JPH08292412A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH08292412A
JPH08292412A JP9408895A JP9408895A JPH08292412A JP H08292412 A JPH08292412 A JP H08292412A JP 9408895 A JP9408895 A JP 9408895A JP 9408895 A JP9408895 A JP 9408895A JP H08292412 A JPH08292412 A JP H08292412A
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JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
thickness
region
crystal layer
crystal display
Prior art date
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Pending
Application number
JP9408895A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuya Tomota
哲也 友田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP9408895A priority Critical patent/JPH08292412A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、光源や駆動回路などの外部から
伝導される熱に起因する温度分布による表示ムラを実質
的に解消した液晶表示素子を提供することを目的とす
る。 【構成】 この発明は、温度分布に対応して液晶層の厚
みを部分的に変化させることにより、それぞれの屈折率
異方性Δnと液晶層厚みdの積、Δn(T)・dが実質
的に等しくなるようにして、上記目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は液晶表示素子に係わ
り、特にその液晶層の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子は、低消費電力や小形軽量
の特徴を活かしてフラットデイスプレイパネルとして幅
広い用途に使用されている。この液晶表示素子はツイス
テッド・ネマテック(TN)型に加え、液晶分子のツイ
スト角を180度以上とする複屈折モードのSTN型お
よび各画素ごとにスイッチング素子を備えたアクティブ
マトリクス型のものまでが実用化され、パーソナルコン
ピュータやワードプロセッサ用などの大容量高視認性表
示が可能となり、その用途はますます拡大している。
【0003】例えば、マトリクス型液晶表示素子は次の
ような基本構成から形成されている。即ち、2枚の透明
なガラスなどからなる基板の対向面には行と列からなる
電極が規則的に配列されており、それぞれの行と列の交
差する部分が表示のための最小単位としての一画素を構
成する。
【0004】そして、対向する両基板の所定の間隔には
液晶組成物が封入されており、選択された行と列の電極
に所定の駆動電位を印加することによって、各画素ごと
に液晶分子の配向を規制し、各画素をオン・オフして全
体としての画像を表示する。
【0005】このような液晶表示素子は、その基本動作
上は自ら発光する表示素子ではないので、外部からの透
過光や反射光を利用して各画素ごとの光のオン・オフを
以て画像を表示している。
【0006】そこで、外部の光としては固定式の光源が
用いられており、光源を液晶表示素子の表示有効領域内
に配置するバックライト方式と、液晶表示素子の一辺部
に配置するサイドライト方式に大別される。この内、液
晶表示装置全体の厚みを含めたコンパクト化の点ではサ
イドライト方式が有利である。
【0007】また、光源の種類としては一般に細長い蛍
光管が用いられており、この光源からの光が表示有効領
域内で均一となるように導光板や光拡散板を併設配置す
る工夫がなされている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】液晶表示素子はその動
作原理上、液晶組成物の種類や粘度および屈折率異方性
などの物性的要素と、液晶層の厚み、即ち実質的には両
基板の対向間隔などのスペース的要素と、電気的駆動条
件を定める駆動回路的要素から表示状態が決定される。
【0009】この内、液晶表示素子が完成した時点では
液晶組成物の物性的要素と両基板の対向間隔などのスペ
ース的要素は一定に固定されており、通常変更すること
はできない。
【0010】しかしながら、液晶表示素子とともに組み
込まれる蛍光管などの外部光源は必然的に相当分の熱を
発生する。さらに、液晶表示素子の一辺部にまで引き出
された配列電極は液晶表示素子を駆動するための外部駆
動回路と接続されているが、これらの駆動回路も発熱
し、その熱を液晶表示素子に伝導する。
【0011】これらの外部から液晶表示素子に伝導され
る熱量は液晶表示素子の表示有効領域で均一であれば、
加熱による影響を予め設計条件に加味することで発熱二
よる影響を回避することは可能である。
【0012】しかしながら、実際には液晶表示素子に伝
導される熱量は液晶表示素子の表示有効領域で均一では
なく、例えばサイドライト方式の光源である蛍光管に近
い部分ほど伝導熱量は高くなる。
【0013】この結果、液晶組成物の屈折率異方性や粘
度がこれらの伝導熱量による温度変化に伴って変化し、
液晶表示素子の表示有効領域内で部分的に液晶分子の配
向条件が設計値よりずれてしまう。即ち、表示ムラを生
