JP2000002878A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JP2000002878A
JP2000002878A JP16873598A JP16873598A JP2000002878A JP 2000002878 A JP2000002878 A JP 2000002878A JP 16873598 A JP16873598 A JP 16873598A JP 16873598 A JP16873598 A JP 16873598A JP 2000002878 A JP2000002878 A JP 2000002878A
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JP
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liquid crystal
crystal display
cell thickness
alignment
display device
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JP16873598A
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English (en)
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Hiroyuki Okada
裕之 岡田
Kazuhiro Jiyouten
一浩 上天
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い視認性を有し、かつ表示均一性に優れた
液晶表示素子を提供する 【解決手段】 電極パターン(4,5)を形成し、液晶
9を挟持させる2枚の基板1,2のうち、一方の基板2
は配向処理を施さないか、若しくはプレチルト角1°以
下の配向処理に止め、配向処理に伴う不均一配向不良を
低減する。その基板2にはセル厚を一定に保持するため
のスペーサー8を設け、スペーサーの凹凸に起因する不
均一配向をも改善する。配向処理は、主として他方の基
板1側に施し、プレチルト角を7°以上、ツイスト角Φ
とセル厚dの関係をΦ/d≦45(°/μm)とするこ
とで、配向マージンを確保でき、これにより液晶分子の
捩じれ角を180°以上とし、高いコントラストを得
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子、特
に液晶表示素子の表示品位の向上に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶ディスプレイ装置は、液晶の初期配
向方位を、液晶の異方性を利用した作用により他の配向
状態に変化させ、それに伴う光学的特性の変化を利用し
た表示装置である。従来の他の表示装置に比べ低電圧駆
動が可能であり、LSI駆動に適すること、低電力消費
タイプであること、薄型、軽量化が可能であること等か
ら、近年大画面化、大容量化によりOA機器への搭載を
目指し開発、商品化されつつある。
【0003】現在、液晶パネルは、液晶の電場印加によ
る配列状態の変化、即ち電気光学特性を利用した単純マ
トリックス方式のSTN形ディスプレイと、アクティブ
マトリックス方式のTFTディスプレイに大別される。
液晶ディスプレイは透明電極膜を形成した2枚のガラス
基板間に液晶を挟んだサンドイッチタイプであり、透明
電極膜上には液晶を配向させるための高分子薄膜からな
る配向膜を形成する。STNの場合、基板間のセル厚は
通常5〜10μm程度であり、配向膜上をラビングする
ことで液晶の配向を制御し、1°〜8゜程度のプレチル
ト角を持たせる。STN方式は液晶の複屈折性と光の旋
光性を利用したものであり、2枚の基板間で液晶の配向
方向を180゜〜270゜捩じることで著しく急峻なし
きい値特性を得ることを可能にしているため、セル厚は
0.05〜0.1μmの精度を要する。この急峻性がコ
ントラストといった液晶表示素子の視認性に大きく作用
する一方、急峻性を上げることで液晶の配向マージンは
得にくくなる。一般にプレチルト角が高いほど配向マー
ジンは得やすい。
【0004】STNモードを用いる液晶表示素子の光学
特性は、液晶分子の持つ複屈折性、誘電率異方性等によ
り得られる。誘電率異方性は駆動電圧、パネル容量への
影響も非常に大きい。その他粘性、弾性定数等を含め用
いる液晶材料の組成、その成分比の調整により液晶表示
素子の光学特性は変化する。最終的には液晶の持つ複屈
折率Δnと液晶層の厚さdの積であるΔndと、位相差
フィルムによる光学補償構成の組合せによりパネル特性
を決定するが、そのときのセル厚はまた液晶表示素子の
応答速度に影響し、通常薄い程高速応答特性は得やす
い。STNパネルの場合、その原理上特性的にはTFT
に劣る面が多く、セル厚制御もより高い精度が要求され
る。
【0005】現在、そうしたSTNパネルに対しても、
高速高コントラストといった高い特性スペック、表示均
一性への要求が強まっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】液晶パネルは、通常、
電極パターンを形成した2枚の基板の間に液晶を挟持さ
せて形成され、STNあるいはTNといった具合に液晶
分子の捩じれ角を含めた液晶パネルのモードによって、
