JP5213482B2

JP5213482B2 - 液晶表示素子

Info

Publication number: JP5213482B2
Application number: JP2008052912A
Authority: JP
Inventors: 貴杉山; 正俊堀井
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-03-04
Also published as: JP2009210755A; CN101526698B; CN101526698A

Description

本発明は、液晶表示素子に関する。

マルチプレックス駆動するモノドメイン垂直配向液晶表示素子において、ＤＭＡ（ＤｙｎａｍｉｃＭｉｓｓＡｌｉｇｎｍｅｎｔ、動的配向不安定現象）という現象により、表示品質が低下することが知られている。ＤＭＡの対策として、表示電極のエッジの少なくとも一部をジグザグ状のパターンとする液晶表示素子が開示されている。

この液晶表示素子によりＤＭＡは防止できる。しかし、ジグザグ形状が視認されてしまうこと、またジグザグ形状によりエッジ部分に斜め電界が生じ、エッジ部の光抜けが大きくなるという課題がある。

特開２０００−２５００２４号公報では、ブラックマスクを背景部分全面に設けて表示パターンを画定し、光抜けを防止する方法が開示されている。

特開２０００−２５００２４号公報

特開２０００−２５００２４号公報によれば、光抜けは防止できるものの、表示を行わないセグメントと周囲のブラックマスク部の透過率に差が出てしまい（ブラックマスク部の透過率がほぼ０％で完全な黒色に近く、セグメントに電圧を加えない場合の表示を比べてより暗い）、表示に違和感を感じる（いわゆるクロストークに類似の現象が生じる）事になる。

本発明の目的は、表示品質を向上させる液晶表示素子を提供することである。

本発明の一観点によれば、対向する一対の基板と、前記対向する一対の基板の各々の対向面側に形成された対向電極パターンと、前記対向する一対の基板の各々に対し前記対向電極パターンを覆って形成された垂直配向膜と、前記対向する一対の基板間に挟持された垂直配向液晶層と、前記対向する一対の基板の外側に配置された一対の偏光板とを有し、前記対向電極パターンのエッジが、配向処理することにより倒れこむ前記液晶層の液晶ダイレクタの面内方向に対して平行もしくは垂直方向の辺の集合であるジグザグパターンを含み、前記対向電極パターンによって画定される表示パターンのエッジを覆うブラックマスクを有し、前記ブラックマスクがエッジを覆う前記対向電極パターン間の前記表示パターンから外れた領域において、前記基板上に直接、前記垂直配向膜が形成されている液晶表示素子が提供される。

本発明によれば、表示品位が向上した液晶表示素子を提供することができる。

図１に、液晶表示素子の概略断面図を示す。図示の液晶表示素子は、ガラス製の背面（下側）基板１ａと、それに対向するガラス製の前面（上側）基板１ｂとを備えており、両基板１ａ、１ｂ間に液晶層２が設けられている。

背面基板１ａの液晶層２側表面にセグメント電極となる背面透明電極３ａが形成され、前面基板１ｂの液晶層２側表面にコモン電極となる前面透明電極３ｂが形成されている。

両透明電極３ａ、３ｂが液晶層２を挟んで重なり合い、この重なり合う部分で表示領域（表示パターン）が形成される。

また、各々の透明電極を覆うように、基板１ａ、１ｂの液晶層２側に垂直配向膜４ａ、４ｂが設けられている。なお、垂直配向膜と透明電極との間に必要に応じて絶縁膜を設けても良い。

上下基板１ａ、１ｂの法線方向に関して外側に、一対の偏光板５ａ、５ｂが形成されている。偏光板５ａ、５ｂの軸方向は互いに９０°を為すように配置される。なお、必要に応じて基板と偏光板（例えば１ａと５ａ）との間に光学補償板６を配置しても良い。

垂直配向膜４ａ、４ｂはラビングが施されており、ラビングにより倒れこむ液晶分子方向（液晶ダイレクタ）と、偏光板の軸方向とは４５°の角度を為すようにする。

液晶層２を封入する壁の役割と共に、基板１ａ、１ｂを貼りあわせる為にシール材７が形成されている。

表示領域において、電極のエッジ部分に、ブラックマスク８が形成される。ここでは下側基板に形成される。

図２Ａは、表示パターンおよび電極例を、図２Ｂは、電極を覆うブラックマスクの配置例を示す。図２Ａ中、右上がり斜線は下側電極３ａを示し、右下がり斜線は上側電極３ｂを示す。両基板が重なり合ったクロスハッチ部分が表示パターンである。

