JPH063675A - 液晶表示素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配向膜の膜厚むらによる表示むらなどの表示
欠陥を抑え、またブラックマトリックスを用いることに
よる画素の開口率の低下と画面の輝度の低下を抑えて、
表示品位の優れた液晶表示素子を提供する。 【構成】 Ｘ電極３およびＹ電極１３を電極として用い
て電着法により水平配向膜７、１７を形成することで、
均ーな膜厚の配向膜を得ることができ、表示むら不良な
どの発生を抑えて高品位の画像表示を実現することがで
きる。また非画素部分では垂直配向膜５、１５が配設さ
れているためクロスニコル配置の偏光板２７、２９とあ
いまって光を遮断することができ、ブラックマトリック
スのような役割を果たすことができるのでブラックマト
リックスが不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は配向処理が施された液晶
表示素子およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来一般的に用いられている液晶表示素
子は、電極と配向膜とを有する 2枚のガラス基板を平行
に組み合わせ、その基板間の間隙に液晶を挟持した構成
をしている。

【０００３】例えば単純マトリクス型液晶表示素子は、
横（Ｙ）方向に帯状にパターニングされたＹ電極を有す
るＹ基板と縦（Ｘ）方向に帯状にパターニングされたＸ
基板にそれぞれ配向膜を形成し、Ｙ電極とＸ電極とがほ
ぼ直交するようにＹ基板とＸ基板とを対向して設置し、
その間隙に液晶組成物を挟持して構成されている。液晶
組成物としては、ＴＮ型やＳＴＮ型の液晶が用いられ
る。

【０００４】また、アクティブマトリクス型液晶表示素
子においては、例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ）を半導体層として用いた薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）、それに接続された表示電極と信号線電極、ゲート
電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板およびそれに対向
設置された対向電極およびこれら両基板に挟持される液
晶からその主要部が構成され、必要に応じてＲＧＢカラ
ーフィルタを有する対向基板にそれぞれ配向膜を形成
し、これら基板の間隙に液晶組成物を挟持して構成され
ている。

【０００５】このような構成の液晶表示素子の配向膜の
形成法としては、従来から印刷形成法が一般的に用いら
れている。しかしこの印刷形成法では、配向膜の形成面
内を均一な膜厚にすることが困難であり、配向膜の膜厚
むらに起因した表示むらなどの表示不良が発生しやす
い。また、印刷原版や被印刷基板上に塵埃などの不純物
があると、それに起因して印刷不良が発生しその部分の
配向膜が欠損するなど、配向膜の品質に大きな悪影響を
及ぼすという問題があった。

【０００６】また、例えばアクティブマトリクス型液晶
表示素子においては、非画素部分およびＴＦＴのような
スイッチング素子部分には、光を遮断するためのブラッ
クマトリックスと呼ばれる遮光膜が形成される。このブ
ラックマトリックスは、非画素部分の不要な光の透過を
抑えるとともに、光を受けてＴＦＴが誤動作することを
避けるために配設されるものである。

【０００７】しかしながら、近年、画素の高精細化が進
んでおり、このようなブラックマトリックスを精度良く
配設することは容易ではなく、また画素部分にある程度
オーバーラップするようにブラックマトリックスを配設
することで画素の開口率が低下し画面の輝度が低下する
といった問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題を解決するために成されたもので、配向膜の膜厚む
らによる表示むらなどの表示欠陥を抑え、またブラック
マトリックスを用いることによる画素の開口率の低下と
画面の輝度の低下を抑えて、表示品位の優れた液晶表示
素子を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、主面に画素電極と配向膜とを順に設けた 2枚の基板
を、前記画素電極を対向するように近接配置し、前記 2
枚の基板の間隙に液晶を封入してなる液晶表示素子にお
いて、前記配向膜の画素部分には水平配向処理を施し、
前記画素が形成されていない非画素部分には垂直配向処
理を施してなることを特徴としている。

