JPH01191121A

JPH01191121A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH01191121A
Application number: JP1631088A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Yamaguchi; 雅彦山口; Mitsuru Kano; 満鹿野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1988-01-27
Filing date: 1988-01-27
Publication date: 1989-08-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、白黒表示用の液晶表示素子に関し、特に、
その視認性の向上を図ったものである。

「従来の技術」従来、この種の白黒表示用の液晶表示素子として第５図
に示すものが提案されている（Ｈ・＋３ａａｇｅｒ　ｅ
Ｌａｌ、ＪＡＰＡＮ　ＤＩＳＩ’ＬＡＹ　’８６，２７
８（１９８６））　、この図において符号ｌは液晶表示
素子である。この液晶表示素子ｌは、液晶層２と透明基
板３．４と透明電極５　ａ、５　ｂ、・・・、６と配向
膜７．８と偏光板９、ＩＯとから概略構成されている。

上記液晶層２はネマティック液晶を２枚の透明基板３．
４でサンドイッチし、その外周部をシール材１１で封着
してなるもので、液晶層２のおおよその厚さはスペーサ
（図示せず）によって規制されている。

また、上記透明基板３は両面とも平坦な面となっており
、他方、上記透明基板４は外面（液晶層２と反対側の面
）が平坦面で、内面（液晶層２側の而）が凹凸部Ｃから
なるマット面になっており、その凹凸部Ｃの平均高低差
は２〜６μｍの範囲、平均凹凸周期は１００μｍ程度に
設定されている。

また、上記の透明基板３の内面には画素電極を構成する
複数の透明電極５　ｉ、５　ｂ　、・・・（以下、画素
電極５ａ、５ｂ、・・・という。）が積層され、さらに
、この画素１ｉ極５　ａ、５　ｂ　、・・・の上には配
向膜７が積層されている。また、他方の透明基板４の内
面には対向？ｔｆ極を構成する透明電極６（以下、対向
電極６という。）か積層され、さらに、この対向電極６
の上には配向膜８が積層されている。ここで、上記画素
電極５　ａ、５　ｂ　、・・・および対向電極６の形成
材料としては、たとえば、インジウム・ナイン・オキサ
イド（ＩＴＯ）が用いられる。また、配向膜７のラビン
グ方向と配向膜８のラビング方向とは互いに直交するよ
うになされており、これにより、液晶層２は液晶分子が
層間で９０度に捩れたＴＮ型の構成になっている。さら
に、透明基板３．４の外面側にはそれぞれ偏光板９．１
０が設けられている。ここで、偏光板９の偏光軸と偏光
Ｆｉ、ＩＯの偏光軸とは互いに平行するようになされて
いると共に、これらの偏光軸が配向膜８のラビング方向
に平行するようになされている。これにより、上記液晶
表示素子ｌはずデ景が暗となるネガ型の素子構成となっ
ている。

以上の構成において、第５図に示すように、画素電極５
ａと対向電極６との間に電圧を印加したとき、その間の
液晶領域しａは垂直の分子配向状態となり、背面（偏光
板ｌＯの外面）から入射する光Ｐａは表示面（偏光板９
の外面）より射出される（光透過状ｇ）。これにより、
画素型ｗ４５ａを明点として視認し得る。他方、画素電
極５ｂと対向電極６との間が電圧無印加状態のとき、そ
の間の液晶領域Ｌｂは９０度に捩れた分子配向状態とな
り、背面から入射する光Ｐｂは偏光板９により遮断され
（光遮断状＠）、これにより、画素電極５ｂを暗点とし
て視認し得る。

ところで、９０度に捩れた分子配向状態といっても、微
視的には液晶分子が完全に整然と捩れているわけではな
いため、光遮断状態にあっても、必ず、多少の漏光Ｐｃ
が存在する。このとき、液晶層２の厚さ（ｄ）が一定で
あれば、リタデーシジン（Δｎ−ｄ）の値が固定され、
このリタデーションにに起因して特定波長の届先Ｐｃが
特に多くなる（ここで、Δｎは液晶の複屈折率を表す）
。

このため、暗点は着色されて視認されることになる。ま
た、視（野）角によっても、リタデーシヲンは異なって
くるので、視角により異なった着色が視認される。

そこで、この例の液晶表示素子ｌにあっては、上記した
ように透明基板４の内面に凹凸部Ｃを形成し、これによ
り、種々のリタデーションの値に起因した多数のスペク
トル光を暗点（暗部）に生じさＵ゛て、着色を平均化し
、無彩色に近い表示を得ろようにしている。さらに、基
板内面の凹凸部Ｃにおいて光散乱を生じさせ、より広い
視角を得るようにしている。

