JP2003344861A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JP2003344861A
JP2003344861A JP2002156021A JP2002156021A JP2003344861A JP 2003344861 A JP2003344861 A JP 2003344861A JP 2002156021 A JP2002156021 A JP 2002156021A JP 2002156021 A JP2002156021 A JP 2002156021A JP 2003344861 A JP2003344861 A JP 2003344861A
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light
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Toshikazu Mori
敏和 森
Kengo Ninomiya
健吾 二之宮
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Hiroshima Opt Corp
Kyocera Display Corp
Original Assignee
Hiroshima Opt Corp
Kyocera Display Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スペーサ自体の透光性およびスペーサの周囲
における液晶分子の配向の乱れによる光の透過を防止
し、セルギャップの均一性を高める。 【解決手段】 2枚の基板とシール材とからなる空間に
スペーサ5と液晶材料6とを封入した液晶表示素子にお
いて、前記スペーサ5を遮光性スペーサとし、スペーサ
の散布密度を100000個/cm2 以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に係
り、特に、液晶表示素子のセルギャップを均一にし、黒
表示を向上させる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来の液晶表示素子の断面構造
の概略図である。従来の液晶表示素子として、一方の表
面に電極12、絶縁膜13および配向膜14をそれぞれ
設けた2枚の基板11,11を用意し、互いの電極1
2,12が向き合うように基板11,11を対向させた
状態で両基板11,11の周囲をシール材(図示せず)
により囲繞し、その空間に液晶材料16を封入した構造
のものが知られている。
【0003】さらに両基板11,11の間には、その間
隔(セルギャップ)を一定の距離に保つためスペーサ1
5が散布されている。スペーサ15としては、球状や柱
状のプラスチック、ガラス、有機樹脂等が使用されてい
るが、いずれの形状においても、一般的には透光性のも
のが使用されてきた。
【0004】液晶表示素子は、表示品質を確保するため
にセルギャップを均一にする必要があり、スペーサ15
の散布密度を増やせば、セルギャップの均一性を高める
ことができる。
【0005】しかしながら、液晶表示素子において黒を
表示するため、液晶材料を遮断状態として透過する光を
遮断しても、スペーサ15自体が透光性であるから、完
全な遮断状態(完全な黒表示)にすることができなかっ
た。
【0006】更に、スペーサ15は、その周囲に存在す
る液晶材料16中の液晶分子17の配向を乱すため、遮
断状態を妨げていた。液晶分子17は、電圧無印加状態
において、通常、配向膜14によって基板に対して10
°以下のプレチルト角をもって配向しているが、スペー
サ15の周囲においては、スペーサの表面に沿って配向
するため、基板11,11に対しては垂直に近い向きに
配向されていた。基板に対して垂直に近い向きに配向さ
れた液晶分子17は、光を透過しやすいため、液晶表示
素子の黒表示は更に不完全なものとなっていた。
【0007】このように、スペーサ15は、それ自体の
透光性とその周囲の液晶分子の配列が乱されることによ
って光漏れを生じさせる大きな要因であった。このた
め、セルギャップの均一性を高めるためにスペーサ15
の散布密度を増やすと、黒表示が更に不完全になり、コ
ントラストが低下するのである。従って、従来の液晶表
示素子において、スペーサ15の散布密度は、セルギャ
ップの均一性とスペーサによる光漏れとのバランスか
ら、約15000個/cm2 程度が上限であった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述したス
ペーサ自体の透光性およびスペーサの周囲における液晶
分子の配向の乱れによる光の透過を防止し、より完全に
近い黒表示ができ、コントラストを低下させずにセルギ
ャップの均一性を高め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】前述した目的を達成する
ため請求項1に係る本発明は、2枚の基板とシール材と
からなる空間にスペーサと液晶材料とを封入した液晶表
示素子において、前記スペーサが遮光性であり、その散
布密度が100000個/cm2 以上であることを特徴
とする。
【0010】そして、このような構成を採用したことに
より、スペーサの散布密度を従来の6倍以上としてセル
ギャップの均一性を向上させ、液晶表示素子の表示品質
を確保することができる。更に、遮光性のスペーサを使
用することにより、スペーサ自体の透光性に基づく光の
漏れを防止して、液晶表示素子は、従来よりも完全に近
い黒表示ができる。
【0011】また、請求項2に係る本発明は、上記の液
晶表示素子において、前記スペーサが熱可塑性遮光膜か
らなる被覆層を有することを特徴とする。そして、この
ような構成を採用したことにより、基板にスペーサを固
着させることができ、スペーサの移動を防止し、表示品
