JP2000019528A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液晶層厚の小さい液晶表示装置において、液晶
層厚を表示領域全体にわたって均一にする。さらにフリ
ッカーレスのハイデューティなカイラルネマチック液晶
を用いたメモリー性双安定型液晶表示装置を提供する。 【解決手段】透明基板１上に信号電極２と配向膜３を形
成した信号電極部材４と、透明基板５上に着色層６と遮
光層７を形成し、さらにオーバーコート層８と走査電極
９と配向膜１０を順次積層した走査電極部材１１とをシ
ール１４内に配したカイラルネマチック液晶１２を介し
て対向配設するとともに、シール１４材内もしくはシー
ル１４の内周近傍におよび表示領域１３内に同じ材質の
各スペーサ１６、２０、２１、２２をほぼ同一の厚みで
配したことを特徴とする液晶表示装置Ｂ

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はたとえばカイラルネ
マチック液晶を用いたメモリー性双安定型液晶表示装置
などの液晶の層厚が小さい液晶表示装置の改良に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】カイラルネマチック液晶を用いたメモリ
ー性双安定型液晶表示装置の技術が特開平７−２４８４
８５号に提案されている。

【０００３】このメモリー性双安定型液晶表示装置はリ
セットパルスと選択パルスの間に遅延時間を導入した信
号波形を設け、これによって遅延時間を短縮させるとい
うものである。

【０００４】すなわち、フレデリクス転移後の準安定状
態（０°あるいは３６０°）への移行にはバックフロー
現象が関連していると言われるが、この現象を最大限に
生かすために、リセットパルスと選択パルスの間にイン
ターバルを設けるというものであって、これによって準
安定状態へ移行しやすくなり、その結果、マトリックス
駆動の１ライン当たりの書き込み時間（選択時間）が短
縮され、フリッカーレスのハイデューティな単純マトリ
ックス駆動を実現しようとするものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記提案によれば、液
晶層厚を狭くするほどに選択時間が短縮できるので、液
晶層厚を相当に小さくするとともに、その層厚を表示領
域にわたって一様に揃える必要があり、その要求を満た
すため、２枚の基板間に樹脂製のスペーサを適当に分散
させながら介在させている。

【０００６】しかしながら、このスペーサを介して２枚
の基板を貼り合わせても、表示領域内を所望の薄さの液
晶層厚で均−に設定することがむずかしかった。

【０００７】この課題を解決するために本出願人は走査
電極と信号電極とが交差する画素部位に対し非画素部位
のみにレジストをフォトリソ法にて形成したスペーサを
配する技術を提案した（特願平９−７５９５１号参
照）。

【０００８】図７〜図９は同提案の液晶表示装置Ａを示
し、図７は液晶表示装置Ａの平面図、図８は液晶表示装
置Ａの要部拡大図、図９は図８に示す切断面線ａ−ａに
よる断面図である。

【０００９】この液晶表示装置Ａにおいて、透明基板
１、信号電極２、配向膜３とからなる信号電極部材４
と、透明基板５、着色層６、遮光層７、オーバーコート
層８、走査電極９、配向膜１０とからなる走査電極部材
１１とをカイラルネマチック液晶１２を介して貼り合わ
せ、これによって表示領域１３を設けた構造である。こ
の表示領域１３においては、信号電極２と走査電極９と
が交差する領域に対応して着色層６が配置され、このよ
うな領域が画素部位をなす。

【００１０】そして、カイラルネマチック液晶１２を封
入させるためのシール１４が表示領域１３の周囲に設け
られ、その一辺には液晶注入口１５を設けている。ま
た、信号電極部材４と走査電極部材１１との間の非画素
部位に限って柱状のスペーサ１６を配している。

【００１１】しかしながら、上記構成の液晶表示装置Ａ
においては、信号電極部材４と走査電極部材１１とを貼
り合わせるに際し、シール１４を押しつぶすことになる
が、それが十分におこなわれず、そのために図９に示す
ように表示領域１３の周辺とシール１４との間でそりが
生じ、とくに液晶層厚が小さい場合に、その不均一によ
る表示不良が顕著に発生し、その点でいまだ満足し得る
程度にまでいたっていない。

