JPH05203934A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粒子状樹脂の使用により耐久性の向上を図っ
た液晶セルにおいて、更にセル周辺部のセル厚変化を低
減させ表示品質を向上させた強誘電性液晶セルを提供す
る。 【構成】 電極面１２ａ、１２ｂを対面させて対向配置
した一対の電極基板間に強誘電性液晶１７を封入した液
晶セルを具備し、該液晶セル内に粒子部材１５を分散さ
せた液晶表示装置において、前記粒子部材１５の分散密
度がセル平面で所定の方向に対し勾配を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶セルのセル構造に関
し、特に強誘電性液晶を用いた液晶表示装置のセル構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】強誘電性液晶分子の屈折率異方性を利用
して偏光素子との組み合わせにより透過光線を制御する
型の液晶素子がクラーク（Ｃｌａｒｋ）およびラガーウ
ォール（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により提案されている
（特開昭５６−１０７２１６号公報、米国特許第４３６
７９２４号明細書等）。この強誘電性液晶は、一般に特
定の温度域において、カイラルスメクチックＣ相（Ｓｍ
Ｃ＊）またはＨ相（ＳｍＨ＊）を有し、この状態におい
て、加えられる電界に応答して第１の光学的安定状態と
第２の光学的安定状態のいずれかを取り、かつ電界の印
加のないときはその状態を維持する性質、すなわち双安
定性を有し、また電界の変化に対する応答も速やかであ
り、高速ならびに記憶型の表示素子として広い利用が期
待されている。

【０００３】ところで、カイラルスメクチック相の如く
層構造に有する液晶セルにおいては、機械的なセルの歪
みや衝撃によって層構造が乱れやすく、配向不良を生じ
やすいという欠点が指摘されてきた。上記欠点を解消す
る方法として例えば基板間隙にエポキシ系の粒子状接着
剤を散布し、両基板を接着することにより外的な応力に
対して基板間隔の変形を受けにくくすることが提案され
ており（特開昭６２−１７４７２６号公報）、事実、本
発明者等によっても外的な応力の印加による配向不良の
発生が抑制されることが認められている。

【０００４】従来の液晶素子の構造を図２に示す。対向
配置した一対の基板１１ａ、１１ｂ間にシール材１６で
セルを形成し、このセル内に強誘電液晶を封入し、この
液晶内に樹脂からなる粒子１５が均一に分散混入してあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術に係る強誘電液晶セルにおいては、表示パターン
を長時間表示し続けると、液晶セル周辺部においてセル
厚が増加し、表示に際し色付きが発生し表示品質が低下
する。

【０００６】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、粒子状樹脂の使用により耐久性の向上
を図った液晶セルにおいて、更にセル周辺部のセル厚変
化を低減させ表示品質を向上させた強誘電性液晶セルの
提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明においては、前述した粒子状樹脂を、液晶セ
ル内に均一に散布するのではなく、セル周辺部における
セル厚変化が発生する位置で予め散布密度を変えること
により上述したセル厚変化による色付きを低減する。す
なわち、本発明の液晶セルは、電極が形成され、配向処
理を施した一対の基板と、基板間隙に分散配置されたス
ペーサ粒子および粒子状樹脂と、該基板間に封止された
液晶物質とからなる液晶セルにおいて、プレチルト方向
に前記粒子状樹脂の分散密度が高くなるように密度勾配
をもたせたことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明者等の研究によれば、上述した液晶セル
周辺部でのセル厚の変化は、液晶の駆動により液晶自身
がセル内の特定方向へ移動することによってセル周辺部
での圧力が変化し、その結果セル厚が変化していること
が認められた。

【０００９】液晶分子が液晶セル中を移動する力の発生
原因は駆動パルスによる交流的な電界で液晶分子の双極
子モーメントが揺らぐことにより発生する電気力学的効
果であろうと推定される。

【００１０】また、本発明者等の実験によれば移動の方
向は図１のプレチルト方向２０のように決まっている。
プレチルト方向とは、液晶分子を配向させるために行う
処理により基板界面から液晶分子の一端が同一方向にあ
る角度で持ち上がる（図３参照）が、この時の基板に接
している端から持ち上がっている方向がプレチルト方向
である。このプレチルト方向は本発明者らの研究により
ラビングによる配向処理を行った場合はラビング方向と
ほぼ一致している。