「発明が解決しようとする課題」とこ・ろが、上記従来の液晶表示素子藍にあっては、マ
ット面の凹凸部Ｃの平均高低差が２〜６μｍの範囲、平
均凹凸周期が１００μｍ程度に設定されているので、凹
凸部の平均高低差（トｌ）と平均凹凸周期（相隣合う山
間または谷間の平均距離、Ｐ）の比（ｒ’／ＩＩ）がｌ
θ軸５０の範囲になり、このため、凹凸部Ｃの起伏が比
較的滑らかになっていた。したがって、凹凸部の凹斜面
（凸斜面）の傾斜角度が基板面に沿って微少にしか変化
しないため、基板面における液晶分子のプレティルト角
（事前の傾き角）も基板面に沿って微少にしか変化しな
い。このため、リタデーションによる表示面の着色ノイ
ズを、未だ、十分には緩和できず、また視角を十分拡大
できない不満があった。

そこで、この発明は上記問題点を解決するためになされ
たもので、白黒表示性（無彩色性）および視角性の良い
液晶表示素子を提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」この発明においては、液晶層を介して互いに対向する一
対の基板のうち、少なくとも一つの基板の内面側に、第
１の凹凸部と、この第１の凹凸部よりもその凹凸周期が
小さい第２の凹凸部とを重畳したマット面を備えること
により上記の問題を解決している。

このような液晶表示素子にあっては、第１の凹凸部によ
る大きなうねりと、第２の凹凸部、による小さなうねり
との相乗作用により、漏光の各スペクトル強度がさらに
一段と平均化される。このため、リタデーシジンから生
じる着色ノイズを一段と確実に緩和することができ、白
黒表示性が向上すると共に、視角性ら数倍されるため、
着色の角度依存性も大幅に向」−することになる。

以下、図面を参照してこの発明を詳述する。

第１図は、この発明の液晶表示素子の一例を示すもので
、この図において上記従来のものと同一構成部分には同
一符号を付して説明を簡略化する。

この例の液晶表示素子１２にあっては、マット面に、従
来の滑らかな凹凸部に相当する第１の凹凸部Ｃを設け、
さらにその表面に、第２の凹凸部ｅを設けるようにした
点が上記従来の液晶表示素子！と異なるところである。

この液晶表示素子のマット面は、たとえば、以下の方法
により、作成される。

（作成例１）・・・第１図参照たとえば、ガラス基板４の片面に常法（化学エツチング
、機械的研削など）により、まず、第Ｉの凹凸部Ｃを形
成する。次に、第１の凹凸部Ｃの上に、粒１１μｍ以下
の微粒子とその分散溶媒との混合物を、たとえば、オフ
セット印刷などで膜厚■μｍ以下に塗布して、第２の凹
凸部ｅを形成する。

（作成例２）・・・第１図参照ガラス基板４の片面に常法により、まず、第１の凹凸部
Ｃを形成する。次に、これらの上に、たとえば、低融点
ガラスフリットなどの熱可塑性物質を均一に分散さけた
後、熱処理を施して、熱可塑性物質を第１の凹凸部Ｃに
融若さ仕て第２の凹凸部ｅとする。

（作成ｆ１４３）・・・第２図参照まず、第１の凹凸部Ｃと第２の凹凸部ｅとの形状を重畳
させたスタンパ−（型）を作成した後、このスタンパ−
を、予め、ガラス基板４に塗布された透明膜上に抑圧し
、第１の凹凸部Ｃと第２の凹凸部ｅとを同時に形成する
。

このような構造をとることにより、視認性、特に、着色
の角度依存性に優れる液晶表示素子を得ることができる
。

また、第１図においては、マット面を構成する凹凸部の
うち、第１の凹凸部Ｃを透明基板４に、第２の凹凸部ｅ
を対向電極６にそれぞれ形成した場合を示しているが、
これに限らず、たとえば、透明電極４の表面を、第奮の
凹凸部Ｃとし、この上に第２の凹凸部ｅを設けても良く
、また、第２図に示すように、対向電極６の上に、まず
第１の凹凸部Ｃを有する層を形成し、この上に第２の凹
凸部ｅを設けるようにしても良い。後者にあっては、対
向電極６を平坦に形成することができるので、対向電極
６の損傷（たとえば、断線）を防止できる。また、上記
の例においては、二つの基板３．４の内面のうち、片方
にのみ、マット面を有する場合について述べたが、これ
に限らず、二つの基板３．４の内面の両方に形成しても
良く、このようにすれば、さらに−段と良好な白黒表示
性を得ることができると共に、−段と広い視角を得るこ
とができる。