【００１２】このような課題を解決するために、特開平
８−２１１３９５号ではシールの厚さの影響を受けない
ように、透明基板のシールが当たる部分に深さ１．５μ
ｍ程度の溝をフッ化水素等を使用したエッチング処理で
もって形成することが提案されている。

【００１３】しかしながら、このような溝を形成するこ
とで、生産コストが上がり、しかも、このようなエッチ
ング処理では、高い精度で溝を形成することができな
く、そのために溝全体を均一な深さにすることがむずか
しい。

【００１４】また、シールの厚みは液晶層厚と溝の深さ
とを加算したものであるが、溝の深さに均一性がないこ
とで、シールの厚みの設定がむずかしくなる。さらにシ
ールの厚みは、双方の基板同志を貼り合わせる際に、圧
力や温度等の条件によって微妙に変化している。したが
って、上記のような溝を形成しても、表示領域の液晶層
厚を均一にするために、シールによる厚みの微調整が必
要である。

【００１５】したがって本発明は上記事情に鑑みて完成
されたものであって、その目的は液晶層厚の小さい液晶
表示装置において、液晶層厚を表示領域全体にわたって
均一にするとともに、生産コストを低減せしめた液晶表
示装置を提供することにある。

【００１６】本発明の他の目的は液晶層厚を小さくかつ
一様にして、フリッカーレスのハイデューティな単純マ
トリックス駆動を実現したメモリー性双安定型の液晶表
示装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、透明基板上に走査電極パターンと配向膜とが順次形
成された走査電極部材と、透明基板上に信号電極パター
ンと配向膜とが順次形成された信号電極部材とを液晶層
を介して対向配設させるとともに、上記液晶層を枠状の
シールで封止してなり、前記走査電極パターンと信号電
極パターンとを交差させて表示領域となし、個々の交差
部を画素部位にしたものであって、上記表示領域内の非
画素部位にスペーサを配するとともに、このスペーサと
同材質のスペーサをシール材内もしくはシールの内周近
傍に形成したことを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明を図１〜図６に示すメモリ
ー性双安定型液晶表示装置でもって説明する。図１〜図
３は本発明の液晶表示装置Ｂを、図４〜図６は本発明の
他の液晶表示装置Ｃを示す。図１は液晶表示装置Ｂの平
面図、図２は液晶表示装置Ｂの要部拡大図、図３は図２
に示す切断面線ｂ−ｂによる断面図である。また、図４
は液晶表示装置Ｃの平面図、図５は液晶表示装置Ｃの要
部拡大図、図６は図５に示す切断面線ｃ−ｃによる断面
図である。なお、従来の液晶表示装置Ａと同一箇所には
同一符号を付す。

【００１９】本発明の液晶表示装置Ｂにおいて、１はガ
ラスなどからなる透明基板、２はＩＴＯなどからなる信
号電極、３は配向膜であって、これらによって信号電極
部材４を構成し、他方の走査電極部材１１については、
５はガラスなどからなる透明基板、６はマトリックス状
に配列した着色層（赤、緑、青の着色層）、７は着色層
間に設けたクロムなどの金属、黒色樹脂などで構成した
遮光層、８は着色層６および遮光層７を被覆するオーバ
ーコート層、９はＩＴＯなどからなる走査電極、１０は
配向膜である。配向膜３、１０はポリイミドからなり、
その膜に対してはラビング処理している。なお、走査電
極９上に電極間のショートを防止するために絶縁膜を形
成してもよい。

【００２０】上記走査電極９と信号電極２は交差するよ
うにパターニングして、個々の交差部を方形状の画素部
位１７（たとえばサイズ３００μｍ×３００μｍ）とな
し、さらに画素間は２０μｍとなし、信号電極部材４と
走査電極部材１１とは層厚１．５μｍのカイラルネマチ
ック液晶１２（室温でネマティツク相を呈する液晶組成
物〔Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製：ＺＬＩ−１５５７〕に光学活
性添加物〔Ｅ．Ｍｅｒｃｋ社製：Ｓ−８１１〕を加えて
ヘリカルピッチＰを２．７μｍに調整したもの）を介し
て対向配設されている。