表示パターンにおいて、図中上下方向および左右方向と平行でない辺の部分はジグザグ形状である。これはＤＭＡを防止するための構造である。ジグザグ形状は図中上方向を０時とした場合に０時−６時方向および３時−９時方向の辺からなるパターンとした。ジグザグ形状のサイズは幅（ジグザグ形状を為している部分）が４０μｍ程度である。

図２Ｂが示す、細かいクロスハッチの部分はブラックマスク８である。このブラックマスク８は、ジグザグ形状部分を覆うように幅が５０μｍ程度ある。ブラックマスクはあまり大きいと視認されてしまうので上限は２００μｍとする。なお、ジグザグ形状部分以外の部分のブラックマスク幅はもっと細くても（例えば２０μｍ程度でも）良い。その下限値は１０μｍである。

上記液晶表示素子の製造方法に関して説明する。ここでは垂直配向型の液晶表示素子について説明する。

図１において、まず両基板１ａ、１ｂ上に主にインジウムスズオキサイドＩＴＯを用いて透明電極３ａ、３ｂを形成する。その後、パターニングによりセグメント電極３ａのエッジ部分にジグザグパターンを形成する。パターニングは、ＩＴＯの上にフォトレジストを塗布し、フォトレジストを露光した後それをマスクとしてＩＴＯをエッチングし、その後フォトレジストを除去することで行う。

なお、コモン電極において表示パターンに相当する部分にジグザグ形状を形成しても良い。

次に、先述の様に、表示パターンのエッジ部分にブラックマスク８を形成する。ここではセグメント電極３ａのエッジ部分に形成する。ブラックマスクは樹脂製でも金属製でも良い。ブラックマスクとして例えば樹脂製の場合、顔料分散レジストやカーボン分散レジスト等を用い、金属製の場合、クロムやモリブデン等を用いる。但し、導電性がある材料を用いる場合には、ブラックマスク８と透明電極３ａとの間に絶縁層が必要になる。

また、ブラックマスクの厚さにも特に制限は無いが、例えば３μｍ以上とあまりに液晶層に対して厚いものを用いる場合には、ブラックマスクエッジでの液晶の配向乱れを防止するために、エッジ形状をテーパ状にしたり平坦層を設けたりする必要がある。

さらに、ブラックマスク８とセグメント電極３ａとの位置関係は上下逆、すなわちブラックマスク８の上にセグメント電極３ａを配置しても良い。

透明電極３ａ、３ｂおよびブラックマスク８をそれぞれ覆うようにして垂直配向膜４ａ、４ｂを塗布焼成する。垂直配向膜材料として、日産化学工業製ＳＥ１２１１を用いる。

垂直配向膜にラビングを施し、基板法線方向を９０°とした場合に８９．５°のプレチルトを付与する。ラビングは、図２Ａ、図２Ｂに示した０時、３時、６時、９時のいずれかの方向に上下基板でアンチパラレルとなるように施す。なお、液晶分子の傾き方向の制御（配向処理）は、スリット配向、突起配向、紫外線光配向等で行っても良い。

次いで、各基板１ａ、１ｂにメインシール材を塗布し、更に、所定の直径のギャップコントロール材（ここでは４μｍ）を散布した後、両基板１ａ、１ｂを電極側を向かい合わせて重ね合わせ、メインシール材を硬化させて空セルを形成する。

形成された空セルに液晶を注入して液晶層２を形成する。液晶材料として誘電率異方性Δεが負、複屈折率Δｎが０．０９程度のものを用いる。液晶層２の液晶分子２ｍは垂直配向膜の作用でほぼ垂直に配向される。なお、液晶材料が負の誘電率異方性を有していれば、他の物性値やセル厚に特段の制限はない。

その後、背面基板１ａの外側（図中下側）に光学補償板６と背面偏光板５ａを貼り合せると共に、前面基板１ｂの外側（図中上側）に前面偏光板５ｂを貼り合せる。偏光板としてポラテクノ製ＳＨＣ−１２５Ｕを用いる。偏光板の軸方向は、一方の軸方向が１時半−７時半で、他方の軸方向が４時半−１０時半のクロスニコルである。

