨의 전압인가에서 특정 설정전압인가의 사이에 있어서, 상기 스플레이 배향의 최대 변형상태가 전극전면에 걸쳐 전파한다. 그리고, 특정 설정전압에 달하면, 2~3초이내에 일정한 용량치까지 급격히 상승한 뒤, 일정한 경사각도로 용량이 증가하여, 용량치가 포화하기까지 장시간을 요한다. 이것은 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 배향의 완화, 즉, 스플레이 배향의 최대 변형상태로부터 벤드배향으로의 뛰어넘는 현상이 생기고 있는 것으로 생각된다. 따라서, 이 배향의 완화에 요하는 시간이 짧으면 짧을수록, 스플레이 배향이 벤드배향으로 전이가 용이하게 일어나는 것으로 생각된다. 따라서, 이 배향완화시간을 전이시간의 평가지표로 할 수 있다.
본 발명 중 청구항 25에 기재된 발명은, 스플레이-벤드 전이시간의 평가장치에 있어서, 설정전압을 단계적으로 상승시키면서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 수단과, 상기 인가전압의 상승시에서의 각 설정전압치마다의 셀용량의 시간 변화를 모니터하는 수단과, 상기 모니터수단의 모니터결과에 의거하여, 상기 복수의 설정전압치 중 용량치가 증가해 가는 전압치를 구하여, 이 전압치에 관하여 셀용량이 일정치에 포화하기까지의 시간을 산출하는 산출수단과, 상기 산출수단에 의해 산출된 포화하기까지의 시간을 표시 및/또는 인자하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 평가지표로서의 설정전압의 상승시에서의 포화시간을 자동적으로 계측하고 표시 및/또는 인자할 수 있다.
본 발명 중 청구항 26에 기재된 발명은, 스플레이-벤드 전이시간의 평가법으로서, 설정전압을 단계적으로 하강시키면서, 벤드배향을 나타내는 액정셀에 전압을 인가하는 공정과, 상기 인가전압의 하강시에서의 각 설정전압치마다의 셀용량의 시간 변화를 모니터하는 공정을 포함하고, 상기 모니터결과에 의거하여, 상기 복수의 설정전압치 중 용량치가 감소해 가는 전압치를 구하여, 이 전압치에 관하여 셀용량이 일정치에 포화하기까지의 시간을 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 하고, 이 평가지표에 의거하여 상기 셀의 배향 전이의 용이성을 평가하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성과 같이, 특정전압치에 관하여 셀용량이 일정치에 포화하기까지의 시간을 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로서 사용할 수 있는 것은, 이하의 이유에 의한다.
특정 전압치에 관하여서는, 용량이 감소하여, 용량이 일정치에 포화할 때까지 시간을 요한다. 이것은 상기의 전압상승시의 경우와는 반대의 현상인 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 배향의 완화, 즉, 벤드배향에서 스플레이 배향의 최대 변형상태로의 뛰어넘는 현상이 생기고 있는 것으로 생각된다. 따라서, 이 배향의 완화에 요하는 시간이 짧으면 짧을수록, 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이가 용이하게 발생한다. 따라서, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이는, 반대로 상기 완화시간이 길수록 용이하게 발생하는 것으로 생각된다. 따라서, 이 배향완화시간을 전이시간의 평가지표로 할 수 있다.
본 발명 중 청구항 27에 기재된 발명은, 스플레이-벤드 전이시간의 평가장치로서, 설정전압을 단계적으로 하강시키면서, 벤드배향을 나타내는 액정셀에 전압을 인가하는 수단과, 상기 인가전압의 하강시에서의 각 설정전압치마다의 셀용량의 시간 변화를 모니터하는 수단과, 상기 모니터수단의 모니터결과에 의거하여, 상기 복수의 설정 전압치 중 용량치가 감소해 가는 전압치를 구하여, 이 전압치에 관하여 셀용량이 일정치에 포화하기까지의 시간을 산출하는 수단과, 상기 산출수단에 의해 산출된 포화하기까지의 시간을 표시 및/또는 인자하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 평가지표로서의 설정전압의 하강시에서의 포화시간을 자동적으로 계측하고 표시 및/또는 인자할 수 있다.
