JPH0980446A - 液晶表示素子 - Google Patents
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Abstract
年のSTNカラー液晶表示素子における高表示品位要求
を満足し得る液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 第1〜第4薄膜3・4・5・6が形成さ
れたガラス基板1と、第5〜第7薄膜7・8・9が形成
されたガラス基板2とを、薄膜形成面を対向させた状態
で、基板外周部で貼り合わすシール材10中に混合する
シール部スペーサ11を、粒形球状のガラスビーズと
し、そのシール材10に対する割合を、7〜20Wt%
とし、さらに、上記シール部スペーサ11の粒径を、
(液晶層12の層厚A)+(有効表示エリア内の各種薄
膜の合計厚みB+B')−(シール部に存在する各種薄膜
の合計厚みC+C')+(0.1〜0.2μm)とする。
Description
ツイストネマティック)型液晶表示素子や、強誘電性型
液晶表示素子などの、特に基板間の間隔制御に正確さが
要求される液晶表示素子に関するものである。
例を図27に示す。これにおいては、一対のガラス基板
41・42が対向して配され、一方のガラス基板41の
基板対向面に、カラーフィルタ層43、オーバーコート
層44、表示用電極45a、配向膜46aが順に形成さ
れ、他方のガラス基板42の基板対向面に、表示用電極
45b、絶縁膜47、配向膜46bが順に形成されてい
る。そして、これらガラス基板41・42は、基板周辺
部に配されたシール材48を介して貼り合わされ、シー
ル材48にて囲まれたガラス基板41・42の間隙には
液晶が封入され、液晶層51が形成されている。
ール材48中には、ガラス基板41・42の間隔を制御
することを目的として、液晶層スペーサ50とシール部
スペーサ49とがそれぞれ配設されている。このうち、
液晶層スペーサ50は、液晶材料の熱膨張及び収縮に追
従可能な弾性変形し易いプラスチックスペーサであり、
他方のシール部スペーサ49は、ガラス基板41・42
を固定させる必要が有るため弾性変形しないガラススペ
ーサである。尚、シール部とはシール材48を介して貼
り合わされている部分のこと言う。
るガラススペーサには、粒形が棒状のガラスファイバー
粉末や粒形が球状のガラスビーズ等があり、これらは、
シール材48である例えばエポキシ系シール材に混合さ
れ、シール材48がスクリーン印刷されることで、基板
周辺部に配設される。
49であるガラスファイバー粉末やガラスビーズの混合
割合に関する先行技術に、特開平6−110063号
公報があり、これには、0.3〜5.0Wt%で混合す
ることが開示されている。これは、シール部スペーサ4
9の比率が0.3Wt%以下となると、ガラス基板41
・42を貼り合わせる際の圧着圧力によりシール部スペ
ーサ49が破壊されて所定の間隔を維持することができ
ず、一方、5.0Wt%以上ではシール材48中でシー
ル部スペーサ49が重なり合うため間隔が厚くなりすぎ
て所定の厚さに制御できないからである。尚、の先行
技術では、シール部スペーサ49としてガラスファイバ
ーを実施例に用いているので、混合割合5.0Wt%以
上でシール部スペーサ49が重なるといった現象が起き
ており、粒形が球状で重なり合う虞れのないガラスビー
ズでも、同じ割合で混合するようになっている。
%であると、ガラス基板41・42を貼り合わせる際に
シール部スペーサ49の個々に相当量の加圧圧力が加わ
り、オーバーコート層(保護膜)44へのシール部スペ
ーサ49のめり込みが発生する。そこで、の先行技術
では、混合割合を0.3〜5.0Wt%とし、かつ、上
記しためり込みを考慮して、シール部スペーサ49の粒
径を基板外周部の所定間隔よりも0.3〜3.0μm大
きくし、基板外周部及び基板内周側の表示部(有効表示
エリアに相当)におけるガラス基板41・42の間隔を
均一に制御することが開示されている。
は、図30に示すように、シール部スペーサ49の径
を、セル内の段差にあわせ、段差分だけ液晶層51の厚
みより大きくすることにより、シール材48が配設され
ているシール部付近の液晶層51の厚みの変化を抑える
ことが開示されている。
