JP2000047225A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JP2000047225A
JP2000047225A JP10229546A JP22954698A JP2000047225A JP 2000047225 A JP2000047225 A JP 2000047225A JP 10229546 A JP10229546 A JP 10229546A JP 22954698 A JP22954698 A JP 22954698A JP 2000047225 A JP2000047225 A JP 2000047225A
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Japan
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liquid crystal
cell
crystal display
display device
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JP10229546A
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Inventor
Katsutoshi Nakamura
勝利 中村
Toshinori Furusawa
俊範 古澤
Shinjiro Okada
伸二郎 岡田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶材料の体積膨張により発生するセル内圧
の変化を吸収してセルの厚さ変形の少ない、セル厚の均
一性にすぐれた液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 対向して配置した二枚の電極基板11,
14を接着するシーリング部21を有し、該基板間に液
晶を挟持してなる液晶表示素子において、該シーリング
部21の少なくとも一部にセル内圧の変化を吸収する形
状可変部分13を有する液晶表示素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュ―ターの
端末ディスプレイ、各種フラットパネルディスプレイ等
に用いられる液晶表示素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子は、液晶セルの基板間に上
下基板を接着する部材を設けることにより上下基板間の
セル厚の変動を押さえてセルギャップを均一に形成させ
ている。
【0003】更に、強誘電性液晶を用いる場合には、セ
ル厚を強誘電性液晶の螺旋ピッチを抑制する厚みに設定
しなければならず、その厚みは通常1〜2μmとSTN
等のネマチック液晶に比べて薄いために、その制御は±
0.1〜0.05μm以下で行わなければならず、上下
基板を接着する部材を設けることが必須になっている。
この事は、狭義の強誘電性液晶、反強誘電性液晶、無し
きい値反強誘電性液晶等の材料を用いた場合でも同様で
ある。
【0004】このような上下基板の接着部材としては、
東レ社製のトレパールやレジスト材料をパターニングし
て隔壁構造を画素間に形成するなどの方法が取られてい
る。隔壁構造の従来例としては、特開昭61−7822
号公報がある。
【0005】また、セル厚の均一化を向上させることお
よびセル厚の変形によるスメクチック層構造の破壊を防
ぐためにも、上下基板間の接着を強くする必要があり、
上下基板を接着する部材を固いもので構成することが望
ましい。すなわち、液晶セルのセルギャップは外力の印
加で変形しないことが望ましい。そのためには、弾性率
の大きな上下基板接着部材を設けることが望ましく、ゴ
ム成分を含まない接着粒子や固いレジスト材料による上
下基板接着が必要である。
【0006】従来、液晶材料をセル内へ充填する方法と
して真空注入法が多く用いられているが、この方法はセ
ル内外を真空にした後、セルの注入口部分を液晶材料に
浸漬してセル外部の気圧を大気圧に戻すことによってセ
ル内外の圧力差を形成し液晶材料をセル内に注入する方
式である。
【0007】このような注入法のほかに減圧工程を必要
としない注入方法としては特開昭61−132928号
公報において「毛細管現象を利用した注入法」が示さ
れ、特開平6−82737号公報において「加圧のみに
よる注入法」が示されている。
【0008】このようないずれの注入法を用いたとして
も、液晶の温度による体積変化は等方相から液晶相下限
までに6〜10%近く発生するために、室温付近で液晶
相を持つ液晶素子を等方相まで加熱してアニール処理や
再配向処理を行う時に、液晶材料の体積膨張によりセル
の一部分のセル厚が破壊されてしまう現象が起きるとい
う問題があった。この破壊部分では、上下基板の接着が
部分的に破壊されていることが多く、液晶注入後の熱処
理ができないという素子構成上の大きな制約となってい
た。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来法