ずることになる。特にこの表示ムラは、画面の大型化や
カラー化によってさらに顕著になり、著しく画質を低下
させる。
【0014】このような温度分布による表示ムラに対し
て、温度勾配を小さくするように周辺機器を含めた液晶
表示装置の構造の改良や、屈折率異方性Δnの温度係数
の小さい液晶組成物の開発が行われているが、いまだ十
分なものではない。この発明は、以上の問題点に鑑みて
なされたもので、外部から伝導される熱による表示ムラ
を実質的に解消した液晶表示素子を提供することを目的
とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】この発明は、表示有効領
域を有する互いの対向面に少なくとも電極および配向膜
がそれぞれ形成された2枚の基板の間隙に液晶組成物を
封入してなる液晶表示素子において、表示有効領域の選
択された部位Aの液晶層の厚みd1と温度の関数である液
晶の屈折率異方性Δn(T1)との積Δn(T1)・d1と、
部位Aとは温度の異なる選択された部位Bの液晶層の厚
みd2と温度の関数である液晶の屈折率異方性Δn(T2)
との積Δn(T2)・d2とが実質的に等しくなるように設
定されてなる液晶表示素子であり、また、表示有効領域
の選択された部位Aの液晶層の厚みd1と部位Aとは温度
の異なる選択された部位Bの液晶層の厚みd2との絶対値
差(d2−d1)とd1の比(d2−d1)/d1が0乃至0.3の
範囲内に設定されてなる液晶表示素子とすることによっ
て上記目的を達成するものである。
【0016】
【作用】液晶表示素子は、液晶組成物の屈折率異方性Δ
nと液晶層の厚みdとの積が一定となるように設計され
ている。この内、液晶層の厚みdはスペース的要素であ
り、表示有効領域内に温度の不均一部分があったとして
も設計値から変動することは極めて少ない。従って、温
度によって変化するのは液晶組成物の屈折率異方性Δn
や粘度である。
【0017】図2に一般的なネマティック型液晶組成物
の温度依存性を示す。即ち、20℃における屈折率異方
性Δn(T20)を基準値とし、任意の温度における屈折
率異方性Δn(T)との比を示している。
【0018】図2によれば温度が上昇すると屈折率異方
性Δnは低下し、相転移温度Tc 近傍で急激に変化し消
滅していることがわかる。ネマティック相の液晶組成物
では相転移温度Tc 近傍を除く実用温度領域では、20
℃の温度上昇に対して屈折率異方性Δn(T)の変化は
およそ20%程度である。また、液晶組成物の粘度も温
度の上昇に伴って小さくなる方向に変化する。
【0019】このように、温度の変化に対して液晶組成
物の屈折率異方性Δnと粘度も変化する。従って、屈折
率異方性Δnと液晶層の厚みdの積もこの温度の変化に
伴って当初の設計値から変動することになる。
【0020】ここで、液晶表示素子および光源を含む液
晶表示装置の全体構成が定まれば、初期条件を除いて、
液晶表示素子の表示有効領域の各部の一定時間後の温度
分布は安定した分布を示す。即ち、液晶表示素子の表示
有効領域は基準温度に対してどのような温度分布となっ
ているかを測定確認することができる。
【0021】従って、予め予測される温度分布に応じ
て、屈折率異方性Δnの変化に対応して液晶層の厚みd
を変化させることによって、表示有効領域全体で実質的
に表示ムラを生じないようにすることは可能である。
【0022】具体的には、ネマティック相の液晶組成物
では図2に示すように、20℃の温度上昇に対して屈折
率異方性Δn(T)の変化はおよそ20%程度である。
そこで、表示有効領域の任意の2つの部位において、液
晶厚みをそれぞれd1およびd2に変化させる。
【0023】そして、その2つの部位の液晶厚みの変化
比、(d2−d1)/d1、を30%以内の範囲で変化させれ
ば、温度による変動は実質的に回避することができる。
また、このように屈折率異方性Δn(T)を液晶層の厚
みによって補正する方向は、液晶組成物の粘度変化によ
る動作電圧の変化を電界強度によって補正する方向と一
致しており、表示ムラの軽減効果をさらに大きくするこ
とになる。
【0024】
【実施例】以下に本発明の液晶表示素子の実施例につい
て図1を用いて詳細に説明する。図1に本発明の実施例
の液晶表示素子の概略断面構成を示す。図1において、
ガラスからなる透明な2枚の基板1および2の一主面上
にはインジウム・ティン・オキサイド(ITO)からな
る透明電極3および4が所定の形状に配列形成されてい
る。
【0025】このITO電極3および4を含む全面にポ
リイミドからなる配向膜が形成され、ラビングなどによ
り配向処理がなされている。そして、一方の基板の周縁
部には液晶注入口(図示せず)となるべき部分を欠如し
た枠上にガラスファイバーからなるスペーサを含有した
エポキシ樹脂からなる保持体7を所定の高さに形成させ
る。
【0026】また、他方の主面上には径が10μmの硬
質プラスチックからなるスペーサ8を一部の領域を除い
て、例えばAなる領域に1mm当たり50個程度散布す
る。さらに、Aなる領域以外のBなる領域には径が11
μmの硬質プラスチックからなるスペーサ9を1mm当
たり50個程度散布する。
【0027】続いて、基板1と基板2の互いの主面側が
対向するようにして組み合わせ、保持体7を硬化させ、
両基板を固定する。そして、液晶注入口から、例えば2
0℃の屈折率異方性が0.08、40℃の屈折率異方性
が0.07の液晶組成物10を注入し、最後に液晶注入
口を封止めする。
【0028】その後、基板1と基板2の外側面に偏光板
11および12をそれぞれの偏光軸が所定の角度となる
ように貼付して液晶表示素子が完成する。この液晶表示
素子はスペーサ8を散布したA領域では約10μmの液
晶層厚みを有し、スペーサ9を散布したB領域では約1
1μmの液晶層厚みを有している。