カラー液晶表示素子については高表示品位が要求されて
おり、有効表示エリア近傍の輝度ムラについては“ウォ
ッシュアウト”と呼ばれ改善が要求されている。このよ
うな要求が成されるなか、前述の及びの先行技術で
は、有効表示エリア近傍に輝度ムラが発生し、近年のS
TNカラー液晶表示素子の高表示品位要求を満足するこ
とができないといった問題点を有している。
に対するシール部スペーサ49の混合割合を0.3〜
5.0Wt%とし、シール部スペーサ49がオーバーコ
ート層44へめり込むことを考慮して、シール部スペー
サ49の粒径を基板外周部の所定間隔よりも0.3〜
3.0μm大きく設定している。しかしながら、如何に
シール部スペーサ49のめり込み量を考慮したとして
も、シール部スペーサ49のめり込み量を正確に、しか
も均一に制御することは極めて困難である。そのため、
通常この従来技術を用いてSTNカラー液晶表示素子を
製造した場合、図28のように、有効表示エリア外周部
にめり込み量のバラツキによる輝度ムラが発生する。詳
しく言うと、めり込み量のバラツキにより有効表示エリ
ア外周部近傍のセル厚が不均一になり、液晶に電界を印
加した場合、部分的に液晶の立ち上がりのタイミングの
差が発生し、これが輝度ムラとなって現れるわけであ
る。
0.3〜5.0Wt%の場合、シール部の剛性(エポキ
シ等のシール材とガラススペーサの混合体で捕まえた場
合の剛性値)が弱いため、ガラス基板41・42の貼り
合わせ加圧時に、液晶表示素子のシール部から有効表示
エリア近傍にかけては図29のような挙動となり、有効
表示エリア外周部のセル厚が薄くなる。然るに液晶の印
加電圧に対する立ち上がり特性は、dΔn(d:セル
厚、Δn:複屈折率)で決まり、かつ、セル厚が薄い方
が早く立ち上がるので、図29のような構造では、有効
表示エリア近傍に液晶の立ち上がりの差による輝度ムラ
が生じる。
である液晶層51の厚みに段差分を加えた厚み分をシー
ル部スペーサ49の粒径とすることで有効表示エリア外
周部の液晶層51の厚みの変化を同等にするようになっ
ている。しかしながら、近年液晶モジュールサイズのコ
ンパクト化、薄型化のため、図31の液晶モジュールの
ように、液晶表示素子52のエッジの近くにバックライ
ト53が配置されるようになってきたため、該公報の技
術で製造したSTNカラー液晶表示素子では、バックラ
イト53の影響により、図32のようにバックライト側
の有効表示エリア近傍の輝度ムラが顕著になる。つま
り、光漏れによる輝度ムラ、及びバックライトの発熱に
よる液晶層51のレタデーション変化により発生する輝
度ムラが生じるわけである。
めに、本発明の請求項1記載の液晶表示素子は、各対向
面に薄膜が形成された一対の基板が、基板周辺部に配さ
れたシール材を介して貼り合わされると共に、シール材
にて囲まれた基板間の間隙に液晶が封入され、上記シー
ル材に基板間の間隔を保持するためのスペーサが混合さ
れている液晶表示素子において、上記スペーサがガラス
製の球状スペーサであり、かつ、シール材に対するスペ
ーサの割合が7〜20Wt%であることを特徴としてい
る。尚、本発明に係るシール材に対するスペーサの割合
XWt%とは、 X=(スペーサの重量(g)/シール材の重量(g))×
100…(%) のことである。
のような粒形が棒状のスペーサは、混合割合が5.0W
t%(本発明の上記定義に基づけば5.26Wt%)を
超えると重なりが生じるが、ガラスビーズのような球状
スペーサは上記の割合を超えても重ならないといったこ
とに着目した。そして、このようなガラス製の粒状スペ
ーサを用いた場合、シール材に対するスペーサの割合が
7Wt%以上、より好ましくは10Wt%以上となる
と、シール材中のスペーサ1個あたりに加わる基板貼り
合わせ時の加圧圧力が緩和されてスペーサの薄膜へのめ
り込みが抑制されると共に、シール部の剛性も高まり、
有効表示エリア近傍におけるセル厚の変位量を輝度ムラ
による表示品位が損なわれない程度に抑えられることを
見い出した。また、割合が20Wt%を超えると、シー
ル材とスペーサとが混じり難くなり、また、シール材を
印刷する際にかすれ等の不具合を生じることも発見し
た。
づき、スペーサをガラス製の球状スペーサとし、シール
