JPH09218411A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH09218411A
JPH09218411A JP2657796A JP2657796A JPH09218411A JP H09218411 A JPH09218411 A JP H09218411A JP 2657796 A JP2657796 A JP 2657796A JP 2657796 A JP2657796 A JP 2657796A JP H09218411 A JPH09218411 A JP H09218411A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
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display element
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Application number
JP2657796A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Nakatani
博之 中谷
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 通常の液晶表示素子と同一の工程で作製で
き、バイアス電圧の印加なしに安定なベンド配向状態を
維持できる液晶表示素子を提供すること。 【解決手段】 透明基板上に透明電極を形成し、該透明
電極上に配向膜を形成した基板2枚を、各配向膜を向き
合わせて、スペーサにより所定の間隙を隔てて対向さ
せ、その間隙に液晶を封入してなる液晶表示素子であっ
て、前記液晶がベンド配向状態にあり、かつ、前記スぺ
ーサが、その表面において液晶分子を概ね水平に配向さ
せる性質を有するものであることを特徴とする液晶表示
素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に関
し、更に詳しくは、高速応答、広視野角等の特徴を有し
ながら、配向安定性に優れたベンド配向型液晶表示素子
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、液晶表示素子は、透明電極と配
向膜を形成した2枚の透明基板をスぺーサを介して対向
させ、その間隙に液晶材料を封入した構造の液晶セルか
ら形成されている。ここで、スぺーサは、上下の基板間
隔(セルギャップ)を一定に保つ役割を担っている。よ
り具体的には、ガラス基板などの基板の内側表面には、
酸化インジウムを主成分とするITO膜などの透明電極
が設けられており、目的に応じてパターニングされてい
る。一対の透明電極の間で液晶分子をある一定の形態に
配列させるために、透明電極上には、ポリイミドのよう
な高分子の膜が配向膜として形成されている。スぺーサ
としては、ガラスや高分子等の材料からなる微粒子が用
いられることが多い。
【0003】現在最も普通に用いられている液晶表示素
子としては、基板上で液晶分子を概ね基板に平行に配向
させ、かつ基板間で液晶を90°ねじった構造のねじれ
ネマチック(TN)型素子、及び液晶分子を基板面に対
し2〜20°の角度をなすように配向させ、かつ、基板
間で液晶分子を180°〜270°ねじった構造の超ね
じれネマチック(STN)型素子などがある。これらの
液晶表示素子は、薄型軽量、低消費電力という特徴を生
かして、近年、パーソナルコンピュータの表示装置など
携帯OA機器を中心に幅広く使用されている。しかし一
方で、液晶特有の問題として、応答速度の遅さ、表示の
視角依存性などが指摘され、改善が要求されている。
【0004】これらの問題を解決する一つの手法とし
て、図1に示すように、基板間で液晶をベンド(曲が
り)配向させた構造の液晶表示素子が提案されている。
このベンド配向型の液晶表示素子は、TN型やSTN型
などの素子に比べ視野角が広く、かつ、1桁以上の高速
応答が可能という特徴を有している。例えば、特開平7
−84254号公報には、ベンド配向液晶セルと、角度
依存性及び低電圧化の目的で取り付けられた位相補償板
とを組み合わせた広視野角・高速応答の液晶表示素子が
提案されている。
【0005】ベンド配向型液晶表示素子の問題点は、通
常の状態では配向の緩和が発生し、ツイスト配向または
スプレイ配向などの他の配向状態に変化してしまうこと
である。他の配向状態をベンド配向に変化させるために
は、初期電圧を印加して一定時間待たなければならな
い。そこで、このような配向緩和の防止策として、液晶
表示素子に常に一定の電圧(バイアス電圧)を印加して
おく方法が採用されている。しかし、この方法では、電
源オフ後も素子に微弱な電流が流れるため、携帯用機器
などの用途では電池の消耗が早くなるという問題が避け
られなかった。
【0006】従来、バイアス電圧の印加を不要とする方
法として、液晶セル中に高分子のネットワークを形成
し、それによって液晶の配向を安定化させる方法が提案
されている。例えば、電子情報通信学会誌技報EID9
5−17(p.43−48)には、液晶セル中に少量の
光重合性モノマーを混入し、UV照射によって液晶の配
向方向に揃った高分子ネットワークを形成し、ベンド配
向を安定化させる手法が提案されている。しかし、上記
のような高分子ネットワークを用いる方法では、液晶セ
ル内に液晶と屈折率の異なる材料が混入するため、光の
散乱等によって光漏れが発生し、コントラストが低下す
ることが避けられない。また、液晶表示素子の作製時
に、光硬化のためのUV照射という工程が加わるため、