要求されるセル厚精度は異なるが、その用途要望に応じ
た精度で一定のセル厚を形成する必要がある。そのため
に一般には所望のセル厚近傍の直径を有する球状のスペ
ーサーを液晶充填前に基板上に散布し液晶共々基板間に
挟み込む。しかしながら個々のスペーサーの周囲は配向
乱れを起こしやすく光学特性的なデメリットも大きい。
従ってドット内にはスペーサーが存在しない状態が特性
的には理想的であり、電極パターン間に形成した遮光部
(ブラックマトリックスパターン)上にセル厚支持体を
形成する手法が検討されている。配向処理後にその形成
プロセスを行うと配向性が失われる、または乱されるこ
とが多い一方、支持体形成後に配向処理を行うと、セル
厚支持体の凹凸に起因する不具合が発生する。さらにそ
のような支持体の有無に関わらず、配向処理は異物等の
影響を含め様々な不良を発生させる。
【0007】一方、配向処理後の配向膜上で配向する液
晶分子は、配向膜及びその形成プロセスによりプレチル
ト角を有し、プレチルトが高いと一般に液晶分子の配向
マージンは広がるが、プレチルトが高い分、変動も大き
く配向処理時の不均一性が表示むらとなり易い。また配
向マージンはプレチルト角以外に、基板間の液晶分子の
捩じれ角(ツイスト角)や捩じれのピッチにも影響さ
れ、コントラストを高めようとツイスト角を捩じると配
向マージンが得にくくなり、高速応答特性を求めてセル
厚を薄くすれば、同じ捩じれ角の場合必然的にピッチが
短くなり微妙なセル厚変化、プレチルト角の影響を受け
やすくなる。
【0008】よって本発明は、均一なセル厚を形成した
上で、高い視認性を有し、なおかつ表示均一性に優れた
液晶表示素子を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液晶表示素子は、電極パターンを形成した
2枚の基板間に液晶を挟持させてなる液晶表示素子にお
いて、前記2枚の基板のうち一方の基板にセル厚を一定
に保持するためのセル厚支持体を設けるとともに、その
一方の基板は配向処理を施さないか、若しくはプレチル
ト角1°以下の配向処理を施し、主として他方の基板に
配向処理を施すようにするものである。
【0010】このように、一方の基板に配向処理を施さ
ないか、または1°以下のプレチルト角を有する配向処
理に止めることで配向処理自体による不均一表示を軽減
し、その基板にセル厚支持体を形成することで支持体の
存在に起因する配向不良を無くす、あるいは大きく軽減
することが可能である。さらに、セル厚支持体は配向処
理前に形成できるためその形成過程で配向性に影響を及
ぼすこともなく、光学特性も考慮した任意の位置、例え
ばブラックマトリックスパターン上等に形成可能であ
る。
【0011】一方の基板には配向処理を施さない、また
は施しても極めてプレチルト角が低い場合、液晶の配向
マージンが通常より得にくくなるが、他方の基板の配向
性を十分に高めることで配向マージンを得ることが可能
である。さらに同じツイスト角設定に対してもそれに対
するセル厚を大きくすることで、ツイスト角の配向マー
ジンに及ぼす影響を軽減し、安定した広い配向マージン
の確保が可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0013】図1は、本発明の一実施の形態における液
晶表示素子を示したものである。図1において、1およ
び2はガラス基板であり、透明な電極パターンであるセ
グメント電極4、コモン電極5がそれぞれ設けられてい
る。7は電極4,5上に形成されたポリイミドからなる
配向膜で、フレキソ印刷法により膜形成後、熱硬化され
ている。
【0014】ガラス基板1の配向膜7は、対向基板間で
視角方向を考慮して液晶分子が240゜捩じれる方向に
ラビング法により配向処理が施され、ラビングされた基
板のプレチルト角は8°である。ガラス基板2では、配
向膜形成後、柱状のスペーサー8をカラーフィルタ10
のブラックマトリックス6上に形成して、配向膜7の配
向処理は施さない。スペーサー8は6.0μmの均一な
高さを持つように、セグメント電極4、コモン電極5の
各々の電極ラインのスペース部に沿った形で形成された
ブラックマトリックス6の交点に形成されている。
【0015】ガラス基板1およびガラス基板2で液晶9
を挟み、印刷したシール材3で2枚の基板を貼り合わせ
る。液晶9には誘電率異方性が正のネマティック液晶を
用い、セル厚6μmで240°捩じれるのに必要なカイ
ラル剤を添加した。
【0016】このようにしてでき上がったパネルにおい
て、1/300デューティー、1/18バイアス、12
0Hzのデューティー駆動波形を印加し、光学特性、表
示均一性を評価した。コントラストは、通常の球状スペ
ーサーを200個/mm2の割合で任意に散布したパネ
ルが30程度なのに対し、柱状のスペーサー8をブラッ
クマトリックス6上に形成することで80を示した。支
持体形成後のラビング処理に伴う配向不良の程度とプレ
チルト角の関係を目視により観察した結果を図2に示
す。配向処理無しは勿論、1°のプレチルト角でもほと
んど配向不良は見受けられなかった。2°以上では角度
に応じて配向不良が順次発生するのが確認された。また
配向マージンであるが、ツイスト角、セル厚の配向マー
ジン幅(Δd/p)が0.3以上得られる条件の関係を
(表1)および図3に示す。これによれば一方の基板の
プレチルト角を7°以上とすることで、更にΦ/dを4