で発生する問題点に鑑みてなされたものであって、液晶
パネルの耐衝撃性を改善し、また液晶注入後の熱処理時
に発生する液晶材料の体積膨張により発生するセル内圧
の変化を吸収してセルの厚さ変形の少ない、セル厚の均
一性にすぐれた液晶表示素子を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、対向し
て配置した二枚の電極基板を接着するシーリング部を有
し、該基板間に液晶を挟持してなる液晶表示素子におい
て、該シーリング部の少なくとも一部にセル内圧の変化
を吸収する形状可変部分を有することを特徴とする液晶
表示素子である。
【0011】本発明においは、前記セル内圧の変化が、
液晶注入後の熱処理時に発生する液晶の体積膨張により
生じ、そのセル内圧の変化を吸収してセルの厚さ変形を
少なくするものである。
【0012】前記液晶は、強誘電性液晶またはスメクチ
ック液晶であるのが好ましい。前記形状可変部分が液晶
注入時の開口部分であるのが好ましい。前記形状可変部
分が表示領域内のスメクチック層構造と同一層の片側な
いし両側に有るのが好ましい。前記形状可変部分が樹脂
シートで構成されているのが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の液晶表示素子は、対向し
て配置した二枚の電極基板を接着するシーリング部を有
し、該基板間に液晶を挟持してなる液晶表示素子におい
て、該シーリング部の少なくとも一部に、液晶注入後の
熱処理時に発生する液晶の体積膨張により生じセル内圧
の変化を吸収する形状可変部分を有することを特徴とす
る。
【0014】上記の様に、本発明は、液晶セルの一部の
シーリング部の変形を促進する構成を取り、これによ
り、加熱熱処理時の液晶の体積膨張をシーリング部の変
形により吸収することができ、表示領域内部での上下基
板の部分的破壊を防止して、液晶注入後の熱処理を可能
にした。
【0015】ここで、液晶表示素子の液晶セル厚の変動
は上下基板の接着部材の変形しやすさに依存するもので
あるが、表示領域内はセル厚が均一でなければ、駆動条
件や光学条件がセル内でばらつくことになるので、セル
内の表示領域内では上下基板間の接着部材の密度は高く
構成し、セル厚の変動をし難くすることが重要である。
【0016】つぎに、スメクチック液晶の場合において
は、液晶分子の移動しやすさはその層構造によつて異方
性をもち、層内方向へは液晶分子は移動しやすく、一
方、層間方向へは移動しにくい性質がある。
【0017】従つて、液晶の体積膨張によるセルの破壊
をシーリング部の変形とそれによる圧力吸収によって抑
える場合には、シーリング部の形状可変部分を表示領域
内のスメクチック層構造の層内方向に形成する方が急激
な温度上昇にも耐えられる効果がある。
【0018】また、シーリング部の形状可変部分は表示
領域の近傍に設けられている方が、体積膨張時の液晶の
移動が行いやすく、セル厚の破壊が生じにくい。同じく
液晶の流路の確保のために画素間のセル厚を厚くする方
がセル厚破壊に対して有効である。
【0019】
【実施例】以下、実施例を示し本発明を更に詳しく説明
する。
【0020】実施例1 図1は本発明の実施例1の液晶表示素子を示す概略図で
ある。図1(a)は平面図、図2はXX線部分断面図で
ある。同図1において、11は上電極基板、21はシー
リング部、12はシーリング部の中のシーリング部材、
13はシーリング部の中の形状可変部分、14は下電極
基板、15は表示領域、16はポリカーボネート樹脂、
17はエポキシ系接着剤である。
【0021】セルの基板構造としては、図1の上電極基
板11の図中上下方向に透明電極および低抵抗配線がス
トライプ状に形成されている。透明電極としては厚さ1
50nm、幅100μmのITO膜を用い、配線ピッチ
として110μmで形成する。この透明電極ストライプ
と平行に約10〜20μm重なるように厚さ250n
m、幅10μmのMoTa合金の金属配線を形成する。
このように透明電極に併設して金属膜を形成することで
電極配線による伝搬遅延を軽減できる。
【0022】その上にLP−64(東レ社製、PI配向
膜)を20nmの平均厚みで形成する。この基板上を、
毛足1.5mmのアセテート植毛布でラビング処理を行
う。ラビングローラーの径は80mmφで回転数は10
00rpm、毛足の押し込みは約0.3mm、基板送り
スピードは10mm/sで回数は4回、方向は上基板1
1の電極方向と平行に行った。(図1において下から上
の方向)下電極基板14は上電極基板11と直交した方
向に(注入方向Yと平行に)透明電極および低抵抗配線
がストライプ状に形成されている。下電極基板14上の
配向膜はオルガノシラン系の材料(ODS−E、チッソ
社製)を用いた。ODS−Eの約2%のIPA希釈液を
下電極基板上にスピンコートして120℃で乾燥形成し
た。
【0023】このようにして作られた両基板を配向膜面
を向き合わせて、約2μmの間隙で張り合わせた。この
時の両基板の接着剤としてストラクトボンド(三井東圧