材に対するスペーサの割合を、7〜20Wt%としたの
で、スペーサの重なりを生じることなく所望の厚み制御
を可能としながら、スペーサの薄膜へのめり込みを抑制
し、めり込み量のバラツキに起因した有効表示エリア外
周部のセル厚のバラツキにより、液晶に電圧を印加した
場合に部分的に液晶の立ち上がりのタイミングの差が発
生して現れる、有効表示エリア近傍の輝度ムラの発生を
抑制することができる。また、シール部の剛性も高まる
ので、基板貼り合わせ時の加圧により、表示エリア近傍
のセル厚が薄くなって起こる、液晶の立ち上がりの差に
よる有効表示エリア近傍の輝度ムラの発生も抑制でき
る。
上記請求項1の構成において、前記シール材中の球状ス
ペーサの粒径を、液晶層の厚み+有効表示エリア内の各
種薄膜の合計厚み−シール材が配されているシール部に
存在する各種薄膜の合計厚み+0.1〜0.2μmとし
たことを特徴としている。
径を、液晶層の厚み+有効表示エリア内の各種薄膜の合
計厚み−シール材が配されているシール部に存在する各
種薄膜の合計厚みより、0.1〜0.2μm大きくする
ようになっているので、有効表示エリア近傍のセル厚が
この部分以外のセル厚より僅かに大きくなる。したがっ
て、基板貼り合わせ時の加圧により、表示エリア近傍の
セル厚が薄くなって起こる、液晶の立ち上がりの差によ
る輝度ムラを確実に防ぐことができる。加えて、コンパ
クト化、薄型化が図られた液晶モジュールの状態のと
き、バックライトの光漏れによる輝度ムラ、及びバック
ライトの発熱による液晶層のレタデーション変化により
発生する輝度ムラを、有効表示エリア近傍のセル厚がこ
の部分以外のセル厚より僅かに大きいため起こる、液晶
に印加電圧を加えた時の液晶の立ち上がりの遅れと相殺
して無くすことができる。
1ないし図17に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。本実施の形態に係るSTNカラー液晶表示素子は、
図1に示すように、対向して配された一対のガラス基板
1・2を有しており、一方のガラス基板1の基板対向面
には、第1薄膜3、第2薄膜4、第3薄膜5、第4薄膜
6が順に形成され、他方のガラス基板2の基板対向面に
は、第5薄膜7、第6薄膜8、第7薄膜9が順に形成さ
れている。これら各種薄膜が形成された一対のガラス基
板1・2は、基板周辺部に配されたシール材10を介し
て貼り合わされており、シール材10にて囲まれたガラ
ス基板1・2の間隙には液晶が封入され、液晶層12が
形成されている。
・2の間隙には、液晶層スペーサ13が配設されると共
に、シール材10中には、シール部スペーサ11が配設
されている。上記液晶層スペーサ13には、プラスチッ
クビーズが用いられ、上記シール部スペーサ11には、
本実施の形態では、スペーサ同士が重なり合うことのな
い、粒形が球状のガラスビーズが用いられている。そし
て、シール材10に対するシール部スペーサ11の割合
は7〜20Wt%に、より好ましくは10〜20Wt%
に、上記シール部スペーサ11の粒径Rは、 R=(液晶層12の層厚A)+ (有効表示エリア内の各種薄膜の合計厚みB+B’)− (シール部に存在する各種薄膜の合計厚みC+C’)+ (0.1〜0.2μm) に設定されている。
材10に対する割合の設定、及びシール部スペーサ11
の粒径の設定は、以下に示すようなシミュレーションを
実施し、かつ、それに応じた多くの実験を行い、輝度ム
ラの発生の有無、及び走査型電子顕微鏡を用いた薄膜部
分の解析により設定した。
え方に基づき、STNカラー液晶表示素子を製造するに
あたり、有限要素法により貼り合わせ時の加圧圧力によ
るガラス基板の変形のシミュレーションを実施した。
たSTNカラー液晶表示素子の2次元解析モデルであ
る。境界条件として、ガラス基板1・2上の各種薄膜は
シール部まで形成され、厚みは均一とした。また、下側
のガラス基板1は固定されており、上側のガラス基板2
のみが変形するとし、液晶層スペーサ13はプラスチッ
クビーズ、シール部スペーサ11はガラスビーズであ
り、有効表示エリア内のセル厚と同粒径としている。し
たがって、有効表示エリア近傍のセル厚は有効表示エリ
アのセル厚より薄めか、両者の差は限りなく0に近づく
が0を超えるものではなく、有効表示エリア近傍のセル