본 발명 중 청구항 28에 기재된 발명은, 스플레이-벤드 전이시간의 평가법으로서, 설정전압을 단계적으로 상승시키면서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 공정과, 상기 인가전압의 상승시에서의 각 설정전압치마다의 셀용량의 시간 변화를 모니터하는 공정을 포함하고, 상기 모니터 결과에 의거하여, 상기 복수의 설정전압치 중 용량치가 증가해 가는 전압치를 구하여, 이 전압치에 관한 셀용량의 변화율을 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 하고, 이 평가지표에 의거하여 상기 셀의 배향 전이의 용이성을 평가하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이, 배향완화시간을 평가지표로 할 수 있지만, 배향완화시간을 평가지표로 하면, 측정시간이 길게 되기 때문에 어떤 시간범위 내에서의 용량변화, 즉, 용량변화율로 평가하도록 한 것이다.
본 발명 중 청구항 29에 기재된 발명은, 스플레이-벤드 전이시간의 평가장치로서, 설정전압을 단계적으로 상승시키면서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 수단과, 상기 인가전압의 상승시에서의 각 설정전압치마다의 셀용량의 시간 변화를 모니터하는 수단과, 상기 모니터수단의 모니터결과에 의거하여, 상기 복수의 설정전압치 중 용량치가 증가해 가는 전압치를 구하여, 이 전압치에 관한 셀용량의 변화율을 산출하는 수단과, 상기 산출수단에 의해 산출된 셀용량의 변화율을 표시 및/또는 인자하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 평가지표로서의 설정전압의 상승시에서의 셀용량의 변화율을 자동적으로 계측하고 표시 및/또는 인자할 수 있다.
본 발명 중 청구항 30에 기재된 발명은, 스플레이-벤드 전이시간의 평가법으로서, 설정전압을 단계적으로 하강시키면서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 공정과, 상기 인가전압의 하강시에서의 각 설정전압치마다의 셀용량의 시간 변화를 모니터하는 공정을 포함하고, 상기 모니터결과에 의거하여, 상기 복수의 설정전압치 중 용량치가 감소해 가는 전압치를 구하여, 이 전압치에 관한 셀용량의 변화율을 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 하고, 이 평가지표에 의거하여 상기 셀의 배향 전이의 용이성을 평가하는 것을 특징으로 한다.
전압하강시에 있어서도, 배향완화시간을 대신하여 용량변화율로 평가할 수 있다.
본 발명 중 청구항 31에 기재된 발명은, 스플레이-벤드 전이시간의 평가장치로서, 설정전압을 단계적으로 하강시키면서, 벤드배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 수단과, 상기 인가전압의 하강시에서의 각 설정전압치마다의 셀용량의 시간 변화를 모니터하는 수단과, 상기 모니터수단의 모니터결과에 의거하여, 상기 복수의 설정전압치 중 용량치가 감소해 가는 전압치를 구하여, 이 전압치에 관한 셀용량의 변화율을 산출하는 수단과, 상기 산출수단에 의해 산출된 셀용량의 변화율을 표시 및/또는 인자하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 평가지표로서의 설정전압의 하강시에서의 셀용량의 변화율을 자동적으로 계측하고 표시 및/또는 인자할 수 있다.
본 발명 중 청구항 32에 기재된 발명은, 스플레이-벤드 전이시간의 평가법으로서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하여, 벤드배향을 형성하는 공정과, 벤드배향을 나타내는 액정셀로의 인가전압을 저감함으로써 스플레이 배향을 형성하는 공정을 포함하고, 목시관찰에 의해 벤드배향에서 스플레이 배향으로 전이한 것을 확인하여, 이 전이에 요하는 시간을 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 하여, 이 평가지표에 의거하여 상기 셀의 배향 전이의 용이성을 평가하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성과 같이, 목시관찰에 의해 벤드배향에서 스플레이 배향으로 전이하는 시간을 측정하여, 이 측정시간을 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 한다. 이와 같은 평가지표이면, 이하의 이유에 의해 용이하고 또한 고정밀도로 전이를 평가할 수 있다. 즉, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이를 목시관찰하는 경우는, 직교편광(Cross Nichole) 하에서의 변화는 흑색 혹은 회색 등의 무채색의 변화이기 때문에, 전이의 시점을 확인하는 것이 곤란하다. 그러나, 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이의 경우는, 직교편광 하에서의 변화는 유채색의 색변화를 동반하기 때문에, 전이의 시점을 확인하는 것이 용이하고, 정밀도도 향상하게 된다.