社製)を150℃、1時間焼成してセルを構成した。こ
のようにして形成された配向膜の表面エネルギーはLP
64が約52dyne/cm、ODS−Eは約30dy
ne/cmであった。
【0024】本発明中で用いられる液晶組成物では、例
えば、「少なくとも一つの連鎖中エーテル酸素を持つフ
ルオロカーボン末端鎖と、炭化水素末端鎖からなるフッ
素含有液晶化合物であって、該末端鎖が中心核によって
結合され、化合物がスメクチック中間相あるいは潜在的
スメクチック中間相を持つもの」(国際出願特許WO9
3/22396号参照)を用いることができる。下記に
本発明で使用可能な強誘電性液晶の具体例を示す。
【0025】
【化1】
【0026】本組成物(重量比:化合物A/B/C/D
/E=45/15/30/5/2)の物性パラメーター
を以下に示す。
【0027】
【数1】
【0028】このセルに液晶を注入する場合には、セル
を真空槽に入れて10-6torrまで減圧し、液晶注入
前にセル構成部材から水分や残溶剤を脱ガスした。その
後、常圧に戻し化1に示した液晶を図1における右側の
シール開口部20に塗布し、セルをこの液晶が等方相を
とる温度Tiso =77℃よりも若干高めの80℃に設定
して、液晶を等方相に転移させ、粘性を下げて毛細管現
象によってセル内を液晶で満たし、3℃/Hのレートで
徐冷し注入した。
【0029】シーリング部の形状可変部分13は、ポリ
カーボネート樹脂シート16をエポキシ系接着剤17、
例えば三井東圧化学製のストラクトボンドEW−460
NFで、図1(b)のようにセルに接着して形成した。
【0030】このようなセルにおいて、表示領域15内
には東レ社製トレパールを約500個/mm2 の密度で
散布して、表示領域外には散布しなかった。この部分散
布はトレパールの散布時に基板上にハードマスクを配置
することで行った。
【0031】ラビング方向は図1において下から上の方
向に行っているのでセル内のスメクチック層構造は図1
において左右方向に形成されている。この構造において
は、液晶の動きやすさは図1において左右方向に大きく
上下方向に小さい。従って、シーリング部材の形状可変
部分13は、表示領域内の液晶が動きやすい方向に設置
されている。
【0032】室温から80℃まで昇温する際に液晶の体
積変化は約6%発生するが、本発明による本セルは表示
領域内のセル厚変動はなく、シーリング部の形状可変部
分13が変形することでセル厚の破壊を防ぐことができ
た。図1のセルの層方向の幅をA、層間方向の幅Bとす
ると、A×B×2μm×0.06の体積をシーリング部
材の形状可変部分で吸収する。
【0033】実施例2 図2は本発明の実施例2の液晶表示素子を示す概略図で
ある。本実施例と第1の実施例の違いは形状可変部分の
構成方法にある。図2において、11は上電極基板、1
4は下電極基板、18はシリコーン接着剤である。
【0034】実施例1と同様に液晶を注入した後、東レ
・ダウ・コーニング・シリコーン(株)製のシリコーン
接着シール材、SE9140RTVクリヤーをシール開
口部に塗布し封止し、24時間室温放置硬化した。この
封止剤は硬化後も容易に変形が可能である。硬化後、室
温から80℃まで昇温し、80℃で1時間保持後、3℃
/Hで徐冷し室温で観察した所、本実施例のセルは表示
領域内のセル厚変動はなく、シーリング部材の変形によ
りセル厚の破壊を防ぐことができた。
【0035】実施例3 図3は本発明の実施例3の液晶表示素子を示す概略図で
ある。本実施例と実施例1,2の違いは形状可変部分の
構成方法にある。図3において、11は上電極基板、1
4は下電極基板、19はシリコンゴム、17はエボキシ
系接着剤である。
【0036】実施例1と同様に液晶を注入した後、硬度
30のシリコンゴムをシール開口部に密着させ、その周
りを三井東圧化学社製のストラクトボンドEW−460
NFで囲み封止した。24時間室温で放置硬化後、セル
を室温から80℃まで昇温し、80℃に1時間保持後、
3℃/Hで徐冷し室温で観察した所、本実施例によるセ
ルは表示領域内のセル厚変動はなく、シーリング部材の
変形によりセル厚の破壊を防ぐことができた。
【0037】実施例4 第4の実施例として反強誘電性液晶を用いた。液晶材料
としてはチッソ社製のCS4000を用いた。セルは実
施例1に示したものに対してセル厚、配向処理を次のよ
うに変更設定して用いた。セル厚を1.5μmとして螺
旋ピッチを抑制した構成にしておいて、強誘電性配向状
態と反強誘電性配向状態を安定に実現した。上下基板上
の配向膜は東レ社製のLP−64を用い、その膜厚を約
10nmに設定した。ラビング方向は上下基板上で反平
行になるようにラビングした。
【0038】このセルにおいてはパルス幅(ΔT)を2
50μsに設定し、駆動波形としては図4に示したもの
を用いて動作温度30℃で駆動した。図4において、V
1 =20V、V2 =12V、V3 =4Vに設定した。こ
のような駆動法により良好な画質が得られた。この液晶
素子構成においても図1のセルを用いることによって、
等方相に昇温して再配向処理することが可能であった。