工程が煩雑化するという問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、通常の液晶表示素子と同一
の工程で作製でき、バイアス電圧の印加なしに安定なベ
ンド配向状態を維持できる液晶表示素子を提供すること
にある。本発明者らは、前記従来技術の問題点を克服す
るために鋭意研究した結果、ベンド配向状態の液晶を用
いて液晶表示素子を作成すると共に、スペーサとして、
その表面において液晶分子を概ね水平に配向させる性質
を有しているものを用いることにより、前記目的を達成
できることを見い出し、その知見に基づいて本発明を完
成するに至った。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、透明基
板上に透明電極を形成し、該透明電極上に配向膜を形成
した基板2枚を、各配向膜を向き合わせて、スペーサに
より所定の間隙を隔てて対向させ、その間隙に液晶を封
入してなる液晶表示素子であって、前記液晶がベンド配
向状態にあり、かつ、前記スぺーサが、その表面におい
て液晶分子を概ね水平に配向させる性質を有するもので
あることを特徴とする液晶表示素子が提供される。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明に係る液晶表示素子の構成
は、透明基板上に透明電極を形成し、該透明電極上に配
向膜を形成した基板2枚を、各配向膜を向き合わせて、
スペーサにより所定の間隙を隔てて対向させ、その間隙
に液晶を封入してなる液晶表示素子であって、前記液晶
がベンド配向状態にあり、かつ、前記スぺーサが、その
表面において液晶分子を概ね水平に配向させる性質を有
していることを特徴とする。スぺーサとしては、球状の
微粒子を用い、かつ、基板内面での配置密度を50個/
mm2以上400個/mm2以下とすることが好ましい。
また、スぺーサの表面エネルギーが40mN/m以上で
あることが望ましい。
【0010】本発明に係る液晶表示素子においては、配
向膜だけでなくスぺーサによっても液晶の配向方向が規
制されるため、ベンド配向が他の配向状態に移行するの
を有効に防止することができ、優れた配向安定性を実現
することができる。本発明に用いるスぺーサの形状とし
ては、様々なものが利用可能であるが、基板間隔の均一
性、及び製造の容易さの点から、球状の微粒子を用いる
のが最も望ましい。また、スぺーサの配置密度は、通
常、50個/mm2以上400個/mm2以下、望ましく
は100個/mm2以上400個/mm2以下である。配
置密度が50個/mm2より小さくなると、液晶セル内
でのスぺーサの間隔が開きすぎて、配向安定化の目的が
十分に達成できなくなる。逆に、配置密度が400個/
mm2を超えると、表示画面中に占めるスぺーサの割合
が高くなって全体のコントラストを低下させる。
【0011】スぺーサ表面で液晶を概ね水平に配向させ
る方法としては、例えば、(1)スペーサの表面を親水
化処理する方法、(2)スペーサの表面に微細な傷を付
ける方法などがあるが、(3)スぺーサの表面を高エネ
ルギー化する方法が最も有効である。この際、表面エネ
ルギーは、通常、40mN/m以上、望ましくは45m
N/m以上とする。スぺーサ表面の液晶の配向状態は、
スぺーサと同一の材質でガラス基板上等に薄板を作製
し、その表面に液晶を滴下して偏光顕微鏡で観察するこ
とにより確認することができる。スぺーサの表面エネル
ギーの測定は、スぺーサと同一の材質で平板を作製し、
その表面で種々の液体の接触角を測定することによって
行なうことができる。
【0012】水平配向性のスぺーサにおいては、液晶分
子は、ほぼスぺーサの表面に沿って配向するが、液晶表
示素子面内での液晶の配向方向は必ずしも一定しない。
全ての液晶分子を基板にほぼ垂直な方向に配向させ、配
向を安定化させるためには、液晶表示素子の点灯前に十
分高い電圧を一定時間印加する安定化処理を行なうのが
望ましい。この際、液晶の等方相転移点以上の温度にお
いて処理を行なえば、より効果的である。本発明に係る
液晶表示素子においては、配向膜だけでなくスぺーサに
よっても液晶の配向方向が規制されるため、ベンド配向
が他の配向状態に移行するのを有効に防止でき、優れた
配向安定性を実現することが可能になる。
【0013】
【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明についてより
具体的に説明する。
【0014】[実施例1]スぺーサとして、ジビニルベ
ンゼン−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体(モ
ル比70:30)の真球状微粒子(直径6μm)を作製
した。一方、この共重合体と同一の材質でガラス基板上
に薄板を作製し、表面エネルギー測定と、表面での液晶
の配向状態の測定を行なった。その結果、表面エネルギ
ーは、55mN/mであり、液晶の配向は、基板に平行
(水平配向)であることが確認された。一対の透明ガラ
ス板(50mm×50mm)の片面に、ITO膜からな
る透明電極を形成し、フォトリソグラフ法によって10
mm×10mmの画素電極を形成した。この画素電極上
に、配向剤(日産化学社製)をスピンコート法によって
塗布し、乾燥・焼成して配向膜を形成し、次いで、一方
向にラビング処理を行なった。
【0015】一方の基板上に、前記スぺーサを、散布密
度が平均200個/mm2になるように散布した。他方
の基板上には、シール剤(三井東圧製ストラクトボン
ド)を印刷した。2枚の基板を、電極形成面が内側にな
るように貼り合わせ、160℃で1時間加熱・加圧する
ことによりシール剤を硬化させた。次に、基板間隙に液
晶材料(メルク社製)を真空注入法により注入した後、