厚が有効表示エリアのセル厚より厚くなることはない。
また、初期の境界条件として、ガラス基板1・2におけ
るガラス基板上の薄膜の形成が、シール部と有効表示エ
リア内で異なる場合についても、同様のシミュレーショ
ンが可能である。
上側のガラス基板2の貼り合わせ加圧時の変形状態であ
る。この図から、有効表示エリア近傍のブラックマスク
部のセル厚が有効表示エリアのセル厚に比べ、変形によ
り薄くなっているのがわかる。
ペーサ11の割合、及びシール部スペーサ11として用
いるスペーサの種類をパラメータにしたときの、有効表
示エリア近傍のセル厚の変位量を示している。尚、図4
のグラフの横軸のシール材10に対するシール部スペー
サ11の割合は、顕微鏡で1mmφ中に存在するシール
部スペーサ11の数で表している。
7000kgf/mm2 のガラスビーズ、ヤング率36
0及び300kgf/mm2 の2種類の高硬度プラスチ
ックビーズを用いた。aはガラスビーズの場合の変位量
であり、bはヤング率360の高硬度プラスチックビー
ズの場合の変位量、cはヤング率300の高硬度プラス
チックビーズの場合の変位量である。
10に対する割合が多くなる程、有効表示エリア近傍の
セル厚の変位量が限りなく0μmに近づくことがわか
る。変位量が0μmに近づくということは、つまり、シ
ール部スペーサ11のガラス基板1・2に形成された薄
膜層へのめり込みが0μmに近づくということでもあ
る。
の割合は、20Wt%(1500個/1mmφ)を超え
ると、混じり難くなり、また、シール印刷時にかすれ等
の不具合が生じることが判明した。
段階的に大きくしてシール材を混合し、後述する実施例
1ないし5タイプのSTNカラー液晶表示素子を作成し
て有効表示エリア近傍の輝度ムラの有無、及び走査型電
子顕微鏡による薄膜の解析を行った。
11の薄膜層へのめり込み量が抑制され、輝度ムラも抑
えられることがわかり、10Wt%よりめり込みがほぼ
確実に抑えられ、輝度ムラも無くなることが判明した。
は、有効表示エリア近傍の輝度ムラの改善が見られた、
有効表示エリア近傍のセル厚の変位量0.012μmを
第1の設計目標として、シール材10に対するシール部
スペーサ11の割合を7Wt%(1050個/1mm
φ)〜20Wt%とし、有効表示エリア近傍の輝度ムラ
の発生を抑え得る、有効表示エリア近傍のセル厚の変位
量0.01μmを第2の設計目標として、シール材10
に対するシール部スペーサ11の割合を10Wt%(1
500個/1mmφ)〜20Wt%とした。
を、シミュレーションでの境界条件、つまり、シール部
と有効表示エリア内の各種薄膜総膜厚の差を補正したス
ペーサの粒径より0.1〜0.2μm大きいとしたの
は、表示エリア近傍のセル厚が薄くなって起こる、液晶
の立ち上がりの差による輝度ムラ、及び液晶モジュール
にした時、バックライトの光漏れによる輝度ムラ、及び
バックライトの発熱による液晶層12のレタデーション
変化により発生する輝度ムラを考慮したためである。つ
まり、このように設定することで、有効表示エリア近傍
のセル厚がこの部分以外のセル厚より僅かに大きくなる
ので、ガラス基板1・2の貼り合わせ時の加圧により、
表示エリア近傍のセル厚が薄くなって起こる、液晶の立
ち上がりの差による輝度ムラを確実に防ぐことができ
る。また、コンパクト化、薄型化が図られた液晶モジュ
ールの状態のとき、バックライトの光漏れによる輝度ム
ラ、及びバックライトの発熱による液晶層12のレタデ
ーション変化により発生する輝度ムラを、有効表示エリ
ア近傍のセル厚がこの部分以外のセル厚より僅かに大き
いため起こる、液晶に印加電圧を加えた時の液晶の立ち
上がりの遅れと相殺して無くすことができる。
示素子に係る実施例と、比較参照するための比較例を示
す。
5、図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。
は、図5に示すように、対向して配された一対のガラス
基板21・22を有しており、一方のガラス基板21の
基板対向面には、カラーフィルタ層23と、ブラックマ
スク34とが同一面に形成され、それらを覆うようにオ
ーバーコート層24が全面に形成され、さらにその上に
表示用電極25aと配向膜26aとが順に形成されてい