また、第３図は、この発明の液晶表示素・子の他の例を
示し、配向膜８自体に微粒子を含有させ、第２の凹凸部
ｅを形成させたものである。

このようにすれば、この発明の液晶表示素子の製造を一
段と簡易にすることができる。

さらにまた、上記例において、上記マット面の第１の凹
凸部の平均高低差を２〜６μｍ、平均凹凸周期を鳳００
μｍ程度の範囲に設定し、かつ第２の凹凸部の平均高低
差を０．５〜！μｍ１平均凹凸周期を１０μｍ以下の範
囲に設定することが好ましく、マット面がこれらの範囲
を満たずとき、第１の凹凸部による大きなうねりと、第
２の凹凸部による小さなうねりとの相乗作用がさらに促
進され、着色ノイズが一段と確実に緩和され、着色の角
度依存性が一段と良好になる。

さらにまた、上記例においては、偏光板り、簾０をそれ
ぞれの偏光軸が互いに平行に配置するネガ型の素子構成
について述べたが、これに限らず、それぞれの偏光軸を
互いに直交させるポジ型の素子構成にしても上記したと
同様の効果を得ることができるものである。

「実施例」（実施例１）次に、第２図に示した液晶表示素子１３と同一構造の液
晶表示素子を以下の方法により製造した。

まず、透明で平行平面のガラス基板３．４を用息した。

次に、これらのガラス基板３．４のマット面上に５ｉｆ
ｔをスパッタリングして＊Ｊ’；（が約１．０００人の
パシベーション膜（図示せず）を形成し、さらに、この
上に膜厚が約８００人、シート抵抗が＋００Ω／口のイ
ンジウム・ナイン・オキサイド（Ｉ　Ｔ　Ｏ）膜をスパ
ッタリングにより形成した。次いで、フォトリソグラフ
ィによりこれらのＩＴＯ膜を対向電極または画素電極の
形状にパターニングすることにより、ガラス基板３上に
は画素電極５ａ、５ｂ、・・・を、また、ガラス基板４
上には対向電極６をそれぞれ形成した。

さらに、ガラスＪ１（板４については、以下の要領で、
第１の凹凸部Ｃを作成した。すなわち、まず、ガラス基
板４の一方の面に形成された対向電極６の面上にポジ型
の感光性樹脂を、硬化後の膜厚が４μｍになるように塗
布した後、７０℃×３０分のプレベーキング（予備加熱
）を施して硬化させた。次に、相対向する２辺間の距離
が５０μｍの正６角形の窓（ウィンド）を、１００μｍ
の隣接間隔で正マトリックス状に配列してなるフォトマ
スクを用いて、感光性樹脂膜とフォトマスクとの間隔を
１．６ｍｍに設定した状悪で紫外線露光することにより
、感光性樹脂膜上にマトリックス状の上記窓パターンの
潜像を形成さけた後、現像処理を行って感光性樹脂から
なる凹凸パターンを形成した。なお、上記窓は正６角形
に限らず、他の形状、たとえば５角形、円形などでも良
い。このとき、感光性樹脂膜とフォトマスクとを密着せ
ずに、１．６ｍｍの間隔を１４いたので、不鮮明な潜像
が形成され、このため、凹凸パターンは滑らかなものと
なった。次いで、凹凸パターンが形成された感光性樹脂
膜１膜に、２００℃×３０分のボストベーキング（本加
熱）を施して本硬化し、その平均高低差が３．８μｍで
、平均凹凸周期が１００μｍの第１の凹凸部Ｃを形成し
た。

次ぎに、上記の上うにして形成された、第１の凹凸部Ｃ
の上に、以下に示す手順により第２の凹凸部ｅを形成し
た。

すなわち、まず、平均粒径１μｍの微粒子（０゜５重量
％）とシリコン系の高透明性耐熱樹脂（９９，５重量％
）とを混合して、この混合物を第１の凹凸部Ｃの上にオ
フセット印刷により付若した。

その後、これに２００℃×３０分の熱処理を施して、第
２の凹凸部Ｃを得た。次に、これらの透明電極５　ａ、
５　ｂｓ・・・、６が設けられているマット面上に、低
温硬化型ポリイミド樹脂を所望の形状にオフセット印刷
し、次いで、これに１７０℃で１時間の熱処理を施した
後、配向（ラビング）処理して膜厚的１，０００人の配
向膜７．８を形成した。次に、一方のガラス基板（たと
えば、ガラス基板３）の配向膜（たとえば、配向膜７）
上に、液晶層２の層厚（セルギャップ）がほぼ８μｍに
なるように、約８μｍ径のアクリル系の球状スペーサ（
図示仕ず）をふりまき、他方のガラス基板（たとえば、
ガラス基板４）の周辺部にシール材１１としての熱硬化
性樹脂をスクリーン印刷した。