【0039】実施例5 第5の実施例としては双安定性を有するネマチック液晶
を用いた。この原理的な内容は特公平1−51818号
公報に、駆動法については特開平6−230751号公
報にそれぞれ記述されている。
【0040】液晶材料は、市販の液晶材料KN−400
0(チッソ社製)に光学活性を添加してネマチック液晶
のヘリカルピッチを3.4μmに調整した。セルは実施
例1に示した構成に配向膜として日産化学社製のSE3
140を用い、20nmの厚みで上下基板に塗布し、反
平行方向にラビング処理した。プレチルト角は約4°
に、セル厚は2.lμmに設定した。この液晶表示素子
の構成においても図1のセルを用いることによって、等
方相に昇温して再配向処理することが可能であった。
【0041】比較例1 比較例1と実施例1〜3の違いは形状可変部分の構成方
法にある。実施例1と同様に液晶を注入した後、三井東
圧化学社製のストラクトボンドEW−460NFでシー
ル開口部を封止した。24時間室温放置硬化後、セルを
室温から80℃まで昇温し、80℃で1時間保持後、3
℃/Hで徐冷し室温で観察した所、本セルは表示領域内
にセル厚変動が発生していた。
【0042】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明は、セル厚の
均一化保持のため、また液晶パネルの耐衝撃性改善のた
めにシーリング部の少なくとも一部に内圧による形状可
変部分を形成することによって、液晶セルの加熱処理を
可能とし、良好な液晶表示素子を構成することができ
た。
【0043】また、強誘電性液晶などの層構造を持つ液
晶に関しては液晶の流動性が層構造間に対しては低いた
め表示領域内の層構造の層内方向のシーリング部に内圧
による形状可変部を形成することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の液晶表示素子を示す概略図
である。
【図2】本発明の実施例2の液晶表示素子を示す概略図
である。
【図3】本発明の実施例3の液晶表示素子を示す概略図
である。
【図4】本発明の実施例4の駆動波形を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
11 上電極基板 12 シーリング部材 13 形状可変部分 14 下電極基板 15 表示領域 16 ポリカーボネート樹脂 17 エポキシ系接着剤 18 シリコーン接着剤 19 シリコンゴム 20 シール開口部 21 シーリング部
フロントページの続き (72)発明者 岡田 伸二郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H089 LA07 LA20 LA27 LA46 MA04Y NA09 NA25 NA30 NA31 QA14 RA13 RA14 SA01 TA02 TA04

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向して配置した二枚の電極基板を接着
    するシーリング部を有し、該基板間に液晶を挟持してな
    る液晶表示素子において、該シーリング部の少なくとも
    一部にセル内圧の変化を吸収する形状可変部分を有する
    ことを特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項2】 前記セル内圧の変化が液晶の体積膨張で
    ある請求項1に記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項3】 前記液晶は、強誘電性液晶またはスメク
    チック液晶である請求項1に記載の液晶表示素子。
  4. 【請求項4】 前記形状可変部分が液晶注入時の開口部
    分である請求項1乃至3のいずれかの項に記載の液晶表
    示素子。
  5. 【請求項5】 前記形状可変部分が表示領域内のスメク
    チック層構造と同一層の片側ないし両側に有る請求項1
    または3に記載の液晶表示素子。
  6. 【請求項6】 前記形状可変部分が樹脂シートで構成さ
    れている請求項1乃至5のいずれかの項に記載の液晶表
    示素子。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005292326A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Binit:Kk 液晶素子
JP2012208197A (ja) * 2011-03-29 2012-10-25 Citizen Finetech Miyota Co Ltd 強誘電性液晶表示素子及びその製造方法
KR101284960B1 (ko) 2006-09-18 2013-07-10 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치

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