る。上記ブラックマスク34は、樹脂からなるもので、
カラーフィルタ層23と同じ膜厚で形成されている。他
方のガラス基板22の基板対向面には、表示用電極25
b、絶縁膜27、及び配向膜26bが順に形成されてい
る。
基板21・22は、基板周辺部に配されたシール材28
を介して貼り合わされており、シール材28にはガラス
ビーズ29が混合されている。そして、シール材28で
囲まれたガラス基板21・22の間隙には、液晶が封入
されて液晶層31が形成されると共に、液晶層スペーサ
である粒径6μmのプラスチックビーズ30が配設され
ている。
記シール材28に混合されるガラスビーズ29の粒径
を、前述の有限要素法による解析の結果を元に、有効表
示エリア内の各種薄膜の合計厚み(B+B’=4.25
μm)−シール部に存在する各種薄膜の合計厚み(C+
C’=4.0μm)+液晶層31の厚み(A=5.95
μm、貼り合わせ加圧時のプラスチックビーズの変形を
考慮しているので、初期プラスチックビーズの粒径より
小さい)を加えた6.2μmに、さらに液晶モジュール
にした時のバックライトの光漏れによる輝度ムラ、及び
バックライトの発熱による液晶層のレタデーション変化
により発生する輝度ムラを考慮して0.1μm加えた
6.3μmとし、シール材28に対して12Wt%で混
合した。
て、有効表示エリア近傍のセル厚を調べた。その結果、
図6に示すように、有効表示エリア近傍以外のセル厚よ
り、0.05μm厚くなっていることがわかった。そし
て、このSTNカラー液晶表示素子を液晶モジュールに
組み上げ点灯表示させると、有効表示エリア近傍に輝度
ムラのない均一な表示品位を得ることができた。また、
シール部のオーバーコート層24の表面を走査型電子顕
微鏡等を用いて解析したところ、ガラスビーズ29のめ
り込みは確認されなかった。
図7、図8に基づいて説明すれば、以下の通りである。
尚、説明の便宜上、前記実施例にて示した部材と同一の
機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明
を省略する。
は、図7に示すように、前述の図5に示した実施例1の
STNカラー液晶表示素子と構造的には同じであり、た
だ、シール材28に混合されるガラスビーズ29の粒径
を、前述の実施例1のものよりさらに0.1μm大きい
(シミュレーション結果より0.2μm大きい)6.4
μmとし、シール材28に対して12Wt%で混合し
た。
て、有効表示エリア近傍のセル厚を調べた。その結果、
図8に示すように、有効表示エリア近傍以外のセル厚よ
り、0.08μm厚くなっていることがわかった。そし
て、このSTNカラー液晶表示素子を液晶モジュールに
組み上げ点灯表示させると、有効表示エリア近傍に輝度
ムラのない均一な表示品位を得ることができた。また、
シール部のオーバーコート層24の表面を解析したとこ
ろ、ガラスビーズ29のめり込みは確認されなかった。
図9、図10に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。尚、説明の便宜上、前記実施例にて示した部材と同
一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その
説明を省略する。
は、図9に示すように、前述の図5に示した実施例1の
STNカラー液晶表示素子とは、ブラックマスク34の
材質とその膜厚が異なる。つまり、実施例1では、ブラ
ックマスク34が樹脂性で、カラーフィルタ層23と同
じ膜厚で形成されていたのに対し、本実施例の液晶表示
素子におけるブラックマスク34は薄膜金属よりなり、
カラーフィルタ層23より膜厚が薄く、そのため、シー
ル部の各種薄膜の厚みCがその分薄くなっている。
ール材28に混合されるガラスビーズ29の粒径を、前
述の有限要素法による解析の結果を元に、有効表示エリ
ア内の各種薄膜の合計厚み(B+B’=4.25μm)
−シール部に存在する各種薄膜の合計厚み(C+C’=
2.6μm)+液晶層31の厚み(A=5.95μm)
を加えた7.6μmに、さらに液晶モジュールにした時
のバックライトの光漏れによる輝度ムラ、及びバックラ
イトの発熱による液晶層のレタデーション変化により発
生する輝度ムラを考慮して0.1μm加えた7.7μm