본 발명 중 청구항 33에 기재된 발명은, 스플레이-벤드 전이시간의 평가장치로서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하여, 벤드배향을 형성하는 수단과, 벤드배향을 나타내는 액정셀로의 인가전압을 저감함으로써 스플레이 배향을 형성하는 수단과, 액정셀의 배향상태를 검사하는 현미경과, 상기 현미경에 의해 얻어진 화상을 해석하여 액정셀 전면에 색변화가 발생하였는가 여부를 판정하는 화상해석수단과, 상기 화상해석수단으로부터의 판정신호에 따라, 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이에 요하는 시간을 표시 및/또는 인자하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 평가지표로서의 벤드배향에서 스플레이 배향으로 전이하는 시간을 자동적으로 계측하고 표시 및/또는 인자할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면, 본 발명의 각 과제를 충분히 달성할 수 있다. 구체적으로는 이하와 같다.
(1) 전압인가에 의한 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이가 매우 빠른 광학보상벤드(OCB)모드의 액정표시소자를 실현할 수 있다.
(2) OCB 모드의 액정표시소자는 소자 중앙부에 움직이기 쉬운 액정분자가 미리 어떤 배향막 방향으로 기울어져 있기때문에, 비교적 낮은 전압의 인가에서도 서기 쉽게 된다. 또는, 한쪽의 배향막표면에서의 액정분자가 배향막(기판)면에 대하여 수평이 되기 쉽게 되어 있기때문에, 비교적 낮은 전압의 인가에서도 스플레이-벤드 전이가 고속화 된다. 혹은, 시야각도 넓게 된다.
(2) 용이하고, 또한 신뢰성이 높은 스플레이-벤드 전이시간의 평가가 가능해진다. 더욱, 스플레이-벤드 전이시간의 평가지표를 자동적으로 계측하는 것이 가능해진다.

Claims (33)

  1. 한 쌍의 기판 사이에 협지(挾持)된 액정층과, 기판의 외측에 설치되는 위상보상판을 포함하며, 액정층을 구성하는 액정재료는, 호모지니어스 배향을 나타내는 액정재료로서, 전압 무인가시에는 스플레이 배향으로 되어 있고, 액정표시구동에 앞서, 전압인가에 의해 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이시키는 초기화 처리가 행하여져, 이 초기화된 벤드배향상태에서 액정표시구동을 행하는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서,
    상기 액정재료의 팽창 탄성정수(K11)가, 10pN 이하 인 것을 특징으로 하는 패럴렐배향 액정표시소자.
  2. 한 쌍의 기판 사이에 협지(挾持)된 액정층과, 기판의 외측에 설치되는 위상보상판을 포함하며, 액정층을 구성하는 액정재료는, 호모지니어스 배향을 나타내는 액정재료로서, 전압 무인가시에는 스플레이 배향으로 되어 있고, 액정표시구동에 앞서, 전압인가에 의해 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이시키는 초기화 처리가 행해지며, 이 초기화된 벤드배향상태에서 액정표시구동을 하는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서,
    상기 액정재료의 팽창 탄성정수(K11)와 굽힘 탄성정수(K33)와의 비(K11/ K33)가, 1.0 이하인 것을 특징으로 하는 패럴렐배향 액정표시소자.
  3. 한 쌍의 기판 사이에 놓인 액정층과, 기판의 외측에 설치되는 위상보상판을 포함하며, 액정층을 구성하는 액정재료는, 호모지니어스 배향을 나타내는 액정재료로서, 전압 무인가시에는 스플레이 배향으로 되어 있고, 액정표시구동에 앞서, 전압인가에 의해 스플레이(965)배향에서 벤드배향으로 전이 시키는 초기화 처리가 행해지며, 이 초기화된 벤드배향 상태에서 액정표시구동을 행하는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서,
    상기 액정재료의 팽창 탄성정수(K11)와 유전율 이방성(Δε)과의 비(K11/Δε)가 1.0pN 이하인 것을 특징으로 하는 패럴렐배향 액정표시소자.
