JPH10221694A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の液晶表示素子においては１画素内を２
ドメイン化するときには、画素内にスリットを設けるも
のであったので、このスリットに起因する透過率及びコ
ントラストの低下を生じ、表示画質が低下する問題点を
生じていた。 【解決手段】 本発明により、液晶表示素子１を構成す
る２枚の液晶基板２、４の、少なくとも一方の基板の画
素内または画素間には、基板面から突出する突出部７が
形成される共に、この突出部７を頂点位置とし基板面に
近づく傾斜面８が設けられ、この傾斜面８上に当該基板
側の電極が敷設されている液晶表示素子１としたこと
で、１つの画素の範囲内にスリットを設けることなく２
ドメイン化を可能とし、スリットにより生じている光量
損失、液晶分子の動作の乱れをなくし、明るさと、コン
トラストの向上とを共に可能とし課題を解決する。

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関す
るものであり、詳細には視野角を広くするためなどの目
的で１画素内で２方向への分割配向が行われ、２ドメイ
ン型などと称されている液晶表示素子に係るものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種、分割配向が行われている
液晶表示素子９０の構成の例を示すものが図６であり、
一方の基板９１に設けられている１つのセグメント電極
９２の略中心に対応して、他方の基板９３に設けられる
コモン電極９４にはスリット９５が設けられるものとさ
れている。尚、実際の実施に当たっては、更に加えて配
向膜なども設けられるが、本発明の要旨とは直接に関与
しないので、図示と説明とは省略する。

【０００３】このようにしたことで、前記スリット９５
により電気力線Ｆが傾斜するものとなり、液晶分子９６
はこのスリット９５が設けられた位置を対象として傾き
方向が異なるものとなり、即ち、駆動したときの動作方
向が１８０°異なるものとなるので、前記スリット９５
を中心とする左右の視野角が対称となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の構成の液晶表示素子９０においては、駆動を行
った場合にスリット９５などにより電気力線Ｆが傾斜さ
せられている位置の液晶分子９６が、他の部分の液晶分
子９６よりも先に応動を始めるものとなり、１つのセグ
メント電極９２内の液晶分子９６の動作に、速度の違い
を生じるものとなって、コントラストの低下の問題点を
生じるものと成っている。

【０００５】また、セグメント電極９２の範囲内にスリ
ット９５が設けられることは、即ち、セグメント電極９
２の範囲内に液晶分子９６が動作を行わない部分を生じ
ることとなり、いわゆる開口率が低下して、明るい表示
が得られないものとなる問題点も生じ、これらの点の解
決が課題とされるものとなっている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
課題を解決するための具体的な手段として、１画素内で
分割配向が行われて成る液晶表示素子において、前記液
晶表示素子を構成する２枚の液晶基板の少なくとも一方
の基板の前記画素内には、この基板面に対して異なる方
向に傾斜する傾斜面が設けられ、この傾斜面上に当該基
板の電極が敷設されていることを特徴とする液晶表示素
子を提供することで課題を解決するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明を図に示す実施形
態に基づいて詳細に説明する。図１および図２に示すも
のは本発明に係る液晶表示素子１の第一の実施形態であ
り、この液晶表示素子１の一方の基板２にはライン状に
形成した複数のセグメント電極３が敷設され、他方の基
板４にはライン状に形成した複数のコモン電極５が、前
記セグメント電極３と直交するように敷設され、両基板
２、４間に誘電異方性が負の液晶分子６が封止されてＥ
ＣＢモードのドットマトリクス液晶表示素子を形成して
いる。

【０００８】このときには、前記両基板２、４の対峙側
の面には垂直配向を行わせるための配向膜を設けるな
ど、適宜な配向処理が行われているものであるが、図面
を簡素化し理解を容易とするために、この実施形態にお
いては図示を省略してある。そして、セグメント電極３
とコモン電極５とが対向している各ドット（画素）１０
内で分割配向が行われているものである点は従来例のも
のと同様である。