とし、シール材28に対して12Wt%で混合した。
て、有効表示エリア近傍のセル厚を調べた。その結果、
図10に示すように、有効表示エリア近傍以外のセル厚
より、0.05μm厚くなっていることがわかった。そ
して、このSTNカラー液晶表示素子を液晶モジュール
に組み上げ点灯表示させると、有効表示エリア近傍に輝
度ムラのない均一な表示品位を得ることができた。ま
た、シール部のオーバーコート層24の表面を解析した
ところ、ガラスビーズ29のめり込みは確認されなかっ
た。
図11、図12に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。尚、説明の便宜上、前記実施例にて示した部材と同
一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その
説明を省略する。
は、図11に示すように、前述の図9に示した実施例3
のSTNカラー液晶表示素子とは、カラーフィルタ層2
3の形成領域が異なる。つまり、実施例3では、シール
部にはカラーフィルタ層23が形成されていなかったの
に対し、本実施例の液晶表示素子の場合、カラーフィル
タ層23はシール部のブラックマスク34の上にまで形
成されており、シール部の各種薄膜の厚みCがその分厚
くなっている。
ール材28に混合されるガラスビーズ29の粒径を、前
述の有限要素法による解析の結果を元に、有効表示エリ
ア内の各種薄膜の合計厚み(B+B’=4.25μm)
−シール部に存在する各種薄膜の合計厚み(C+C’=
4.1μm)+液晶層31の厚み(A=5.95μm)
を加えた6.1μmに、さらに液晶モジュールにした時
のバックライトの光漏れによる輝度ムラ、及びバックラ
イトの発熱による液晶層のレタデーション変化により発
生する輝度ムラを考慮して0.1μm加えた6.2μm
とし、シール材28に対して12Wt%で混合した。
て、有効表示エリア近傍のセル厚を調べた。その結果、
図12に示すように、有効表示エリア近傍以外のセル厚
より、0.05μm厚くなっていることがわかった。そ
して、このSTNカラー液晶表示素子を液晶モジュール
に組み上げ点灯表示させると、有効表示エリア近傍に輝
度ムラのない均一な表示品位を得ることができた。ま
た、シール部のオーバーコート層24の表面を解析した
ところ、ガラスビーズ29のめり込みは確認されなかっ
た。
図13、図14に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。尚、説明の便宜上、前記実施例にて示した部材と同
一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その
説明を省略する。
は、図13に示すように、前述の図5に示した実施例1
のSTNカラー液晶表示素子とは、オーバーコート層2
4の形成領域が異なる。つまり、実施例1では、オーバ
ーコート層24が、シール部にまで形成されていたのに
対し、本実施例のオーバーコート層24はシール部まで
形成されておらず、オーバーコート層24の膜厚分、シ
ール部の各種薄膜の厚みCが薄くなっている。
ール材28に混合されるガラスビーズ29の粒径を、前
述の有限要素法による解析の結果を元に、有効表示エリ
ア内の各種薄膜の合計厚み(B+B’=4.25μm)
−シール部に存在する各種薄膜の合計厚み(C+C’=
2.0μm)+液晶層31の厚み(A=5.95μm)
を加えた8.2μmに、さらに液晶モジュールにした時
のバックライトの光漏れによる輝度ムラ、及びバックラ
イトの発熱による液晶層のレタデーション変化により発
生する輝度ムラを考慮して0.1μm加えた8.3μm
とし、シール材28に対して12Wt%で混合した。
て、有効表示エリア近傍のセル厚を調べた。その結果、
図14に示すように、有効表示エリア近傍以外のセル厚
より、0.05μm厚くなっていることがわかった。そ
して、このSTNカラー液晶表示素子を液晶モジュール
に組み上げ点灯表示させると、有効表示エリア近傍に輝
度ムラのない均一な表示品位を得ることができた。ま
た、シール部のオーバーコート層24の表面を解析した
ところ、ガラスビーズ29のめり込みは確認されなかっ
た。
図15ないし図17に基づいて説明すれば、以下の通り