【００１０】また、本発明の液晶表示素子の製造方法
は、 2枚の基板の主面に画素電極と配向膜とを順に設
け、前記画素電極が対向するように前記 2枚の基板を近
接配置し、該基板の間隙に液晶を封入してなる液晶表示
素子の製造方法において、前記 2枚の基板の主面に画素
電極を形成する工程と、前記画素電極上に垂直配向膜を
形成する工程と、前記画素電極に電圧を印加して配向膜
を電着形成する工程と、前記配向膜に水平配向処理を施
す工程とを具備することを特徴としている。

【００１１】なお本発明は、ＴＮ型やＳＴＮ型などの液
晶を用いた配向膜を必要とする液晶表示素子およびその
製造方法と、ブラックマトリックスを有する液晶表示素
子およびその製造方法に特に好適である。

【００１２】また本発明は、アクティブマトリックス型
液晶表示素子にも単純マトリックス型液晶表示素子にも
適用することができる。またその表示モードとしては、
ＴＮ型、ＳＴ型、ＧＨ型、ＥＣＢ型の液晶や、強誘電性
液晶、あるいは散乱モード液晶などの液晶を用いた様々
な液晶表示素子およびその製造方法に用いることができ
る。

【００１３】

【作用】本発明においては、液晶表示素子の製造工程に
おいて、配向膜を形成するときに、まず基板表面に垂直
配向処理を施し、次いで、水平配向材を電極上に電着法
を用いて膜形成する工程を設けている。電着法を用いて
配向膜を形成することにより均ーな膜厚の配向膜を容易
に得ることができ、また被電着基板にごみが付着してい
ても後続の電着には悪影響を与えないので配向膜の製造
時点での欠陥を抑えることができる。そしてそのような
均ーな膜厚の配向膜により、表示むら不良の発生を抑え
て良好な表示品位を実現することができる。

【００１４】さらに、本発明の液晶表示素子において
は、例えばＴＮ型の液晶を用いたノーマリホワイトモー
ドの液晶表示素子のようにクロスニコル配置の偏光板を
有する液晶表示素子の場合、表示電極（表示画素）部分
以外のいわゆる非画素部分は垂直配向処理が施されてい
るため光が偏光旋回せず、非画素部分の光を遮断するこ
とができる。このようにブラックマトリクスのような役
割を果たすことができるのでブラックマトリクスが不要
となる。したがってブラックマトリックスを用いること
による画素の開口率の低下と画面の輝度の低下を抑える
ことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の液晶表示素子およびその製造
方法を、図面に基づいて詳細に説明する。

【００１６】図１は本発明の液晶表示素子の構造をその
断面で示す図である。この液晶表示素子は、Ｘ基板９
と、それに対向配置されるＹ基板１９と、これら両基板
の間隙に挟持される液晶２５とからその主要部が構成さ
れている。

【００１７】Ｘ基板９には、ガラス基板１上にＸ方向に
640本の帯状のＸ電極３が形成されている。その上を覆
うように垂直配向処理が施された垂直配向膜５が形成さ
れている。前記のＸ電極３上に垂直配向膜５を介して水
平配向膜７が形成されている。そしてＸ電極３が形成さ
れていない部分には垂直配向膜５が露出している。

【００１８】一方、Ｙ基板１９には、ガラス基板１１上
にＹ方向に 640本の帯状のＸ電極１３が形成されてい
る。その上を覆うように垂直配向処理が施された垂直配
向膜１５が形成されている。前記のＹ電極１３上に垂直
配向膜１５を介して水平配向膜１７が形成されている。
そしてＹ電極１３が形成されていない部分には垂直配向
膜１５が露出している。

【００１９】これらのＸ電極３とＹ電極１３、および垂
直配向膜５と垂直配向膜１５と、および水平配向膜７と
水平配向膜１７が、それぞれ対向するようにＸ基板９と
Ｙ基板１９とが組み合わされ、これら両基板の間隙にス
ペーサ２１を基板間隙の保持のために介挿するとともに
両基板の周囲を接着剤２３で固定および封止して、両基
板の間隙にＴＮ型の液晶２５が挟持されている。さら
に、このような液晶パネルを上下から挟むように、クロ
スニコル配置の偏光板２７、２９が、それぞれの基板の
外向面に貼設されている。