【０００９】ここで、本発明では１つのドット１０毎に
分割配向を行う手段として、セグメント電極３若しくは
コモン電極５に傾斜を設けるものであり、この実施形態
ではコモン電極５の側に設けるときの例で説明するが、
本発明はこの実施形態に限定するものではなく、セグメ
ント電極３の側に設けても良く、或いは、コモン電極５
とセグメント電極３との双方に設けても良いものであ
る。

【００１０】前記した傾斜を設けるに当たり、本発明で
は、まず最初に、コモン電極５が設けられる以前の他方
の基板４の、各ドット１０の略中心に対応する位置に、
透明樹脂により略壁状とした突出部７を形成するもので
ある。尚、この突出部７を形成するに当たっては、例え
ば紫外線硬化樹脂を他方の基板４に適宜厚として塗付
し、必要部分に露光して現像処理を行い、その後にか熱
硬化処理を行うなどすれば良い。

【００１１】以上のようにして突出部７が形成された後
には、例えばエポキシ樹脂など、硬化処理を行う以前は
液状を呈する透明の液状樹脂８ａを、この他方の基板４
の前記突出部７が形成された側の面に塗付すれば、前記
液状樹脂８ａの表面張力により、前記突出部７の部分を
頂点とし距離が離れるに従い次第に高さを減じる傾斜面
８が自動的に形成されるものとなる。

【００１２】従って、前記液状樹脂８ａとして粘度、表
面張力を適度のものとして調整するか、或いは、市販の
この種の液状樹脂８ａから適宜なものを選択すれば、前
記傾斜面８として所望のものが得られるものとなり、こ
の状態で加熱、硬化処理を行えば良いものとなる。

【００１３】そして、前記傾斜面８が形成された後に
は、この傾斜面８の面上にコモン電極５がセグメント電
極３と直交するライン状に敷設され、このようにして形
成された他方の基板４は一方の基板２と適宜な間隔で対
峙され、両基板２、４間には誘電異方性が負の液晶分子
６が封入されて、本発明の液晶表示素子１が形成される
のである。

【００１４】以上の構成とすることで、本発明の液晶表
示素子１では各ドット１０（画素）にスリットを設ける
ことなく、図示の状態で前記突出部７を中心とする左右
で液晶分子６の傾き方向（プレチルト角）が異なる（図
２参照）ものとなり、１ドット１０を略２ドメイン化し
た分割配向が行われるものとなり、これにより、スリッ
トを設けた場合と同様に分割配向を行わない場合に比べ
て視野角を広くすることが可能となる。

【００１５】これは、本発明の液晶表示素子１において
も従来例と同様に、液晶表示素子駆動時における電極の
端部では電気力線Ｆが傾斜するものとなるため、突出部
７の左右のセグメント電極３端部の液晶分子６は反対の
方向に傾斜するものとなり、一方、突出部７の左右の電
極端部以外のドット１０内においては電気力線が殆ど傾
斜せず、また、傾斜面８の配向力により液晶分子６が突
出部７の左右で反対の方向に配向しているので、疑似的
には突出部７の左右で、左方向に傾斜した液晶分子６の
ドメインと、右方向に傾斜した液晶分子６のドメインの
２つの大きなドメインが形成される（図２参照）からで
ある。

【００１６】このときに、突出部７を図１に示すように
ドット１０の端部に達することのない壁状として形成
し、突出部７の大きさ、形状、配設位置などの条件を適
正化すれば、図中に矢印Ｚで示す方向にもドメインを形
成させることが可能であり、この場合には４ドメインに
分割配向が行われるものとなり、左右など一軸方向のみ
でなく、上下左右など二軸方向に視野角を広く設定する
ことも可能となる。

【００１７】尚、ドット１０内の略中央に突出部７を設
ける際、特に一軸方向への視野角の拡大を図るときに
は、突出部７を設ける基板と対向する基板に敷設されて
いるライン状の電極（この第一の実施形態の場合は一方
の基板２に敷設されているセグメント電極３）の長手方
向と平行となる方向の長さが長く、長手方向と直角とな
る方向の長さが短く成るように調整して突出部７を形成
すると、安定して異なる方向のドメインを形成でき好ま
しい実施形態となる。