である。尚、説明の便宜上、前記実施例にて示した部材
と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、
その説明を省略する。
は、図15に示すように、前述の図5に示した実施例1
のSTNカラー液晶表示素子と構造的には同じであり、
ただ、シール材28に混合するガラスビーズ29の粒径
を、シミュレーション結果の6.2μmと同等の6.2
μmとし、シール材28に対して12Wt%で混合し
た。
有効表示エリア近傍のセル厚を調べた。その結果、図1
6に示すように、有効表示エリア近傍以外のセル厚とほ
ぼ同等で、0.01μm薄くなっていることがわかっ
た。そして、このSTNカラー液晶表示素子を液晶モジ
ュールに組み上げ点灯表示させると、有効表示エリア近
傍に図17のような輝度ムラが若干発生した。また、シ
ール部のオーバーコート層24の表面を解析したとこ
ろ、ガラスビーズ29のめり込みは確認されなかった。
ー液晶表示素子と同様の各種薄膜が形成された一対のガ
ラス基板20・21を、シール材28に混合するガラス
ビーズ29に粒径6.9μmのものを用い、シール材2
8に対して4Wt%で混合して貼り合わせ、図18に示
すSTNカラー液晶表示素子を作製した。
有効表示エリア近傍のセル厚を調べた。その結果、図1
9に示すように、有効表示エリア近傍以外のセル厚よ
り、0.05μm薄くなっていることがわかった。そし
て、このSTNカラー液晶表示素子を液晶モジュールに
組み上げ点灯表示させると、有効表示エリア近傍に図2
0のような輝度ムラが発生した。また、シール部のオー
バーコート層24の表面を解析すると、0.4μmのガ
ラスビーズ29のめり込みが確認された。
ー液晶表示素子では、有効表示エリア近傍のセル厚が有
効表示エリア近傍以外のセル厚より薄くなったので、こ
れに対処するためシール材28に混合するのガラスビー
ズ29の粒径をさらに大きい7.1μmにして、図21
に示すSTNカラー液晶表示素子を作製した。
有効表示エリア近傍のセル厚を調べた。その結果、図2
2に示すように、有効表示エリア近傍以外のセル厚よ
り、0.05μm薄くなる部分や、0.1μm厚くなる
部分など不均一な状態となっていることがわかった。そ
して、このSTNカラー液晶表示素子を液晶モジュール
に組み上げ点灯表示させると、有効表示エリア近傍に図
23のような不均一な輝度ムラが発生した。また、シー
ル部のオーバーコート層24の表面を解析すると、0.
6μmのガラスビーズ29のめり込みが確認された。
ー液晶表示素子と同様の各種薄膜が形成された一対のガ
ラス基板20・21を、シール材28に混合するガラス
ビーズ29に粒径8.1μmのものを用い、シール材2
8に対して4Wt%で混合して貼り合わせ、図24に示
すSTNカラー液晶表示素子を作製した。
有効表示エリア近傍のセル厚を調べた。その結果、図2
5に示すように、有効表示エリア近傍以外のセル厚よ
り、0.03μm薄くなっていることがわかった。そし
て、このSTNカラー液晶表示素子を液晶モジュールに
組み上げ点灯表示させると、有効表示エリア近傍に図2
6のような輝度ムラが発生した。また、シール部のオー
バーコート層24の表面を解析すると、0.4μmのガ
ラスビーズ29のめり込みが確認された。
ー液晶表示素子と同様の各種薄膜が形成された一対のガ
ラス基板20・21を、シール材28に混合するガラス
ビーズ29に変えて、ヤング率400kgf/mm2 、
粒径6.3μmのプラスチックスペーサを用い、シール
材28に対して10Wt%で混合して貼り合わせSTN
カラー液晶表示素子を作成した。
有効表示エリア近傍のセル厚を調べた。その結果、有効
表示エリア近傍のセル厚は、有効表示エリア近傍以外の
セル厚より、0.10μmとかなり薄くなっていること
がわかった。このことより弾性係数が不十分なプラスチ
ックスペーサでは貼り合わせ加圧時の圧力によりスペー
サが変形して、本発明で行ったシミュレーションにも一
致しないことがわかる。さらにプラスチックスペーサの
比重はガラスビーズより低く、10Wt%はガラスビー
ズの20Wt%に相当し、1個当たりのプラスチックス
ペーサに加わる加圧圧力を緩和するため割合を増やすこ
とは、シール材の混合時の作業性に不具合を生じむりで