【００２０】本発明に係る液晶表示素子においては、Ｘ
電極３とＹ電極１３により形成される表示画素部分以外
のいわゆる非画素部分は、垂直配向処理が施された垂直
配向膜５、１５が露出しているため光が偏光旋回しない
ので、この部分の光を遮断することができる。そして画
素部分には水平配向処理が施されているので、この部分
に対応する液晶層に配向を行なうことができる。

【００２１】本実施例では、説明の簡略化のために構造
が簡易なＸＹマトリックス型液晶表示素子に本発明を適
用した一例を示したが、アクティブマトリックス型液晶
表示素子に本発明を適用すれば、ブラックマトリクスを
不要とすることができることによる効果をさらに顕著な
ものとすることができる。すなわち、上記のようにクロ
スニコル配置の偏光板および垂直配向処理を施された非
画素部分が光を遮断してブラックマトリクスのような役
割を果たすので、ブラックマトリクスが不要となり、従
来のブラックマトリックスを用いることに起因して発生
していたような画素の開口率の低下の問題および画面の
輝度の低下の問題を解消することができる。その結果、
輝度が高く表示画質の良好な液晶表示素子を提供するこ
とができる。また、本実施例のようなＸＹマトリックス
型液晶表示素子においても、上記のように非画素部分の
光を透過させないようにすることによって、各画素の輪
郭をくっきりと引き締めて表示画像の品位の向上を図る
ことができる。

【００２２】次に、本発明の液晶表示素子の製造方法の
一実施例を説明する。

【００２３】外形が 150ｍｍ× 210ｍｍで、厚さ 1.0ｍ
ｍのガラス基板１および外形が 160ｍｍ× 220ｍｍで、
厚さ 1.0ｍｍのガラス基板３の表面にスパッタ法にてＩ
ＴＯ膜を形成し、これを通常の方法でエッチングして、
それぞれＸ方向に 640本の帯状のＸ電極３およびＹ方向
に 400本の帯状のＹ電極１３を形成した。

【００２４】Ｘ基板９、Ｙ基板１９のＸ電極３、Ｙ電極
１３をそれぞれ形成した表面に、垂直配向膜用材料であ
る TS-8186（東芝シリコン社製）を用いて、通常のディ
ッピングによる成膜法で垂直配向膜５、１５をそれぞれ
形成した。

【００２５】次いでＸ電極３、Ｙ電極１３を電着用電極
として用いて電圧を印加し、これらＸ電極３、Ｙ電極１
３の上に垂直配向膜５、１５をそれぞれ介して電着法で
アクリル樹脂薄膜を着膜し、このアクリル樹脂薄膜の表
面にラビング法により水平配向処理を施して、水平配向
膜７、１７をそれぞれ形成した。電着液としては、アク
リル樹脂 5.5％、エチルセロソルブ 1.8％、イソプロピ
ルアルコール 0.3％、酢酸 0.1％、イオン交換水92.3％
の混合液を用いた。またこのときの印加電圧は8Ｖで、
5秒間の電着を行なって平均膜厚が 0.2μｍのアクリル
樹脂薄膜を得た。なお電着のための電圧印加などの諸条
件は、所望する水平配向膜７、１７の材質および膜厚
や、垂直配向膜５、１５の材質および膜厚などに対応し
て適宜に設定する。

【００２６】この後、Ｘ基板９の周辺に沿って接着剤２
３としてエポキシ系接着剤を液晶組成物の封入口（図示
省略）を除いて印刷した。このとき封入口の位置は帯状
電極の露出辺の反対側に設けた。

【００２７】次に、Ｘ基板９の水平配向膜７などが配設
された側の面に間隙剤２１として粒径 6μｍの積水ファ
インケミカル社製のミクロパールを散布した。次に、水
平配向膜７、１７が対向しそれぞれのラビング方向どう
しのなす角が90度となるようにＸ基板９とＹ基板１９と
を配置し、加圧加熱して前記の接着剤２３を硬化させ両
基板を貼り合わせた。そして真空浸漬注入法により封入
口から液晶組成物２５としてZLI-1565（Ｅ．メルク社
製）にS811を 0.1ｗｔ％添加したものを封入した後、封
入口を紫外線硬化樹脂（図示省略）で封止した。