【0029】即ち、この実施例では、サイドライト方式
の光源としての蛍光管を図1の右側に配置した結果(図
示せず)、表示有効領域のうち図1の右側の光源配置部
分の近傍が他の部分よりも温度分布が高くなっている例
を想定している。
【0030】この液晶表示素子をスペーサ8を散布した
A領域とスペーサ9を散布したB領域のそれぞれの屈折
率異方性Δnと液晶層厚みdの積、Δn(T)・dが実
質的に等しくなるように、スペーサ8を散布したA領域
を20℃、スペーサ9を散布したB領域を40℃に保持
して所定の標準条件で駆動させた。
【0031】この結果、温度ムラ発生部の表示ムラが大
幅に軽減され、表示有効領域内で均質な表示画像が得ら
れた。この時、A領域の液晶層の厚みd1とB領域の液晶
層の厚みd2との絶対値差(d2−d1)とd1の比(d2−d1)
/d1は約0.1であった。
【0032】以上の実施例では表示有効領域内で異なる
径のスペーサにより液晶層厚みを変化させた例を示した
が、スペーサ9を散布したB領域、即ち液晶層厚みを変
化させる領域が保持体近傍に限られる場合は、その領域
の保持体に含まれるスペーサとしてのガラスファイバー
の径を所望の液晶層厚みが得られるように変化させても
よい。さらに、スペーサは2種類以上、即ち、表示有効
領域の液晶層厚みを2種類以上に変化させてもよい。
【0033】また、本発明の温度分布による表示ムラを
実質的に解消する効果は、表示有効領域の異なる領域の
液晶層厚みd1とd2との絶対値差(d2−d1)とd1の比(d2
−d1)/d1は0.3の範囲内とすることが望ましい。
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、液晶表示
素子に近接して配置される外部光源や駆動回路などから
の発熱により、液晶表示素子の表示有効領域に温度分布
を生じて表示画像に表示ムラを生ずる場合、これらの温
度分布による液晶組成物の屈折率異方性Δnや粘度の変
化を予め想定して液晶層の厚みを部分的に変化させるこ
とにより、それぞれの屈折率異方性Δnと液晶層厚みd
の積、Δn(T)・dが実質的に等しくなるようにし
て、これらの温度分布による表示ムラの発生を実質的に
解消することができる。
【0035】また、表示有効領域の異なる領域の液晶層
厚みd1とd2との絶対値差(d2−d1)とd1の比(d2−d1)
/d1は0.3の範囲内とすることによって、本発明の温
度分布による表示ムラを実質的に解消する効果をより確
実とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の液晶表示素子を示す概略断面
構成図。
【図2】一般的なネマティック型液晶組成物の温度依存
性を示す特性図。
【符号の説明】
1、2…基板、 3、4…電極、 5、6…配向膜、 7…保持体、 8、9…スペーサ、 10…液晶組成物、 11、12…偏光板。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表示有効領域を有する互いの対向面に少
    なくとも電極および配向膜がそれぞれ形成された2枚の
    基板の間隙に液晶組成物を封入してなる液晶表示素子に
    おいて、前記表示有効領域の選択された部位Aの液晶層
    の厚みd1と温度の関数である液晶の屈折率異方性Δn
    (T1)との積Δn(T1)・d1と、前記部位Aとは温度の
    異なる選択された部位Bの液晶層の厚みd2と温度の関数
    である液晶の屈折率異方性Δn(T2)との積Δn(T2)
    ・d2とが実質的に等しくなるように設定されてなること
    を特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項2】 表示有効領域を有する互いの対向面に少
    なくとも電極および配向膜がそれぞれ形成された2枚の
    基板の間隙に液晶組成物を封入してなる液晶表示素子に
    おいて、前記表示有効領域の選択された部位Aの液晶層
    の厚みd1と前記部位Aとは温度の異なる選択された部位
    Bの液晶層の厚みd2との絶対値差(d2−d1)とd1の比
    (d2−d1)/d1が0乃至0.3の範囲内に設定されてな
    ることを特徴とする液晶表示素子。
JP9408895A 1995-04-20 1995-04-20 液晶表示素子 Pending JPH08292412A (ja)

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JP9408895A Pending JPH08292412A (ja) 1995-04-20 1995-04-20 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
US6806940B1 (en) 1999-01-29 2004-10-19 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device with particular cell gap
JP2008292670A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 液晶表示装置

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US6806940B1 (en) 1999-01-29 2004-10-19 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device with particular cell gap
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