あった。
液晶表示素子は、各対向面に薄膜が形成された一対の基
板が、基板周辺部に配されたシール材を介して貼り合わ
されると共に、シール材にて囲まれた基板間の間隙に液
晶が封入され、上記シール材に基板間の間隔を保持する
ためのスペーサが混合されている液晶表示素子におい
て、上記スペーサがガラス製の球状スペーサであり、か
つ、シール材に対するスペーサの割合が7〜20Wt%
である構成である。
した有効表示エリア外周部のセル厚のバラツキにより、
液晶に電圧を印加した場合に部分的に液晶の立ち上がり
のタイミングの差が発生して現れる、有効表示エリア近
傍の輝度ムラを抑制することができ、かつ、シール部の
剛性も高まるので、基板貼り合わせ時の加圧により、表
示エリア近傍のセル厚が薄くなって起こる、液晶の立ち
上がりの差による有効表示エリア近傍の輝度ムラも抑制
できる。
明の構成を採用することで、従来技術では実現できなか
った、表示品位の均一なSTNカラー液晶表示素子を実
現できる。
上記請求項1の構成において、前記シール材中の球状ス
ペーサの粒径を、液晶層の厚み+有効表示エリア内の各
種薄膜の合計厚み−シール材が配されているシール部に
存在する各種薄膜の合計厚み+0.1〜0.2μmとし
た構成である。
がこの部分以外のセル厚より僅かに大きくなるので、基
板貼り合わせ時の加圧により、表示エリア近傍のセル厚
が薄くなって起こる、液晶の立ち上がりの差による輝度
ムラを確実に防ぐことができる。加えて、コンパクト
化、薄型化が図られた液晶モジュールの状態のとき、バ
ックライトの光漏れによる輝度ムラ、及びバックライト
の発熱による液晶層のレタデーション変化により発生す
る輝度ムラを、有効表示エリア近傍のセル厚がこの部分
以外のセル厚より僅かに大きいため起こる、液晶に印加
電圧を加えた時の液晶の立ち上がりの遅れと相殺して無
くすことができる。
な表示品位を得ることができ、本発明の構成を採用する
ことで、上記請求項1の構成よりさらに表示品位の均一
なSTNカラー液晶表示素子を実現できる。
形態に係るSTNカラー液晶表示素子の断面図である。
モデル図である。
板)の貼り合わせ加圧時の変形状態を示す説明図であ
る。
タにした時の有効表示エリア近傍のセル厚変位量を示す
グラフである。
である。
リア近傍のセル厚を示すグラフである。
である。
リア近傍のセル厚を示すグラフである。
である。
エリア近傍のセル厚を示すグラフである。
図である。
示エリア近傍のセル厚を示すグラフである。
図である。
示エリア近傍のセル厚を示すグラフである。
図である。
示エリア近傍のセル厚を示すグラフである。
る、有効表示エリア近傍の輝度ムラを示す説明図であ
る。
図である。
示エリア近傍のセル厚を示すグラフである。
る、有効表示エリア近傍の輝度ムラを示す説明図であ
る。
図である。
示エリア近傍のセル厚を示すグラフである。
る、有効表示エリア近傍の輝度ムラを示す説明図であ
る。
図である。
示エリア近傍のセル厚を示すグラフである。
る、有効表示エリア近傍の輝度ムラを示す説明図であ
る。
ある。
有効表示エリア近傍の輝度ムラを示す説明図である。
シール部から有効表示エリア近傍にかけてのセル厚の挙
動を示す断面図である。
図である。
る、有効表示エリア近傍の輝度ムラを示す説明図であ
る。
Claims (2)
- 【請求項1】各対向面に薄膜が形成された一対の基板
が、基板周辺部に配されたシール材を介して貼り合わさ
れると共に、シール材にて囲まれた基板間の間隙に液晶
が封入され、上記シール材に基板間の間隔を保持するた
めのスペーサが混合されている液晶表示素子において、 上記スペーサがガラス製の球状スペーサであり、かつ、
シール材に対するスペーサの割合が7〜20Wt%であ
ることを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項2】前記シール材中の球状スペーサの粒径を、
液晶層の厚み+有効表示エリア内の各種薄膜の合計厚み
−シール材が配されているシール部に存在する各種薄膜
の合計厚み+0.1〜0.2μmとしたことを特徴とす
る請求項1記載の液晶表示素子。
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