注入口を封止して、液晶セルを作製した。この後、セル
を恒温槽に入れ、上下電極に5V、500HzのAC電
圧を印加した状態で、95℃で1時間の加熱処理を行な
った。恒温槽から取り出した液晶セルを室温まで徐冷し
た後、電圧を解放し、上下基板の外側に偏光板を貼り付
けて液晶表示素子を作製した。この際、2枚の偏光板
は、その偏光軸が互いに直交するように、かつ、各々の
偏光軸が基板のラビング方向に対し45°の角度をなす
ように配置した。
【0016】このようにして得られた液晶表示素子を通
常の駆動電圧により駆動し表示特性を調べたところ、コ
ントラスト及び応答速度が共に良好であり、優れた特性
を示した。使用した液晶材料の屈折率値とセルの位相差
値との関係から、セル内の液晶分子の配向状態は、図2
に示すようなベンド配向状態になっていることが確認さ
れた。次に、電圧をオフ状態にして室温で放置し、配向
安定性の評価を行った。24時間経過後も配向欠陥は発
生せず、安定な配向状態が維持されていた。
【0017】[実施例2]スぺーサとして、ジビニルベ
ンゼン−酢酸ビニル共重合体の真球状微粒子(直径6μ
m)を作製した。同一の材質の薄板での測定から、表面
エネルギーは48mN/mで、液晶の配向は、水平配向
であることが確認された。このスぺーサを用い、実施例
1と同様の条件で液晶セルを作製した。液晶セルを恒温
槽に入れ、上下電極に5V、500HzのAC電圧を印
加した状態で、95℃、1時間の加熱処理を行なった
後、実施例1と同様に表示特性を調べたところ、コント
ラスト及び表示特性とも良好で、安定なベンド配向状態
になっていることが確認された。室温放置24時間経過
後も、配向欠陥は発生しなかった。
【0018】[比較例1]スぺーサとしてジビニルベン
ゼン重合体の真球状微粒子(直径6μm)を作製した。
同一の材質の薄板での測定から、表面エネルギーは38
mN/mで、液晶の配向は、傾斜配向(基板に対し一定
の角度を持って配向した状態)であると確認された。こ
のスぺーサを用い、実施例1と同様の条件で液晶セルを
作製した。液晶セルを恒温槽に入れ、上下電極に5V、
500HzのAC電圧を印加した状態で、95℃、1時
間の加熱処理を行なった後、実施例1と同様に表示特性
を調べたところ、処理直後はコントラスト及び表示特性
とも良好であったが、数分後に配向欠陥が発生し始め、
室温放置24時間経過後は全面に欠陥が広がった。位相
差測定から、この時のセル内の液晶分子の配向状態は、
図3に示すようなスプレイ配向状態であることが確認さ
れた。
【0019】
【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、スぺーサが表
面で液晶分子を水平に配向させる性質を有しているた
め、液晶セル内の液晶分子のベンド配向状態を安定に維
持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ベンド配向状態の液晶セルの断面模式図。
【図2】実施例1の液晶セルの断面模式図。
【図3】比較例1の液晶セルの断面模式図。
【符号の説明】
1:ガラス基板 2:透明電極 3:配向膜 4:液晶分子 21:ガラス基板 22:透明電極 23:配向膜 24:液晶分子 25:スぺーサ 31:ガラス基板 32:透明電極 33:配向膜 34:液晶分子 35:スぺーサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に透明電極を形成し、該透明
    電極上に配向膜を形成した基板2枚を、各配向膜を向き
    合わせて、スペーサにより所定の間隙を隔てて対向さ
    せ、その間隙に液晶を封入してなる液晶表示素子であっ
    て、前記液晶がベンド配向状態にあり、かつ、前記スぺ
    ーサが、その表面において液晶分子を概ね水平に配向さ
    せる性質を有するものであることを特徴とする液晶表示
    素子。
  2. 【請求項2】 スぺーサが球状微粒子であって、かつ、
    その配置密度が50〜400個/mm2である請求項1
    に記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項3】 スぺーサが、その表面が親水化処理され
    たもの、その表面に微細な傷を有するもの、またはその
    表面が高エネルギー化されたものである請求項1または
    2記載の液晶表示素子。
  4. 【請求項4】 スぺーサの表面エネルギーが40mN/
    m以上である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の
    液晶表示素子。
JP2657796A 1996-02-14 1996-02-14 液晶表示素子 Pending JPH09218411A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6859246B2 (en) 2001-06-20 2005-02-22 Nec Lcd Technologies, Ltd. OCB type liquid crystal display having transition nucleus area from splay alignment to bend alignment
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JP2006209062A (ja) * 2005-01-31 2006-08-10 Samsung Sdi Co Ltd Ocbモード液晶層を備えた液晶表示装置及びその製造方法

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