なお、層厚は８μｍに限定されるらのではない。

次いで、ガラス基板３とガラス基板４とを貼り合わ仕た
後、Ｉ　５０＠Ｃｘ　１時間の熱処理を施して熱硬化性
樹脂を硬化させた。なお、ガラス基板３とガラス基板４
との貼り合わ仕作業においては、液晶層２をＴＮ型構成
にするために、互いに対向する配向膜７．８のそれぞれ
のラビング方向を互いに直交さ仕た。次に、ガラス基板
４とガラス基板１３との間隙にＣｒｔ−６１（チッソ（
株）製のネマティック液晶）を封入し、その後、接若剤
を用いて、上記液晶を封Ｉしシ、液晶層２とし、この液
晶層２を偏光板９．１０で挟んで液晶表示素子とした。

このとき、これらの偏光板９、ＩＯをそれぞれの偏光軸
が互いに平行になるように配設すると共に、これらの偏
光軸が配向膜８のラビング方向に平行になるように配設
した。

（実施例２）また、実施例２として、ガラス基板４の内面側のみなら
ず、ガラス基板３の内面側にも第１の凹凸部Ｃと第２の
凹凸部ｅとを有するマット面を設けた以外は、上記実施
例１と同様にして液晶表示素子を製造した。

（比較例りまた、比較例！として、ガラス基板４の内面側に、第１
の凹凸部Ｃのみを設け、第２の凹凸部ｅを排した以外は
、上記実施例１と同様にして液晶表示素子を製造した。

（比較例２）また、比較例２として、ガラス基板４の内面側に、第２
の凹凸部Ｃのみを設け、第１の凹凸部Ｃを排した以外は
、」−記実施例Ｉと同様にして液晶表示素子を製造した
。

次に、上記実施例１．２並びに比較例！、２の液晶表示
素子について、無彩色性（白黒表示性）および広視角性
などの表示品位を調べた。

すなわち、上記実施例１．２並びに比較例１．２の液晶
表示素子について、国際照明釜ｌ会（ＣＩＥ）によって
規定された標帛光源Ｄｏｓを、背面（偏光板！０側）か
ら照射し、表示面（偏光板９）側に色度計を置いてそれ
らの表示色を測定した。

このとき、視角０度（表示面にたてた法線の方向）から
視角３０度まで、５度毎に、順次視角を変えて表示色を
測定した。その結果を第４図にｘｙ−色度図として示し
た。第４図において、符号ＷＡは標準光源り。の色度を
表し、Ｇ１は実施例Ｉの、Ｇ２は実施例２の、Ｈ１は比
較例１の、１１２は比較例２の、それぞれ視角０度の方
向から見た電圧無印加時における表示色の色度を表す。

さらに、Ｑ印で表される軌跡は実施例１の、・印で表さ
れる軌跡は実施例２の、Δ印で表されろ軌跡は比較例１
の、ム印で表される軌跡は比較例２の、それぞれ視角０
度の方向から５度毎に３０度の方向まで観察したときの
、表示色の色度変化を表す。

第４図の結果から、この発明の液晶表示素子は従来のら
のに比較して表示色がより光に色（白色）に近く、また
、着色の視角依存性も少ないことが判明した。

また、上述の測定にあっては、色度計による測定の他、
目視による定性観察も行った。この結果を下表に示す。

ｉ１’、　Ｉ　；無彩色性について電圧無印加時、視角０度の方向より目視判定した。

◎：特に良好、Ｏ：良好、 △：普通、　　　×：不良。

注２：広視角性について視角３０度における表示品位 ◎：表示品位が視角０度と同じ、 ○：表示品位が視角０＠とほとんど同じ、Δ：表示品位
が視角Ｏ°より低下、 ×：表示が全く視認できない。

上表の結果からも、この発明の液晶表示素子は、従来の
ものに比較して無彩色性および視角性がさらに改善され
ていることが判明した。

（実施例３）、次に、実施例３として、ガラス基板４の表面粗さ状＠
（凹凸の平均高低差、平均凹凸周期）が種々光なる以外
は、実施例１の液晶表示素子と同様にして液晶表示素子
を複数個、製造した。

そして、これらの液晶表示素子の表示品位を比較検討し
たところ、上記マット面の担さ状態については、第１の
凹凸部の平均高低差が２〜６μｍ１平均凹凸周期がｌＯ
Ｏμｍ程度の範囲にあり、かつ第２の凹凸部の平均高低
差が０．５〜１μｍ、平均凹凸周期が１０μｍ以下の範
囲にある場合が、白黒表示性および視角性の点で優れて
いることが明らかとなった。