  4. 한 쌍의 기판 사이에 놓인 액정층과, 기판의 외측에 설치되는 위상보상판을 포함하며, 액정층을 구성하는 액정재료는, 호모지니어스 배향을 나타내는 액정재료로서, 전압 무인가시에는 스플레이 배향으로 되어 있고, 액정표시구동에 앞서, 전압인가에 의해 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이시키는 초기화 처리가 행해지며, 이 초기화된 벤드배향 상태에서 액정표시구동을 행하는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서,
    상기 액정재료의 팽창 탄성정수(K11)와 굽힘 탄성정수(K33)와의 곱(K11·K33)이 130pN2이하인 것을 특징으로 하는 패라럴배향 액정표시소자.
  5. 한 쌍의 기판 사이에 협지(挾持)된 액정층과, 기판의 외측에 설치되는 위상보상판을 포함하고, 액정층을 구성하는 액정재료는, 호모지니어스 배향을 나타내는 액정재료로서, 전압 무인가시에는 스플레이 배향으로 되어 있고, 액정표시구동에 앞서, 전압인가에 의해 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이시키는 초기화 처리가 행해지며, 이 초기화된 벤드배향 상태로 액정표시구동을 행하는 패라럴배향 액정표시소자에 있어서,
    상기 액정재료가 피리미딘계 액정, 디옥산계 액정 및 비페닐계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 액정계를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 패라럴배향 액정표시소자.
  6. 한 쌍의 기판 사이에 협지(挾持)된 액정층과, 기판의 외측에 설치되는 위상보상판을 포함하며, 액정층을 구성하는 액정재료는, 호모지니어스 배향을 나타내는 액정재료로서, 전압 무인가시에는 스플레이 배향으로 되어 있고, 액정표시구동에 앞서, 전압인가에 의해 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이시키는 초기화 처리가 행해져, 이 초기화된 벤드배향 상태에서 액정표시구동을 행하는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서,
    상기 액정재료가, 그 팽창 탄성정수(K11)가 10pN 이하인 액정재료, 그 팽창 탄성정수(K11)와 굽힘 탄성정수(K33)와의 비가 1.0 이하인 액정재료, 그 팽창 탄성정수(K11)와 유전율 이방성(Δε)과의 비가 1.0pN 이하인 액정재료, 그 팽창 탄성정수(K11)와 굽힘 탄성정수(K33)와의 곱이 130 pN2이하인 액정재료, 및 피리미딘계 액정, 디옥산계 액정 및 비페닐계로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 액정계를 함유하고 있는 액정재료로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 액정재료인 것을 특징으로 하는 패럴렐배향 액정표시소자.
  7. 한 쌍의 기판 사이에 협지(挾持)된 액정층과, 기판의 외측에 설치되는 위상보상판을 포함하고, 액정층을 구성하는 액정재료는, 호모지니어스 배향을 나타내는 액정재료로서, 전압 무인가시에는 스플레이 배향으로 되어 있고, 액정표시구동에 앞서, 전압인가에 의해 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이시키는 초기화처리가 행해지며, 이 초기화된 벤드배향 상태에서 액정표시구동을 행하는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서,
    상기 액정재료는, 인가전압을 상승 및 하강시키면서 상기 용량을 측정했을 때에 관측되는 용량-전압 히스테리시스의 크기(S)를 이하의 제 l식으로 정의했을 때, S가 1.0 x 104V/ m 이하로 되며, 그와 같은 액정재료인 것을 특징으로 하는 패럴렐배향 액정표시소자.
    또한, a는 히스테리시스가 인정되는 하한전압치[V]를, b는 히스테리시스가 인정되는 상한전압치[V]를 나타내고, CBS는 벤드로부터 스플레이의 변화시의 셀용량[pF]을, CSB는 스플레이에서 벤드로의 변화시의 셀용량[pF]을 나타내고 있다. 또한, Cmax는 셀의 최대용량[pF]를, Cmin은 셀의 최소용량[pF]을 나타내며, L은 액정층 두께[m]를 나타내고 있다.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 액정재료의 적어도 한쪽의 기판표면에서의 프리틸트각이 2도이상인 액정표시소자.