【００１１】この液晶分子の移動は実際の液晶セルで図
１に示したようにプレチルト方向に発生する。その結
果、従来構造では、図１の２１で示した領域のセル厚が
経時的に厚くなり、色付きが生じてくることになる。こ
のセル厚が厚くなった領域にある粒子状樹脂１５はセル
厚方向に伸びた変形を受けていると考えられる。

【００１２】これに対し、本発明では液晶分子の移動す
る方向、すなわちプレチルト方向（配向処理方向）を考
慮して、液晶分子の移動によりセル厚が変化する領域に
予め粒子状樹脂の分散密度勾配をもたせる。すなわち液
晶分子が移動して厚くなりやすいプレチルト方向側の液
晶セル周辺部の粒子状樹脂の密度を反対側のセル周辺部
の粒子状樹脂の密度より高くなるように密度分布をつく
る。これにより、粒子状樹脂が液晶分子の流れ方向に対
して基板間をより高い接着力で接合してセル厚を一定に
保持し、さらに粒子状樹脂の液晶分子の移動に対する壁
効果により、移動して集中しやすいプレチルト方向のセ
ル周辺部での液晶移動を抑えることにより、セル厚変化
を低減させる。

【００１３】

【実施例】図１（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ本発明の
液晶素子の一実施例の態様を表す模式平面図およびＢ−
Ｂ線に沿った部分拡大断面図である。図１（Ｂ）に示す
ように、本発明に係る液晶素子は、一対の平行配置した
上基板１１ａおよび下基板１１ｂとそれぞれの基板に配
線した例えば厚さが約４００〜２０００Åの透明電極１
２ａおよび１２ｂを備えている。上基板１１ａと下基板
１１ｂの間には強誘電性液晶、好ましくは少なくとも２
つの安定状態を持つ非らせん構造の強誘電性スメクチッ
ク液晶１７が封入されている。

【００１４】透明電極１２ａ、１２ｂ上に厚さが１０〜
１０００Åの高分子有機膜（例えばポリイミド樹脂）で
形成した配向制御膜１３ａ、１３ｂが設けられる。透明
電極と配向制御膜との間に更に例えば厚さが１００〜２
０００ÅのＳｉＯ₂等の絶縁膜を配置してもよい。

【００１５】基板間隙は液晶層１７に散布された平均粒
径１．５μm （一般に０．１〜３．５μm ）のシリカビ
ーズからなるスペーサ粒子１４により一定に保持され
る。さちに液晶層１７には両基板を接着するためのエポ
キシ系粒子状接着剤（例えば商品名「トレパール」東レ
（株）製）１５が配置されている。粒子状樹脂（接着
剤）１５の平均粒径は５μm 程度であり、液晶層１７で
は図１（Ｂ）に示したように両基板を圧着することによ
り、押しつぶされ円柱状の形状となる。両基板の外周は
エポキシ系接着剤（シール剤）１６により封止される。

【００１６】本発明では粒子状樹脂（接着剤）１５はセ
ル全体に均一に散布されるのではなく、密度勾配をもっ
て散布される。

【００１７】図１（Ａ）は散布の一例を示した模式図で
ある。

【００１８】配向処理方向、つまりプレチルト方向が２
０であるから、液晶の移動方向は同じ２０である。すな
わち紙面の下から上である。従って、紙面上方の液晶セ
ル周辺部の粒子状樹脂１５の密度をセル中央部より高
く、また紙面下方の液晶セル周辺部の粒子状樹脂１５の
密度をセル中央部より低く配置する。散布密度に勾配を
与える具体的な方法としてはまず均一に散布した後、例
えば予め密度を高くすべき分布形状をパターニングした
ハードマスクを散布面に配置し、ハードマスクを通して
粒子状樹脂を散布することができ、粗さの異なった数枚
のハードマスクを用いることにより実現できる。

【００１９】粒子状樹脂の密度勾配は、最大密度が最小
密度の１．５倍以上好ましくは２倍以上であることが望
ましい。

【００２０】一方、粒子状樹脂は強誘電液晶の配向にお
いて、配向欠陥の核として作用するために、セル全体と
してその数をむやみに増すことは表示品位の低下を招く
恐れがある。従って、セル全体としての平均散布密度は
１０〜１６０個／ｍｍ²とするのが好ましい。