【００２１】また、双方の部材４、１１間にカイラルネ
マチック液晶１２を封入させるためのシール１４を表示
領域１３の周囲に枠状に設け、さらにシール部１４の一
辺には液晶注入口１５を設けて、真空注入法により注入
している。しかも、双方の透明基板１、５の外側に偏光
板を配設している。

【００２２】また、信号電極部材４と走査電極部材１１
との間の非画素部位に円柱状もしくは角柱状のスペーサ
１６を配し、さらにシール１４と表示領域１３の周辺と
の間である表示領域周囲部１８にもスペーサ２０を形成
し、さらにシール１４の内周近傍に帯状のスペーサ２１
を形成し、そして、液晶層厚を１．５μｍとした。

【００２３】これら各スペーサ１６、２０、２１はとも
に同じ材質でもってほぼ厚み（形成時にたとえば３μ
ｍ）をそろえている。これらスペーサ１６、２０、２１
はたとえばアクリル系感光ポリマー、ポリイミド系感光
ポリマーで形成する。

【００２４】これらスペーサ１６、２０、２１は通常の
フォトリソ法により同時に形成する。具体的には、一方
のラビング処理した配向膜３もしくは配向膜１０の上に
レジストを塗布し、フォトマスクを使用して露光し、そ
の後に現像し、各々のレジストの厚みを一様にそろえる
ことで形成する。スペーサ１６、２０、２１の厚みは所
望する液晶層厚に応じて、塗布されるレジストの膜厚に
よって調整する。なお、配向膜３もしくは配向膜１０の
上にレジストを塗布形成した後に、それらをラビング処
理してもよい。

【００２５】上記スペーサ１６、２０、２１を介して信
号電極部材４と走査電極部材１１とを貼り合わせて、加
圧（０．５〜１．５ｋｇ／ｃｍ² ）および加熱（１００
℃以上、約６０分）で接着させる。その後にシール剤
（スペーサを混入していないもの）を信号電極部材４お
よび走査電極部材１１の貼り合わせ端部よりスペーサ２
１の部分まで浸透させ、加熱により硬化させる。

【００２６】そして、上記構成の液晶表示装置によれ
ば、カイラルネマチック液晶は初期状態でねじれ構造を
有し、その初期状態にフレデリクス転移を生じさせる電
圧を印加した後に印加される電圧差によって初期状態と
は異なる２つの準安定状態を有するようになしたメモリ
ー性双安定型となる。たとえば初期状態でのツイスト角
φ₀ （＝１８０°）に対してφ₀ ＋π（＝３６０°）の
ねじれ状態が暗状態となるような偏光板の位置関係（ク
ロスニコル）にした場合に、明状態ではツイスト角φ₀
−π（＝０°）である。

【００２７】かくして本発明の液晶表示装置Ｂにおいて
は、同質材で作ったスペーサ１６、２０、２１の厚みを
所望する液晶層厚に応じて調整することで、表示領域周
囲部１８およびシール１４にてそりが生じなくなり、液
晶層厚の均一化させることができ、その結果、優れた表
示特性が得られた。さらにスペーサ２１を配した部分の
断面積層構造を表示領域１３での断面積層構造と同じに
したことで、すなわち同じようにオーバーコート層や電
極、配向膜等を配することで表示特性をさらに向上させ
ている。

【００２８】また、図４〜図６に示す本発明の他の液晶
表示装置Ｃにおいては、帯状のスペーサ２１に代えて、
ドット状のスペーサ２２をシール１４材内に設けてい
る。このような形状のスペーサ２２であっても同様な作
用効果がある。

【００２９】そして、本発明の実施形態例であるメモリ
ー性双安定型液晶表示装置においては、カイラルネマチ
ック液晶１２の層厚が１．０μｍ〜１．８μｍである場
合に、塗布したスペーサ１６、２０、２１、２２の厚み
を２．１μｍ〜４．０μｍの範囲にして貼り合わせ、こ
れによって各スペーサ１６、２０、２１、２２をつぶす
ことで、本発明の作用効果が顕著になる。