  9. 대향하는 기판내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 거의 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 가지는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서,
    한쪽의 배향막은, 전압인가에 의한 액정분자의 상승방법이 주위의 액정분자의 상승방법과 역(逆)이 되도록 배향처리된 역배향 영역부를 가지는 것을 특징으로 하는 패럴렐배향 액정표시소자.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 역배향 영역부는 화소마다 적어도 1개를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 패럴렐배향 액정표시소자.
  11. 대향하는 기판내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 거의 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 가지는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서,
    적어도 한쪽의 배향막은, 그 처리부분이 2개의 영역으로 분할되며,
    분할된 각 영역내의 스플레이 배향의 방향이 서로 180도 다르도록 정배향 처리부와 부배향 처리부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 패럴렐배향 액정표시소자.
  12. 대향하는 기판내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 거의 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 가지는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서,
    양 기판상의 배향막은, 그 계면에서의 액정 프리틸트각이 정, 부, 역 또한 그 절대치가 서로 다르도록 배향처리 되어 있는 것을 특징으로 하는 패럴렐배향 액정표시소자.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 양 기판상의 배향막은,
    한쪽의 액정 프리틸트각이 2도 이하가 되도록 배향처리된 배향막이며,
    다른 쪽의 액정 프리틸트각이 상기 2도 이하의 배향막과 정, 부, 역 또한 그 절대치가 2도보다 큰 배향막인 것을 특징으로 하는 패럴렐배향 액정표시소자.
  14. 대향하는 기판내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 거의 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 가지는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서,
    적어도 한쪽의 배향막의 액정층과 접하는 면상에, 배향막면에 대하여 경사한 면을 가지는 볼록형상물 혹은 오목형상물을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 패럴렐배향 액정표시소자.
  15. 대향하는 기판내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 거의 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 가지는 패럴렐배향 액정표시소자에 있어서,
    적어도 한쪽의 배향막의 액정층과 접하는 면상에, 해당 부위에서의 액정층의 배향이 전압인가에 의한 액정분자의 상승방법이 주위의 액정분자의 상승방법과 반대가 되도록, 볼록형상물을 가지는 패럴렐배향 액정표시소자.
  16. 제 9항에 있어서,
    주축이 하이브리드 배열한 부의 굴절율 이방성을 갖는 광학매체로 이루어지는 위상보상판을 적어도 1장 가지는 것을 특징으로 하는 패럴렐배향 액정표시소자.
  17. 제 9항에 있어서,
    적어도 1장의 정의 위상보상판을 가지는 것을 특징으로 하는 패럴렐배향 액정표시소자.
  18. 대향하는 기판내면에 형성된 전극상의 배향막을 서로 거의 평행하게 배향처리함으로써 형성되는 스플레이 배향의 액정영역을 가지는 패럴렐배향 액정표시소자의 제조방법에 있어서,
    적어도 한쪽의 배향막의 액정측 표면에, 배향막면에 대하여 경사한 면을 갖는 볼록형상물 혹은 오목형상물을 형성하는 경사면 형성스텝을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 패럴렐배향 액정표시소자의 제조방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    주축이 하이브리드(Hybrid)배열한 부의 굴절율 이방성을 가지는 광학매체로 이루어지는 위상보상판을 적어도 1장 기판외 표면측에 설치하는 부위상 보상판부설 스텝과,
    마찬가지로 적어도 1장의 정의 위상보상판을 적어도 기판외 표면측에 설치하는 정위상 보상판부설 스텝과의 적어도 한쪽의 스텝을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 패럴렐배향 액정표시소자의 제조방법.
  20. 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이가능한 전압범위 내에서의 일정전압을 인가하는 공정과, 전압인가 후의 셀용량의 시간변화를 모니터하는 공정을 포함하고,
    전압인가시에서 용량변화의 굴곡점 혹은 포화점에 도달하기까지의 시간을, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 하고, 이 평가지표에 의거하여 상기 셀의 배향전이의 용이성을 평가하는 것을 특징으로 하는 스플레이-벤드 전이시간의 평가법.