【００１８】次いで、上記の構成とした本発明の液晶表
示素子１の作用および効果について説明する。まず第一
には、従来のスリットを設けた場合には、このスリット
が設けられた部分には電極が存在しないために、その部
分の液晶分子が駆動されずスリット部分が非表示部とな
り無効部分となっていたが、本発明によりスリットを設
けることなく分割配向を可能とすると共に、前記突出部
７、傾斜面８が透明樹脂で形成されていることで、ドッ
ト１０全面を光が透過するものとなり、より一層にドッ
ト１０の面積を有効に使用した液晶表示素子１の実現が
可能となり、コントラストの向上が可能となる。

【００１９】また第二には、突出部７をドット１０内に
形成したことにより、この突出部７を頂点とする傾斜面
８によりドット１０内に液晶層の厚みが薄い部分が存在
するものとなる。このようにドット１０内に液晶層の厚
みが薄い部分が存在すると、スリットが設けられた場合
に比較して液晶表示素子１のレスポンスは向上するもの
となる。

【００２０】図３に示すものは、本発明の第二の実施形
態であり、前記の第一の実施形態では突出部７はドット
１０の略中心に設けられていたが、この第二の実施形態
では突出部９を一方の基板２に設けられる複数のセグメ
ント電極３の間、即ち、各ドット１０の間となる位置に
対応させて突出部９を形成している。そして、第一の実
施形態と同様にして傾斜面８が形成され、コモン電極５
が敷設されて、液晶分子６が封入されている。

【００２１】この場合、ドット１０の端部部分が高くな
る傾斜面８とされているため、電界が無印加のときには
傾斜面８の配向力により、図示のように液晶分子６は第
一の実施形態とは反対方向に傾斜して配向するものとな
り、図２上においてドット１０の左右で傾斜方向が異な
るドメインを形成して分割配向が行われるものとなる。

【００２２】尚、電界を印加した場合には、ドット１０
端部の電気力線は従来例の場合と同様に傾斜するものと
なるが、電界の無印加時の液晶分子６が傾斜しているた
めに、電界を加えた場合には液晶分子６が前の第一の実
施形態の場合の電極端部の液晶分子（図２参照）ほど傾
斜することはない。

【００２３】従って、この第二の実施形態の場合にも前
の第一の実施形態の場合と同様に視覚を拡げると共に、
ドット１０の全面を有効利用してコントラストを向上さ
せ、また、ドット１０内に傾斜面８が設けられて液晶層
の厚みが薄くなっているので、それによりレスポンスの
早い液晶表示素子１となる。

【００２４】また、前記突出部９を光が透過し難い黒色
などに着色した場合には、突出部９がドット１０（画
素）間を遮光する機能も兼ね備えるものとなるので、従
来は別体に設けていたブラックマスクが不要となり構成
の簡素化が可能となると共に、一層のコントラストの向
上も可能となり好ましい実施形態となる。

【００２５】図４に示すものは、本発明の第三の実施形
態であり、前の第一および第二の実施形態では何れも基
板の何れか一方に突出部を設けることで傾斜面を形成し
分割配向を実現していたが、この第三の実施形態では突
出部を形成することなく、基板に傾斜面を有する溝を設
けることで分割配向を実現するものである。

【００２６】ここで、前の何れの実施形態もコモン電極
５が敷設される他方の基板４の側に傾斜面を設ける例で
説明を行ったので、この第三の実施形態ではセグメント
電極が敷設される一方の基板の側に傾斜面を設けて分割
配向を行う場合の例で説明する。

【００２７】即ち、この第三の実施形態では、一方の基
板２１に傾斜面２２ａを有する溝２２を設け、この一方
の基板２１にセグメント電極３を敷設し、他方の基板４
には突出部、傾斜面などを設けることなくコモン電極５
を設けるものである。尚、上記以外は前の実施形態と同
様にして液晶表示素子１を形成している。

【００２８】前記溝２２を設けるには、例えば、最終的
に所望する形状と凹凸が逆の砥石などで基板２１表面を
研削することで傾斜面２２ａを有する溝２２を設けるこ
とができるが、傾斜面２２ａの形成手段は上記に限定さ
れるものではなく、直交断面が略矩形の溝を予めに設
け、その溝内に適量の熱硬化性の樹脂液を注入すること
で表面張力を利用して形成しても良く、更には、エッチ
ングなどの手段で形成しても良いものである。