（実施例４）次に、第３図に示す液晶表示素子１４と同−横造の液晶
表示素子を以下の方法により製造した。

まず、透明で平行平面のガラス基板３．４を用意し、次
いで、実施例１と同様の方法手順により、ガラス基板３
上に画素？ｌｉ極５λ、５ｂ、・・・を、また、ガラス
基板４上に対向電極６をそれぞれ形成し、さらに、対向
電極６の上に、第１の凹凸部Ｃを作成した。次に、上記
のようにして形成された、第１の凹凸部Ｃの上に、以下
に示す手順により、その表面に第２の凹凸部ｅを存する
配向膜８を形成した。ずなわら、まず、平均粒径１μｍ
の微粒子（０，５重量％）と低温硬化型ポリイミド（９
９，５ｆｆｉｉｆｔ％）とを混合して、この混合物を第
１の凹凸部Ｃの上にオフセット印刷により付着した。

その後、これに１７０℃×３０分の熱処理を施した後、
配向（ラビング）処理して膜厚約１．０００人の配向膜
７．８を形成した。以下、実施例！と同様の方法手順に
より、ＴＮ型構成の液晶表示素子を製造した。このよう
にして得られた液晶表示素子を実施例４とした。

かかる構成においても、実施例１と同様に良好な表示特
性を得ることができた。この場合にあっては、第２の凹
凸部Ｃと配向膜８とを同時に形成できるので、製造工程
を簡略化することができる。

（実施例５〜７）さらにまた、実施例５、実施例６および実施例７として
、互いに対向する配向膜７．８のそれぞれのラビング方
向を、互いに６０度、１２０度および璽５０度の角度で
それぞれ交差させた以外は、上記実施例１と同様にして
液晶表示素子を製造した。

（比較例３〜５）また、比較例３．比較例４および比較例５として、互い
に対向する配向膜７．８のそれぞれのラビング方向を、
互いに６０度、１２０度および１５０度の角度でそれぞ
れ交差させた以外は、上記比較例１と同様にして液°晶
表示素子を製造した。

（比較例６〜８）また、比較例３．比較例４および比較例５として、互い
に対向する配向膜７．８のそれぞれのラビング方向を、
互いに６０度、１２０度および１５０度の角度でそれぞ
れ交差させた以外は、上記比較例２と同様にして液晶表
示素子を製造した。

次に、上記実施例５〜７並びに比較例３〜Ｂの液晶表示
素子について、無彩色性および広視角性などの表示品位
を調べた。その結果、実施例５〜７の液晶表示素子は比
較例３〜８の液晶表示素子に較べて一段と良好な表示品
位を示した。

「発明の効果」以上説明したように、この発明の液晶表示素子は、液晶
層を介して互いに対向する一対の基板のうち、少なくと
も一つの基板の内面側に、第１の凹凸部と、この第１の
凹凸部よりもその凹凸周期が小さい第２の凹凸部とを重
畳したマット面を備えたものなので、第１の凹凸部によ
る大きなうねりと、第２の凹凸部による小さなうねりと
の相乗作用により、着色を一段と平均化することができ
ると共に、着色の視角依存性を著しく緩和することがで
きる。

したがって、白黒表示性（無彩色性）および視角性の良
い液晶表示素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、いずれもこの発明の液晶表示素
子の一実施例を示す構成図、第４図は測定に供された液
晶表示素子の表示色を調べた結果を示す（ｘｙ）−色度
図、第５図は従来の液晶表示素子を示す構成図である。ＩＪ２．１３．１４・・・・・・液晶表示素子、２・・
・・・・液晶層、３．４・・・・・・基板、Ｃ・・・・・・第１の凹凸部、ｅ・・・・・・第２の凹凸部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液晶層を介して互いに対向する一対の基板のうち
、少なくとも一つの基板の内面側に、第１の凹凸部と、
この第１の凹凸部よりもその凹凸周期が小さい第２の凹
凸部とを重畳したマット面を備えたことを特徴とする液
晶表示素子。
（２）上記マット面の第１の凹凸部の平均高低差を２〜
６μｍ、平均凹凸周期を１００μｍ程度の範囲に設定し
、かつ第２の凹凸部の平均高低差を０．５〜１μｍ、平
均凹凸周期を１０μｍ以下の範囲に設定したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の液晶表示素子。
（３）上記液晶層は、層間で、液晶分子の長軸が９０度
〜１５０度の範囲に連続的に捩れてなるものであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶表示素子
。