  21. 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 스플레이 배향에서 벤드배향으로 전이가능한 전압범위 내에서의 일정전압을 인가하는 수단과,
    전압인가 후의 셀용량의 시간변화를 모니터하는 수단과,
    상기 모니터수단의 모니터 결과에 의거하여, 전압인가시에서 용량변화의 굴곡점에 도달하기 까지의 시간 혹은 포화점에 도달하기까지의 시간의 적어도 어느 한쪽을 산출하는 수단과,
    상기 산출수단에 의해 산출된 시간을, 표시 및/또는 인자(印宇)하는 수단,
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 스플레이-벤드 전이시간의 평가장치.
  22. 설정전압을 단계적으로 상승시키면서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 공정과, 상기 전압상승시에서의 설정전압과 동일설정 전압을 단계적으로 하강시키면서, 벤드배향을 나타내는 액정셀에 전압을 인가하는 공정과, 상기 인가전압의 상승 및 하강시에서의 각 설정전압치마다 셀용량의 시간 변화를 모니터하는 공정을 포함하며,
    상기 모니터 결과에 의거하여 전압-셀용량 곡선을 구하여, 이 전압-셀용량 곡선의 히스테리시스의 크기를, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 하고, 이 평가지표에 의거하여 상기셀의 배향전이의 용이성을 평가하는 것을 특징으로 하는 스플레이-벤드 전이시간의 평가법.
  23. 설정전압을 단계적으로 상승시키면서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 수단과,
    상기 전압상승시에서의 설정전압과 동일 설정전압을 단계적으로 하강시키면서, 벤드배향을 나타내는 액정셀에 전압을 인가하는 수단과,
    상기 인가전압의 상승 및 하강시에서의 각 설정전압치마다 셀용량의 시간변화를 모니터하는 수단과,
    상기 모니터 수단의 모니터 결과에 의거하여 전압-셀용량 곡선상의 히스테리시스의 크기를 산출하는 수단과,
    상기 산출수단에 의해 산출된 히스테리시스의 크기를, 표시 및/또는 인자하는 수단,
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 스플레이-벤드 전이시간의 평가장치.
  24. 설정전압을 단계적으로 상승시키면서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 공정과, 상기 인가전압의 상승시에서의 각 설정전압치마다 셀용량의 시간변화를 모니터하는 공정을 포함하며,
    상기 모니터 결과에 의거하여, 상기 복수의 설정전압치중 용량치가 증가해 가는 전압치를 구하여, 이 전압치에 관하여 셀용량이 일정치에 포화하기 까지의 시간을, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 하여, 이 평가지표에 의거하여 상기 셀의 배향전이의 용이성을 평가하는 것을 특징으로 하는 스플레이-벤드 전이시간의 평가법.
  25. 설정전압을 단계적으로 상승시키면서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 수단과,
    상기 인가전압의 상승시에서의 각 설정전압치마다 셀용량의 시간변화를 모니터하는 수단과,
    상기 모니터 수단의 모니터 결과에 의거하여, 상기 복수의 설정전압치중 용량치가 증가해 가는 전압치를 구하여, 이 전압치에 관하여 셀용량이 일정치에 포화하기 까지의 시간을 산출하는 산출수단과,
    상기 산출수단에 의해 산출된 포화하기 까지의 시간을 표시 및/또는 인자하는 수단,
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 스플레이-벤드 전이시간의 평가장치.
  26. 설정전압을 단계적으로 하강시키면서, 벤드배향을 나타내는 액정셀에 전압을 인가하는 공정과, 상기 인가전압의 하강시에서의 각 설정전압치마다 셀용량의 시간변화를 모니터하는 공정을 포함하며,
    상기 모니터 결과에 의거하여, 상기 복수의 설정전압치중 용량치가 감소해 가는 전압치를 구하여, 이 전압치에 관하여 셀용량이 일정치에 포화하기 까지의 시간을, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 하여, 이 평가지표에 의거하여 상기 셀의 배향전이의 용이성을 평가하는 것을 특징으로 하는 스플레이-벤드 전이시간의 평가법.