【００２９】このようにして傾斜面２２ａを有する溝２
２を設けた基板２１の前記傾斜面２２ａの部分に、長手
方向の側端面が位置するようにセグメント電極３を形成
すると、ドット１０の端部の液晶分子６は、前記した第
二の実施形態の場合と同様の方向に傾斜して配向するも
のとなり同様に分割配向が行われて、視野角の拡大が行
えると共に、コントラストの向上も可能なものとなる。

【００３０】また、傾斜面２２ａをセグメント電極３の
側端面のみでなく、より一層にドット１０の内側に到る
ように傾斜させると、セグメント電極３とコモン電極５
との間隔の平均値は増すので、一方の基板２と他方の基
板３とはより近付けて配設することが可能となり、これ
により液晶表示素子１のレスポンスの向上も期待できる
ものとなる。

【００３１】以上の実施形態では、突出部または溝を形
成することで基板面に傾斜面を設けるものとしていた
が、要は、画素内に基板面に対して、異なる方向に傾斜
している面を設ければ良いものであり、突出部と溝の双
方を有するものであっても良く、また、一画素内に有す
る傾斜面の傾斜方向は分配配向が可能な複数のものであ
れば反対方向に傾斜する２方向の傾斜面に限るものでは
なく、例えば４方向、８方向などであっても良い。

【００３２】また、本発明では説明を簡素化するため
に、ライン状に形成された複数の電極が直交するように
配設されたＥＣＢモードのドットマトリクス液晶表示素
子の場合で説明したが、一方の基板には各画素単位で駆
動するためのＴＦＴ、ＭＩＭなどの能動素子を設け、対
向する他方の基板には前記能動素子が設けられた画素の
複数を覆うライン状または１面のコモン電極を設けた所
謂アクティブマトリクス液晶表示素子の場合にも同様に
適用できるものである。

【００３３】上記したアクティブマトリクス液晶表示素
子の場合には、能動素子が設けられていないコモン電極
基板内の各画素に対応した位置に傾斜面を設けること
で、前記したＥＣＢモードのドットマトリクス液晶表示
素子の場合と同様に１画素内での分割配向が実現できる
ものとなる。また、この場合には、突出部を各画素の中
央部に対応した位置に設けることが好ましい。

【００３４】更に言えば、本発明は誘電異方性が負の液
晶を用いたＥＣＢモードの液晶表示素子の場合に特に顕
著な効果を有するものであるが、誘電異方性が正のツイ
ストネマチック（ＴＮ）液晶表示素子を用いた場合であ
っても適用が可能である。このＴＮ液晶表示素子に適用
する場合には、一対の基板の対向面に施すラビングなど
の配向処理に対し、一方の基板の配向処理方向を反対側
とすると良好な結果が得られる。

【００３５】即ち、右９０°のネジレを付与した液晶分
子を封止するＴＮ液晶表示素子における通常の配向処理
の方向は、例えば下側基板は左側から右側に向かいラビ
ングし、上側基板は奥側から手前側にラビングを行うも
のであるが、同じ右９０°のネジレを付与した液晶分子
を用いる場合には、下側基板は左側から右側に向かいラ
ビングし、上側基板は手前側から奥側にラビングを行っ
た基板を用いるものとするのである。

【００３６】

【実施例】以下に、上記に説明した本発明の液晶表示素
子１の具体的な構成について実施例として述べると共
に、スリットが設けられた従来例との比較の結果を示
す。尚、比較の結果を有意義なものとするために、以下
に説明する実施例、比較例の共にドット（画素）１０は
同一の面積を有するものとしている。

【００３７】実施例１：図１および図２に示した液晶表
示素子を得るために、基板４上に紫外線硬化樹脂を６０
０rpm にてスピンコートした後、ドット１０の略中心の
位置に細長い方形の開口を有するフォトマスクを用い露
光して略０．９ミクロンの高さの透明な突出部７を形成
した。