質の高い液晶表示素子を得ることができる。
【0012】また、請求項3に係る本発明は、上記の液
晶表示素子において、前記スペーサが垂直配向処理剤で
垂直配向処理されていることを特徴とする。そして、こ
のような構成を採用したことにより、従来、スペーサの
表面に沿って配向されていた液晶分子が、スペーサの表
面に対して垂直な方向に配置することになる。その結
果、スペーサの周囲の液晶分子は、基板に対して平行に
近い配向となるため、遮光効果が向上し、液晶表示素子
は、更に完全に近い黒表示ができ、しかも従来と同程度
のコントラストを得ることができる。
【0013】また、請求項4に係る本発明は、上記の液
晶表示素子において、前記垂直配向処理剤が、分子内に
親水基と炭素数10以上のアルキル鎖とを有しているこ
とを特徴とする。そして、このような構成を採用したこ
とにより、炭素数10以上のアルキル鎖がスペーサ表面
を覆い、スペーサを疎水性にする。このため、スペーサ
に水分が凝着し、凝着した水分による基板間のショート
を防止することができ、スペーサの散布密度を増やして
も信頼性を低下させず、むしろスペーサに水分が凝着す
ることによる基板間のショートについては従来よりも信
頼性を向上させることができるという効果を得ることが
できる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
について説明する。図1は、本発明の液晶表示素子の一
実施形態を示している。
【0015】図1に示す液晶表示素子は、一方の表面に
電極2、絶縁膜3および配向膜4をそれぞれ設けた2枚
の基板1,1を用意し、互いの電極2,2が向き合うよ
うに基板1,1を対向させた状態で両基板1,1の周囲
をシール材(図示せず)により囲繞し、その空間に液晶
材料6を封入した構造である。
【0016】両基板1,1の間には、その間隔(セルギ
ャップ)を一定の距離に保つため、遮光性のスペーサ5
が散布されている。スペーサ5の散布密度は、セルギャ
ップを均一にするため、100000個/cm2 〜30
0000個/cm2 とすることが好ましい。散布密度を
多くしすぎると、表示画素内の液晶材料6が少なくな
り、オン透過率が低下してしまう。
【0017】スペーサ5として、従来から使用されてい
たプラスチックやガラスを使用する場合は、プラスチッ
クやガラスの原材料中に顔料を混入したり、その表面を
遮光膜で被覆することにより遮光性を持たせて使用する
ことができる。特に、スペーサ表面に遮光膜を被覆する
場合、この遮光膜を熱可塑性樹脂とすると、熱可塑性遮
光膜からなる被覆層をスペーサの固着剤として作用させ
ることもできる。スペーサ5として、柱状の有機樹脂を
使用する場合は、有機樹脂中に顔料を混入して遮光性を
持たせて使用することができる。
【0018】また、従来は透光性を持たないために使用
していなかった遮光性の材料も使用することができる。
遮光性の材料として金属材料を使用するのであれば、遮
光性を持たせるための処理は必要ないが、基板1,1間
のショートを防止するため、表面に絶縁膜を被覆して絶
縁性を持たせる必要がある。
【0019】更に、スペーサ5は、表面を垂直配向処理
されている。垂直配向処理は、スペーサ5を垂直配向処
理剤に所定時間浸漬したり、加熱して気化させた垂直配
向処理剤の蒸気中にスペーサ5を所定時間置くことで行
う。
【0020】垂直配向処理剤は、分子内に炭素数が10
以上の比較的長いアルキル鎖と、親水基とを有してお
り、アルキル鎖による疎水性と親水基による親水性とを
備えている。このような垂直配向処理剤として、ヘキサ
デシルアミン(C1633NH2)、N,N−ジメチル−
n−テトラデシルアミン(C1429N(CH32)、オ
クタデシルトリエトキシシラン(C1837Si(OC2
53 )、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロ
ミド(C1633N(CH33Br )等を使用すること
ができる。
【0021】図2は、垂直配向処理されたスペーサ5に
対して液晶分子7が配向した様子を示している。垂直配
向処理されたスペーサ5は、表面に垂直配向処理剤8の
親水基9が吸着しており、そこから垂直配向処理剤8の
長いアルカリ鎖10が直立している。垂直配向処理剤8
の長いアルカリ鎖10によって、液晶分子7は、スペー
サ5の表面に沿って配向できず、アルカリ鎖10に沿う
ようにスペーサ5の表面に対して垂直に配向する。
【0022】また、垂直配向処理されたスペーサ5は、
表面に長いアルカリ鎖10を有しているため、疎水性と
なっている。従来、液晶材料中に存在する水分やシール
材を通じて混入した水分は、スペーサに凝着して基板間
のショートを発生させる原因となっていた。スペーサの
散布密度を増やすと、基板間のショートの発生確率も増
加し、液晶表示素子の信頼性も低下してしまう。これに
対し、本発明のスペーサ5は、疎水性となっているた
め、水分が凝着できず、基板間のショートを防止するこ
とができる。この効果は、スペーサの散布密度を増やす
本発明にとって非常に重要なものである。
【0023】以上、単純マトリクス型の液晶表示素子に
ついて説明したが、本発明は、液晶表示素子の駆動方式
が単純マトリクス型またはアクティブマトリクス型のい
ずれであっても、また液晶表示素子の採光方式が反射
型、透過型または半透過型のいずれであっても適用する
ことができる。
【0024】なお、本発明は、前述した実施の形態に限
定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能
である。
【0025】
【実施例】[実施例1] 本実施例では、スペーサの散
布密度が100000個/cm2の液晶表示素子を作製
した。液晶表示素子は図1に示す構造である。従来と同
様の方法で一方の表面に電極2、絶縁膜3および配向膜
4をそれぞれ設けた2枚の基板1,1を用意した。そし