  27. 설정전압을 단계적으로 하강시키면서, 벤드배향을 나타내는 액정셀에 전압을 인가하는 수단과,
    상기 인가전압의 하강시에서의 각 설정전압치마다 셀용량의 시간변화를 모니터하는 수단과,
    상기 모니터 수단의 모니터 결과에 의거하여, 상기 복수의 설정전압치중 용량치가 감소해 가는 전압치를 구하여, 이 전압치에 관하여 셀용량이 일정치에 포화하기까지의 시간을 산출하는 수단과,
    상기 산출수단에 의해 산출된 포화하기 까지의 시간을 표시 및/또는 인자하는 수단,
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 스플레이-벤드 전이시간의 평가장치.
  28. 설정전압을 단계적으로 상승시키면서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 공정과, 상기 인가전압의 상승시에서의 각 설정전압치마다 셀용량의 시간변화를 모니터하는 공정을 포함하고,
    상기 모니터 결과에 의거하여, 상기 복수의 설정전압치중 용량치가 증가해 가는 전압치를 구하여, 이 전압치에 관한 셀용량의 변화율을, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 하여, 이 평가지표에 의거하여 상기 셀의 배향전이의 용이성을 평가하는 것을 특징으로 하는 스플레이-벤드 전이시간의 평가법.
  29. 설정전압을 단계적으로 상승시키면서, 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 수단과,
    상기 인가전압의 상승시에서의 각 설정전압치마다 셀용량의 시간변화를 모니터하는 수단과,
    상기 모니터 수단의 모니터 결과에 의거하여, 상기 복수의 설정전압치중 용량치가 증가해 가는 전압치를 구하여, 이 전압치에 관한 셀용량의 변화율을 산출하는 수단과,
    상기 산출수단에 의해 산출된 셀용량의 변화율을 표시 및/또는 인자하는 수단,
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 스플레이-벤드 전이시간의 평가장치.
  30. 설정전압을 단계적으로 하강시키면서, 벤드배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 공정과, 상기 인가전압의 하강시에서의 각 설정전압치마다 셀용량의 시간변화를 모니터하는 공정을 포함하며,
    상기 모니터 결과에 의거하여, 상기 복수의 설정전압치중 용량치가 감소하여 가는 전압치를 구하여, 이 전압치에 관한 셀용량의 변화율을, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 하여, 이 평가지표에 의거하여 상기 셀의 배향전이의 용이성을 평가하는 것을 특징으로 하는 스플레이-벤드 전이시간의 평가법.
  31. 설정전압을 단계적으로 하강시키면서, 벤드배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하는 수단과,
    상기 인가전압의 하강시에서의 각 설정전압치마다 셀용량의 시간변화를 모니터하는 수단과,
    상기 모니터 수단의 모니터 결과에 의거하여, 상기 복수의 설정전압치중 용량치가 감소해 가는 전압치를 구하여, 이 전압치에 관한 셀용량의 변화율을 산출하는 수단과,
    상기 산출수단에 의해 산출된 셀용량의 변화율을, 표시 및/또는 인자하는 수단,
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 스플레이-벤드 전이시간의 평가장치.
  32. 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하여, 벤드배향을 형성하는 공정과, 벤드배향을 나타내는 액정셀로의 인가전압을 저감함으로써 스플레이 배향을 형성하는 공정을 포함하며,
    목시관찰에 의해, 벤드배향에서 스플레이 배향으로 전이한 것을 확인하여, 이 전이에 요하는 시간을, 스플레이 배향에서 벤드배향으로의 전이시간의 평가지표로 하여, 이 평가지표에 의거하여 상기 셀의 배향전이의 용이성을 평가하는 것을 특징으로 하는 스플레이-벤드 전이시간의 평가법.
  33. 스플레이 배향을 나타내는 호모지니어스 액정셀에 전압을 인가하여, 벤드배향을 형성하는 수단과,
    벤드배향을 나타내는 액정셀의 인가전압을 저감함으로써 스플레이 배향을 형성하는 수단과,
    액정셀의 배향상태를 검사하는 현미경과,
    상기 현미경에 의해 얻어진 화상을 해석하여 액정셀 전면에 색변화가 발생하였는가 여부를 판정하는 화상해석수단과,
    상기 화상해석수단에서의 판정신호에 응답하여, 벤드배향에서 스플레이 배향으로의 전이에 요하는 시간을 표시 및/또는 인자하는 수단,
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 스플레이-벤드 전이시간의 평가장치.
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