【００３０】なお、本発明は上記の実施形態例に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々の変更や改善等は何ら差し支えない。

【００３１】たとえば上記の液晶表示装置においては、
メモリー性双安定型液晶表示装置でもって例示したが、
その他の液晶層厚が小さい液晶表示装置、たとえばカイ
ラルスメチック液晶を用いた強誘電性液晶表示装置およ
び反強誘電性液晶表示装置、ＳＴＮ液晶表示装置などで
も同様な作用効果がある。

【００３２】また、表示領域周囲部１８およびシール１
４に設けるスペーサの形状を帯状もしくはドット状にし
たが、これに限定されるものではなく、たとえば破線
状、環状、曲線状等にしてもよい。

【００３３】さらにまた、上記実施形態例では表示領域
周囲部１８にスポット状にスペーサ２０を配設している
が、スペーサ２０を設けなくても本発明の目的が達成で
きる。ただし、表示領域１３の周辺とシール１４との間
で若干のそりが生じる場合がある。したがって、スペー
サ２０を設けるのが望ましい。

【００３４】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の液晶表示装置に
よれば、表示領域の非画素部位に、およびシール材内も
しくはシール内周近傍に同材質のスペーサをほぼ同一の
厚みで配したことで、信号電極部材と走査電極部材とを
貼り合わせ、加圧して接着させた際に、表示領域周囲部
でそりが生じなくなり、液晶層厚が小さくしても表示不
良が発生しなくなった。また、特開平８−２１１３９５
号にて提案されたような溝を設ける必要がなく、生産コ
ストを下げることができた。

【００３５】さらに本発明においては、スペーサでもっ
て表示領域全体を均一に液晶層厚調整しているので、貼
り合わせ時の圧力や温度等の条件によるシールの微妙変
化はほとんど影響を受けなくなり、従来のようにシール
剤にシリカや樹脂性のスペーサを混入する必要もなく、
これにより、表示領域の液晶層厚を均一にするために、
シールによる厚みの微調整が不要となり、液晶層厚の小
さい表示領域全体にわたって均一な層厚が得られ、さら
に生産コストを低減した液晶表示装置が提供できた。

【００３６】本発明によれば、液晶層厚を小さくかつ一
様にして、フリッカーレスのハイデューティが得られ、
走査線の多い高精細ディスプレイのメモリー性双安定型
液晶表示装置が提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の平面図である。

【図２】本発明の液晶表示装置の要部拡大図である。

【図３】図２に示す切断面線ｂ−ｂによる断面図であ
る。

【図４】本発明の他の液晶表示装置の平面図である。

【図５】本発明の他の液晶表示装置の要部拡大図であ
る。

【図６】図５に示す切断面線ｃ−ｃによる断面図であ
る。

【図７】従来の液晶表示装置の平面図である。

【図８】従来の液晶表示装置の要部拡大図である。

【図９】図８に示す切断面線ａ−ａによる断面図であ
る。

【符号の説明】

１、５ 透明基板 ２ 信号電極 ３、１０ 配向膜 ４ 信号電極部材 ６ 着色層 ７ 遮光層 ８ オーバーコート層 ９ 走査電極 １１ 走査電極部材 １２ カイラルネマチック液晶 １３ 表示領域 １４ シール １６、２０、２１、２２スペーサ １８ 表示領域周囲部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H089 LA09 LA13 LA16 NA25 QA14 RA13 RA14 TA01 TA02 TA04 TA15 2H093 ND10 ND52 ND54 NE01 NE03 NE04 NF13 NF17 NF20

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板上に走査電極パターンと配向膜
   とが順次形成された走査電極部材と、透明基板上に信号
   電極パターンと配向膜とが順次形成された信号電極部材
   とを液晶層を介して対向配設させるとともに、上記液晶
   層を枠状のシールで封止してなり、前記走査電極パター
   ンと信号電極パターンとを交差させて表示領域となし、
   個々の交差部を画素部位にした液晶表示装置であって、
   前記表示領域内の非画素部位にスペーサを配するととも
   に、該スペーサと同材質のスペーサをシール材内もしく
   はシールの内周近傍に形成したことを特徴とする液晶表
   示装置。