【００２１】本発明では強誘電性液晶としてカイラルス
メクチック相状態のものを用いることができ、具体的に
はカイラルスメクチックＣ相（ＳｍＣ＊）、Ｈ相（Ｓｍ
Ｈ＊）、Ｉ相（ＳｍＩ＊）、Ｋ相（ＳｍＫ＊）、やＧ相
（ＳｍＧ＊）の液晶を用いることができる。

【００２２】特に好ましい強誘電性液晶としては、これ
より高温側でコレステリック相（ｃｈ．）を示すものを
用いることができ、例えば以下の表に示す相転移温度を
示すピリジン系混合液晶を用いることができる。

【００２３】

【表１】 一具体例として、前記図１（Ａ）、（Ｂ）の概略構造に
従い、有効面積２８０ｍｍ×２３０ｍｍの一対の基板の
一方に平均粒径約５μm の粒子状樹脂を、図１（Ａ）で
示した高密度側の密度を１６０個／ｍｍ²として低密度
側を８０個／ｍｍ²となるように液晶セル内に密度勾配
を形成ささせ、他方平均粒径平均半径１．５μm のシリ
カビーズを約３００個／ｍｍ²で均一に分布させた空セ
ルに、上記ピリジン系混合液晶を８５℃で封入し、１０
℃／ｈｒの速度で室温まで除冷してセルを形成した。こ
れを△ｔ＝２５μｓｅｃ、電圧振幅Ｖｐｐ＝４０Ｖ、１
／２デューティーの矩形波を２４０時間印加した後に、
図１の領域２１のセル厚を測定したところ初期に比較し
て１０％以下しか増加しなかった。

【００２４】比較のため粒子状樹脂の分散密度を約８０
個／ｍｍ²で基板面に均一に散布した以外はまったく同
じ液晶セルを形成し（図２）、同じ実験を行った結果セ
ル厚の変化は初期に比べて約３０％増加していた。

【００２５】液晶セル面内のプレチルト方向が図４のよ
うに液晶セル基板の単面の方向と平行ではなく、ある角
度で傾いた場合でも、液晶セル駆動時の液晶移動方向を
プレチルト方向と予想し、予め図４のようにプレチルト
方向で粒子状樹脂の分散密度をもたせることによりセル
厚の変化を低減できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば外
的応力に対する耐久力を高めるために液晶セル中に介在
させた粒子状樹脂の分散密度に面内に勾配をもたせるこ
とにより、大面積の液晶セル、特に強誘電性液晶セルを
形成する際に液晶駆動による局所的なセル厚変化を低減
することができ、表示素子として用いた場合に表示品質
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （Ａ）（Ｂ）はそれぞれ本発明の実施例に係
る液晶素子の平面図および拡大断面図である。

【図２】 従来の液晶素子の平面図である。

【図３】 液晶のプレチルト方向の説明図である。

【図４】 本発明の別の実施例の説明図である。

【符号の説明】

１１ａ；上基板、１１ｂ；下基板、１２ａ；上透明電
極、１２ｂ；下透明電極、１３ａ；上配向制御膜、１３
ｂ；下配向制御膜、１４；スペーサ粒子、１５；粒子状
樹脂、１６；シール剤、１７；液晶、１８；液晶分子。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極面を対面させて、対向配置した一対
   の電極基板間に強誘電性液晶を封入した液晶セルを具備
   し、該液晶セル内に粒子部材を分散させた液晶表示装置
   において、前記粒子部材の分散密度がセル平面内で所定
   の方向に対し勾配を有することを特徴とする液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】 前記粒子部材は、スペーサ用の第１の粒
   子および基板接着用樹脂からなる第２の粒子を含み、該
   第２の粒子の分散密度が前記勾配を有することを特徴と
   する請求項１の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記所定の方向は、液晶に対する配向処
   理方向であることを特徴とする請求項１の液晶表示装
   置。
4. 【請求項４】 前記配向処理方向に向けて、前記粒子分
   散密度を高くしたことを特徴とする請求項３の液晶表示
   装置。
5. 【請求項５】 前記液晶セルは矩形であり、前記所定の
   方向は該矩形の縦または横軸と一致していることを特徴
   とする請求項１の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記液晶セルは矩形であり、前記所定の
   方向は該矩形の縦または横軸に対し傾斜していることを
   特徴とする請求項１の液晶表示装置。