5(°/μm)以下にすることで配向マージンが得られ
ることがわかった。
【0017】
【表1】
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電極パターンを形成し、液晶を挟持する2枚の基板のう
ち、一方の基板は配向処理を施さないか、若しくはプレ
チルト角1°以下の配向処理に止めることによって、配
向処理に伴う不均一配向不良を低減することができ、さ
らにその基板にセル厚を一定に保持するためのセル厚支
持体を設けることにより、支持体の凹凸に起因する不均
一配向をも改善できる。配向処理は、主として他方の基
板に施し、配向マージンは、プレチルト角を7°以上と
し、あるいはΦ/dを45(°/μm)以下とすること
で十分得ることが可能である。これにより180°以上
捩じることで、コントラストのより急峻性を高めるとと
もに高視認性を有する高品位な液晶表示素子を実現する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における液晶表示素子の
断面図
【図2】本発明の一実施の形態におけるプレチルト角と
配向不均一発生率との関係を示す図
【図3】本発明の一実施の形態における一対の基板のプ
レチルト角の組み合わせと配向マージンの関係図
【図4】本発明の一実施の形態におけるツイスト角とコ
ントラスト、セル厚支持体の配置との関係図
【符号の説明】
1 セグメント電極側ガラス基板 2 コモン電極側ガラス基板 3 シール材 4 セグメント電極 5 コモン電極 6 ブラックマトリックス 7 配向膜 8 スペーサー 9 液晶 10 カラーフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H089 HA15 HA29 HA30 LA10 LA16 LA20 NA24 NA25 NA27 NA29 NA32 NA35 NA38 NA41 NA45 PA05 QA12 QA14 QA16 RA10 SA01 SA02 SA07 SA10 SA16 SA18 TA04 TA12 TA14 2H090 HA11 HB08Y HC06 JA13 JB02 JC17 JD13 KA08 LA02 LA06 LA15 MB01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極パターンを形成した2枚の基板間に
    液晶を挟持させてなる液晶表示素子において、前記2枚
    の基板のうち一方の基板にセル厚を一定に保持するため
    のセル厚支持体を設けるとともに、その一方の基板は配
    向処理を施さず、他方の基板のみ配向処理を施すことを
    特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項2】 電極パターンを形成した2枚の基板間に
    液晶を挟持させてなる液晶表示素子において、前記2枚
    の基板のうち一方の基板にセル厚を一定に保持するため
    のセル厚支持体を設けるとともに、その一方の基板には
    プレチルト角1°以下の配向処理を施し、主として他方
    の基板に配向処理を施すことを特徴とする液晶表示素
    子。
  3. 【請求項3】 プレチルト角1°以下の配向処理を施す
    基板は、セル厚支持体を形成後に配向処理を施すことを
    特徴とする請求項2記載の液晶表示素子。
  4. 【請求項4】 セル厚支持体は、パネルの遮光部上に設
    けたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の液
    晶表示素子。
  5. 【請求項5】 セル厚支持体を形成しない他方の基板の
    配向処理は、プレチルト角を7°以上としたことを特徴
    とする請求項1または請求項2記載の液晶表示素子。
  6. 【請求項6】 基板間での液晶分子の捩じれ角は、18
    0°以上としたことを特徴とする請求項1または請求項
    2記載の液晶表示素子。
  7. 【請求項7】 セル厚dと液晶分子の捩じれ角Φの関係
    は、Φ/d≦45(°/μm)を満足することを特徴と
    する請求項1または請求項2記載の液晶表示素子。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002244138A (ja) * 2001-02-16 2002-08-28 Science Univ Of Tokyo 高コントラスト比液晶表示素子の製造方法
CN107479235A (zh) * 2017-08-29 2017-12-15 上海天马微电子有限公司 显示基板、显示面板和显示装置

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002244138A (ja) * 2001-02-16 2002-08-28 Science Univ Of Tokyo 高コントラスト比液晶表示素子の製造方法
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CN107479235B (zh) * 2017-08-29 2020-09-29 上海天马微电子有限公司 显示基板、显示面板和显示装置

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