て、一方の基板1の表面にスペーサ5を散布して、他方
の基板1と互いの電極2,2が向き合うように対向させ
てシール材(図示せず)により囲繞した。
【0026】スペーサ5は、積水化学工業社製BBシリ
ーズのスペーサを使用し、散布前に垂直配向処理剤8に
所定時間浸漬させた。本実施例においては、垂直配向処
理剤8として、オクタデシルトリエトキシシランの10
%アルコール溶液を使用し、2時間浸漬した。
【0027】最後に、基板1,1とシール材で囲まれた
空間に液晶材料6を封入して液晶表示素子を完成させ
た。このようにして作製した液晶表示素子のギャップ精
度は±0.015μmであった。
【0028】[実施例2] 本実施例は、実施例1と同
様の構造でスペーサの散布密度が200000個/cm
2 の液晶表示素子を作製した。使用したスペーサ5と垂
直配向処理剤8も実施例1と同様である。実施例2の液
晶表示素子のギャップ精度も±0.015μmであっ
た。
【0029】[比較例] 比較例として、従来のスペー
サを使用して、散布密度が15000個/cm2 の液晶
表示素子を作製した。比較例において使用したスペーサ
は、積水化学工業社製SPシリーズであり、透光性のも
のである。比較例の液晶表示素子のギャップ精度は±
0.03μmであった。
【0030】実施例1および2と比較例とを対比する
と、本発明を実施した液晶表示素子は、従来のスペーサ
を使用した液晶表示素子に比べギャップ精度が向上して
いることがわかる。
【0031】また、実施例1および2の液晶表示素子の
コントラストは、比較例の液晶表示素子のコントラスト
とほぼ同等の値であったため、コントラストを低下させ
ずにギャップ精度を向上させることができた。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ペーサが、遮光性であり、その散布密度が100000
個/cm2 以上であるから、セルギャップの均一性を向
上させ、液晶表示素子の表示品質を確保することがで
き、従来生じていたスペーサ自身の透光性に基づく光の
漏れを防止して、液晶表示素子は、従来よりも完全に近
い黒表示ができる。
【0033】また、本発明は、スペーサ表面を熱可塑性
遮光膜で被覆することにより、スペーサが基板に固着さ
れ、スペーサ移動に起因する配向膜の傷付きを防止でき
る。配向膜の傷による光漏れを確実に防止できるので表
示品質の高い液晶表示素子を提供することができる。
【0034】また、本発明は、スペーサに垂直配向処理
することにより、従来、スペーサの表面に沿って配向さ
れていた液晶分子が、スペーサの表面に対して垂直な方
向に配置するため、遮光効果が向上し、液晶表示素子
は、更に完全に近い黒表示ができ、コントラストの低下
も防止することができる。
【0035】加えて、本発明は、垂直配向処理剤が、分
子内に親水基と炭素数10以上のアルキル鎖とを有して
いるため、炭素数10以上のアルキル鎖がスペーサ表面
を覆い、スペーサを疎水性にして、スペーサに水分が凝
着し、凝着した水分による基板間のショートを防止する
ことができ、スペーサの散布密度を増やしたにも拘わら
ず、むしろ信頼性を向上させることができるという効果
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を利用した液晶表示素子の断面構造の
概略図
【図2】 本発明を利用したスペーサ周辺の液晶分子の
配向を示す概略図
【図3】 従来の液晶表示素子の断面構造の概略図
【符号の説明】
1、11 基板 2、12 電極 3、13 絶縁膜 4、14 配向膜 5、15 スペーサ 6、16 液晶材料 7、17 液晶分子 8 垂直配向処理剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二之宮 健吾 広島県三次市四拾貫町91番地 広島オプト 株式会社内 Fターム(参考) 2H089 LA09 LA20 MA03X NA03 NA09 PA05 PA09 QA14 QA16 SA17 2H090 HA13 HB07Y HC07 LA02 MA01 MB11

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2枚の基板とシール材とからなる空間に
    スペーサと液晶材料とを封入した液晶表示素子におい
    て、前記スペーサが遮光性であり、その散布密度が10
    0000個/cm2 以上であることを特徴とする液晶表
    示素子。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記スペーサが熱可
    塑性遮光膜からなる被覆層を有することを特徴とする液
    晶表示素子。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、前記
    スペーサが垂直配向処理剤で垂直配向処理されているこ
    とを特徴とする液晶表示素子。
  4. 【請求項4】 請求項3において、前記垂直配向処理剤
    が分子内に親水基と炭素数10以上のアルキル鎖とを有
    していることを特徴とする液晶表示素子。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005208556A (ja) * 2003-12-25 2005-08-04 Kyocera Corp 液晶表示装置
JP2005316453A (ja) * 2004-03-31 2005-11-10 Citizen Watch Co Ltd 液晶装置
JP2006235398A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Kyocera Corp 液晶表示装置および表示体

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