【００３８】次いで、粘度を調整したＪＳＳ―８８７
（日本合成ゴム社製）熱硬化型樹脂を突出部７が設けて
ある当該基板の全面に１３００rpm にてスピンコートし
樹脂膜を形成した。この樹脂膜は粘度、回転数などを調
整することで表面張力を利用して作成する傾斜面８の形
状を制御している。この基板をホットプレート上に載置
して樹脂膜を硬化させることで基板表面に所望の傾斜面
８を有する光透過性の樹脂膜８ａを有する基板を作成し
た。

【００３９】その後に、当該の基板（他方の基板４）お
よび一方の基板２の表面に透明導電膜のコモン電極５、
セグメント電極３をそれぞれライン状に形成し、それぞ
れの基板２、４表面上に垂直配向型のポリイミド配向膜
を設け、両基板間に誘電異方性が負の液晶分子６を封止
して、ドット１０の突起部７が設けられていない部分の
液晶層の厚みが５ミクロンとなるように液晶表示素子１
を形成した。

【００４０】実施例２：図３に示した液晶表示素子を得
るために、基板４上に黒色の顔料を含む紫外線硬化樹脂
を６００rpm にてスピンコートした後、ドット１０のセ
グメント電極端部に相当する位置にセグメント間の間隙
よりも適宜に広い幅の開口を有するフォトマスクを用い
て露光し略０．９ミクロンの高さの突出部９を形成し
た。

【００４１】次いで、粘度を調整したＪＳＳ―８８７
（日本合成ゴム社製）熱硬化型樹脂を突出部９が設けて
ある当該基板の全面に１３００rpm にてスピンコートし
樹脂膜を形成した。そして、他は実施例１と同一の条件
で液晶表示素子１を形成した。尚、このときには液晶層
の厚みはドット１０の中央部分で略５ミクロンとなるよ
うにしている。

【００４２】比較例：比較例として図６に示した液晶表
示素子を得るために、基板９３上の全面にスパッタなど
により透明電極を設け、この透明電極をコモン電極９４
とするためにライン状にフォトリソ工程によりエッチン
グする際に、同時にドット内のセグメント電極９２の略
中心の位置に対応して細長い形状のスリット９５を設け
た。

【００４３】セグメント電極９２を設けた基板９１は、
実施例１、実施例２と同一のものとし、両基板９１、９
３間に実施例１、実施例２と同一の条件で配向膜の形
成、液晶分子９６の封入を行い液晶表示素子９０を形成
した。尚、このときにドット部における液晶層の厚みが
略５ミクロンとなるように両基板９１、９３間の間隙が
設定されている。

【００４４】以上の構成とした実施例１、実施例２、比
較例の液晶表示素子にノーマリーブラックと成るように
偏光板を貼付し駆動した場合の各液晶表示素子の測定結
果を表１に示した。何れの液晶表示素子も分割配向を実
施することで視野角は同様に広く、本発明による分割配
向も従来例のスリットによる分割配向と全く同様に広視
野角化に有効であることが確認された。

【００４５】また、実施例１、実施例２においては駆動
したときに応動を行わないスリットがドット（画素）内
にないので、このスリットの面積の分だけ透過率が向上
して１６％から２０％へと１．２５倍に改善されてい
る。更に、レスポンスも従来例の３５０msから１００ms
（実施例１）、１５５ms（実施例２）と半分以下の応動
時間に向上している。

【００４６】これは、前記にも説明したように液晶層の
厚みに薄い部分が存在すること、および、図５に測定結
果として示すように、印加電圧に対する透過率の変化の
急峻性が変化して、しきい値特性が向上したことの双方
の効果によるものと考えられる。加えて、コントラスト
も向上しており、特に実施例２の場合は従来の１４から
２４へと略１．６倍の向上が確認された。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【発明の効果】以上に説明したように本発明により、１
つのドット（画素）の範囲内に傾斜面を設けるものとし
たことで、スリットを設けることなく分割配向を可能と
し、前記スリットによる光量損失、液晶分子の動作の乱
れをなくし、この種の液晶表示素子の明るさの向上と、
コントラストの向上を共に可能とし、表示画質の向上に
極めて優れた効果を奏するものである。また、この種の
液晶表示素子のしきい値特性の改善とレスポンスの向上
を可能とするものである。