光学補償板６として例えば二軸プレート（面内リタデーションΔＲ＝５０ｎｍ、厚み方向リタデーションΔｔｈ＝２２０ｎｍ）を用いる。二軸プレートの面内の遅相軸が、背面偏光板５ａの吸収軸と直交するように配置する。なお、光学補償板６として二軸プレートの他にＡプレートや２軸位相差板等を用いても良い。

上記のように作成した液晶表示素子を観察したところ、８０Ｈｚの低周波駆動においてＤＭＡは発生せず、クロストークと類似した現象も視認されなかった。ブラックマスクについては５０μｍと幅が狭いために目視では観察されなかった。比較のために、同じ表示パターンで電極にジグザグ形状を設けず、ブラックマスクも形成しない（その他は同じ）液晶表示素子を作製した。その液晶表示素子を駆動した場合、ＤＭＡが発生し、表示品位が悪いものとなった。

電極パターンのエッジをジグザク状にすることにより、配向処理により液晶分子が倒れこむ方向と電極エッジに生じる斜め電界の方向が平行もしくは直角になるために、ＤＭＡが防止できるものと考えられる。

しかし、ジグザグ状のエッジでは光漏れが生じてしまい、コントラスト比が大きく取れなくなる。

そこで、実施例においては、ジグザグパターンを含む表示エッジ部を覆うブラックマスクを設けることで光漏れをカットしている。ブラックマスクの幅は細いために背景やオフセグメントとの白黒濃度の差もほとんど観察されず、表示品位の良好な液晶表示素子が得られる。

なお、ＤＭＡは低周波駆動において生じやすい。しかし、実施例により、低い周波数においてもＤＭＡ発生と光抜けの両方を防止することが出来、表示品位が向上する。従来ＤＭＡ対策としては、いわゆるパルス周波数が高くフレーム内反転するＡ波形やＣ波形を用いてきた。低周波数駆動が可能となることにより、駆動波形を一般的ないわゆるフレーム反転するＢ波形に換えることができ、駆動回路が簡素化されてコストダウンに繋がる。さらに、低周波数駆動が可能となることで消費電力を抑えることも出来る。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

図１は、液晶表示素子の概略断面図である。図２Ａは、表示パターンおよび電極例の平面図であり、図２Ｂは、電極を覆うブラックマスクの配置例の平面図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ（透明）基板
２液晶層
２ｍ液晶分子
３ａ、３ｂ電極
４ａ、４ｂ垂直配向膜
５ａ、５ｂ偏光板
６光学補償板
７シール材
８ブラックマスク

Claims

対向する一対の基板と、
前記対向する一対の基板の各々の対向面側に形成された対向電極パターンと、
前記対向する一対の基板の各々に対し前記対向電極パターンを覆って形成された垂直配向膜と、
前記対向する一対の基板間に挟持された垂直配向液晶層と、
前記対向する一対の基板の外側に配置された一対の偏光板と
を有し、
前記対向電極パターンのエッジが、配向処理することにより倒れこむ前記液晶層の液晶ダイレクタの面内方向に対して平行もしくは垂直方向の辺の集合であるジグザグパターンを含み、
前記対向電極パターンによって画定される表示パターンのエッジを覆うブラックマスクを有し、
前記ブラックマスクがエッジを覆う前記対向電極パターン間の前記表示パターンから外れた領域において、前記基板上に直接、前記垂直配向膜が形成されている液晶表示素子。
前記ブラックマスクの幅が１０〜２００μｍである請求項１記載の液晶表示素子。
垂直方向を０時−６時方向としたとき、前記ジグザグパターンが、０時−６時および３時−９時方向の辺からなる請求項１または２記載の液晶表示素子。
前記偏光板がクロスニコルで配置され、該偏光板の一方の軸方向が１時半−７時半であり、前記液晶ダイレクタ方向の面内方向が０時、３時、６時、９時のいずれかの方向である請求項１〜３のいずれか１項記載の液晶表示素子。
前記対向電極パターンが、表示パターンを表すセグメント電極を含む請求項１〜４のいずれか１項記載の液晶表示素子。