【００２８】このような本発明の液晶表示素子の製造方
法によれば、電着法を用いて配向膜を形成することによ
り均ーな膜厚の配向膜を容易に得ることができ、また被
電着基板に塵埃が付着していても後続の電着にはさほど
の悪影響を与えないので、配向膜の製造時点での欠陥を
抑えることができる。そしてそのような均ーな膜厚の配
向膜により、表示むら不良などの発生を抑えて高品位の
画像表示を実現することができる。

【００２９】さらに、例えばＴＮ型の液晶を用いたノー
マリホワイトモードの液晶表示素子のようにクロスニコ
ル配置の偏光板を有する液晶表示素子の場合では、画素
電極（表示画素）部分以外のいわゆる非画素部分は垂直
配向処理が施されているため光が偏光旋回しないので、
この非画素部分の光を遮断することができる。このよう
にブラックマトリクスのような役割を果たすことができ
るのでブラックマトリクスが不要となる。したがって、
特にアクティブマトリックス型液晶表示素子においてブ
ラックマトリックスを用いることによる画素の開口率の
低下と画面の輝度の低下を抑えることができ、その結
果、輝度が高く表示画質の良好な液晶表示素子を提供す
ることができる。

【００３０】上記のような製造方法により製造された本
発明の液晶表示素子に、テストパターンを表示させ、そ
の表示品位を目視により検証したところ、表示むらなど
の表示欠陥が画面全体にわたって均一に抑えられ、良好
な表示を行なえることが確認された。

【００３１】なお、上記の実施例においては、ＴＮ型の
液晶を用いた単純マトリックス型液晶表示素子の場合を
例示したが、これには限定しない。この他にも、ＳＴＮ
型液晶を用いた液晶表示素子およびその製造方法や、ア
クティブマトリックス型液晶表示素子にも用いることが
できる。

【００３２】また、表示モードとしては、ＴＮ型、ＳＴ
型、ＧＨ型などのＥＣＢ型の液晶や、強誘電性液晶、あ
るいは散乱モード液晶などの液晶を用いた様々な液晶表
示素子およびその製造方法に用いることができる。

【００３３】また、本発明はブラックマトリックスを有
する液晶表示素子において特に好適な技術である。

【００３４】さらに、図１に示した液晶表示素子の製造
方法では、画素電極３、１３が形成された基板上に垂直
配向膜５、１５を形成する方法を示したが、垂直配向膜
５、１５を形成したその上に画素電極３、１３を形成し
てもよいことを、本発明を遂行するにあたって本出願人
は実験的に確認した。

【００３５】

【発明の効果】以上の詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、水平配向膜の膜厚むらに起因して発生し
ていた表示むらなどの表示欠陥を抑え、またブラックマ
トリックスを用いることに起因して発生していた画素の
開口率の低下の問題や画面の輝度の低下の問題を解消し
て、表示品位の優れた液晶表示素子を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の構造を示す図。

【符号の説明】

１、１１…ガラス基板 ３…Ｘ電極 ５、１５…垂直配向膜 ７、１７…水平配向膜 ９…Ｘ基板 １３…Ｙ電極 １９…Ｙ基板 ２１…間隙剤 ２３…接着剤 ２５…液晶 ２７、２９…偏光板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主面に画素電極と配向膜とを順に設けた
   2枚の基板を、前記画素電極を対向するように近接配置
   し、前記 2枚の基板の間隙に液晶を封入してなる液晶表
   示素子において、 前記配向膜の画素部分には水平配向処理を施し、前記画
   素が形成されていない非画素部分には垂直配向処理を施
   してなることを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 2枚の基板の主面に画素電極と配向膜と
   を順に設け、前記画素電極が対向するように前記 2枚の
   基板を近接配置し、該基板の間隙に液晶を封入してなる
   液晶表示素子の製造方法において、 前記 2枚の基板の主面に画素電極を形成する工程と、 前記画素電極上に垂直配向膜を形成する工程と、 前記画素電極に電圧を印加して配向膜を電着形成する工
   程と、 前記配向膜に水平配向処理を施す工程とを具備すること
   を特徴とする液晶表示素子の製造方法。