【００４９】更には、上記の構成に加えて突起部を画素
間に設けられるものとし、且つ、黒色の着色が行われて
いるものとしたことで、この突起部をもってブラックマ
スクの機能も兼ねられるものとし、この種の液晶表示素
子の構成の簡素化も可能とし、コストダウンにも優れた
効果を奏するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る液晶表示素子の第一の実施形態
を一部を破断した状態で示す正面図である。

【図２】 図１のＡ―Ａ線に沿う断面図である。

【図３】 同じく本発明に係る液晶表示素子の第二の実
施形態を示す断面図である。

【図４】 同じく本発明に係る液晶表示素子の第三の実
施形態を示す断面図である。

【図５】 本発明に係る液晶表示素子のしきい値特性を
従来例との比較で示すグラフである。

【図６】 従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１……液晶表示素子 ２、２１……一方の基板 ３……セグメント電極 ４……他方の基板 ５……コモン電極 ７、９……突出部 ８、２２ａ……傾斜面 ８ａ……液状樹脂 １０……ドット（画素） ２２……溝

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １画素内で分割配向が行われて成る液晶
   表示素子の製造方法において、前記液晶表示素子を構成
   する２枚の液晶基板の少なくとも一方の液晶基板の画素
   内若しくは画素間に光硬化性の樹脂により当該の基板面
   から他方の基板面に向かい突出する突出部を形成する工
   程と、前記突出部を形成した後に熱硬化性樹脂を塗付し
   て前記突出部を頂点とし基板面に到る傾斜面を形成する
   工程と、前記傾斜面上に電極を形成する工程とを含むこ
   とを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
2. 【請求項２】 １画素内で分割配向が行われて成る液晶
   表示素子において、前記液晶表示素子を構成する２枚の
   液晶基板の少なくとも一方の基板の前記画素内には、こ
   の基板面に対して異なる方向に傾斜する傾斜面が設けら
   れ、この傾斜面上に当該基板の電極が敷設されているこ
   とを特徴とする液晶表示素子。
3. 【請求項３】 前記傾斜面は前記基板の基板面に対し突
   出する方向として設けられていることを特徴とする請求
   項２記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】 前記傾斜面は前記基板の基板面に対し陥
   没する方向として設けられていることを特徴とする請求
   項２記載の液晶表示素子。
5. 【請求項５】 前記突出部は、ドット間に設けられ黒色
   系の着色が行われていることを特徴とする請求項２また
   は請求項３記載の液晶表示素子。
6. 【請求項６】 前記傾斜面は、前記基板面に対し略二等
   辺三角形状とした溝の切込を行うことで、前記略二等辺
   三角形状の頂点を底部位置とし二辺が基板面に近づく傾
   斜面として形成されていることを特徴とする請求項２ま
   たは請求項４記載の液晶表示素子。
7. 【請求項７】 前記液晶表示素子は、前記液晶基板のそ
   れぞれに複数のライン状電極が敷設され、且つ、それぞ
   れの液晶基板に形成されたライン状電極が直交して画素
   を形成するドットマトリクス液晶表示素子であることを
   特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか記載の液晶表
   示素子。
8. 【請求項８】 前記傾斜面は、この傾斜面を設けた基板
   と対向する基板側に敷設された電極の長手方向と平行な
   方向に長い形状とされていることを特徴とする請求項７
   記載の液晶表示素子。
9. 【請求項９】 前記傾斜面は、前記液晶基板の一方の基
   板に各画素を駆動するための能動素子が設けられ他方の
   基板に複数の画素を覆うコモン電極が敷設されて成るア
   クティブマトリクス液晶表示素子のコモン電極基板に設
   けられていることを特徴とする請求項２〜請求項６のい
   ずれか記載の液晶表示素子。
10. 【請求項１０】 前記突起部が画素の中央部に設けられ
    ていることを特徴とする請求項３、請求項７、請求項８
    または請求項９記載の液晶表示素子。