JP2000227601A

JP2000227601A - 液晶素子

Info

Publication number: JP2000227601A
Application number: JP11277053A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Kanemoto; 明彦金本; Kazuhiko Umemura; 和彦梅村; Masaharu Tanaka; 正治田中; Tatsuya Sato; 達哉佐藤; Toshiharu Murai; 俊晴村井; Tomoaki Sugawara; 智明菅原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】気泡発生を防止することの可能な液晶素子を
提供する。【解決手段】上基板４と下基板６との間に液晶組成物
７を充填して形成される液晶素子において、通常の使用
条件下で該液晶素子を開封して自然に外気を導入したと
き、導入される外気の体積が液晶組成物７の体積に対し
て３％以下であるように構成されていることを特徴とし
ている。これにより、どのような外部刺激を与えても、
気泡は発生しにくく、また発生した場合でも短時間内に
消滅することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶素子は薄型，軽量でかつ省電力性に
優れることから、数々の分野での利用が実現されてい
る。現在では、特に表示素子としての用途が目立ってお
り、携帯用電子機器の表示素子としてはまさにその特徴
を充分に活かすものとして利用されている。表示素子ま
たは表示装置としての用途以外では、調光手段や大口径
の光変調手段としての用途がある。

【０００３】液晶素子は、一般的には２枚のガラス基板
の間に液晶組成物を挾み込んだ構成となっているが、基
板をポリマーフィルムにした場合には、軽量化や耐衝撃
性が向上するために、携帯用途に更に向いたものとな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、液晶素子の
基板としてポリマーフィルムを用いた場合、何らかの外
部刺激がきっかけとなって、液晶素子内に気泡を発生す
ることがある。この現象は、頻度においては少ないもの
のガラス基板を用いた液晶素子でも見られることがあ
る。このように、液晶素子内に気泡が発生する場合、気
泡が発生した部分には液晶が充填されていない状態にな
ってしまうために、その部分は、液晶素子として機能し
なくなってしまうという問題があった。

【０００５】本発明は、気泡発生を防止することの可能
な液晶素子を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、上基板と下基板との間に液
晶組成物を充填して形成される液晶素子において、通常
の使用条件下で液晶素子を開封して自然に外気を導入し
たとき、導入される外気の体積が液晶組成物の体積に対
して３％以下であるように構成されていることを特徴と
している。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、上基板と下
基板との間に液晶組成物を充填して形成される液晶素子
において、ΔＰ＝（液晶素子外部の圧力−液晶素子内部
の圧力）とするとき、ΔＰの値が、０気圧＜ΔＰ≦０．
０３気圧の範囲であることを特徴としている。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２に記載の液晶素子において、上基板と下基
板との間には、液晶組成物の他にスペーサーが充填され
ており、該スペーサーが上基板および／または下基板に
接着されていることを特徴としている。

【０００９】また、請求項４記載の発明は、上基板と下
基板との間に、液晶組成物と、上基板と下基板との間隙
を一定に保つためのスペーサーとを挾持してなる液晶素
子において、スペーサーが上基板と下基板に接着されて
おり、かつ通常の使用条件下で液晶素子を開封すると
き、液晶素子内部から液晶組成物が流出してくるように
構成されていることを特徴としている。

【００１０】また、請求項５記載の発明は、上基板と下
基板との間に、液晶組成物と、上基板と下基板との間隙
を一定に保つためのスペーサーとを挾持してなる液晶素
子において、スペーサーが上基板と下基板に接着されて
おり、ΔＰ＝（液晶素子外部の圧力−液晶素子内部の圧
力）とするとき、ΔＰの値が、ΔＰ≦０気圧の範囲であ
ることを特徴としている。

【００１１】また、請求項６記載の発明は、請求項３乃
至請求項５のいずれか一項に記載の液晶素子において、
上基板と下基板との間に球状のスペーサーが挟まれてお
り、該スペーサーの散布密度が１５０〜４５０個／ｍｍ
²であることを特徴としている。

【００１２】また、請求項７記載の発明は、上基板と下
基板との間に、液晶組成物と、上基板と下基板との間隙
を一定に保つためのスペーサーとを挾持してなる液晶素
子において、前記液晶組成物と外気との間に、気体を透
過する気体透過部材が配置されることを特徴としてい
る。

【００１３】また、請求項８記載の発明は、請求項７記
載の液晶素子において、気体透過部材としては、気体は
透過するが、液体を透過しないものが用いられることを
特徴としている。

【００１４】また、請求項９記載の発明は、請求項７乃
至請求項８のいずれか一項に記載の液晶素子において、
気体透過部材の近傍に、外部から侵入した気体が他の部
分へ移動していくのを防止する構造がさらに設けられて
いることを特徴としている。

【００１５】また、請求項１０記載の発明は、上基板と
下基板との間に、液晶組成物と、上基板と下基板との間
隙を一定に保つためのスペーサーとを挾持してなる液晶
素子において、液晶素子を構成する部材の一部が柔軟な
部材で構成されており、該液晶素子内外の圧力差を緩和
可能な構成となっていることを特徴としている。

【００１６】また、請求項１１記載の発明は、上基板と
下基板との間に、液晶組成物と、上基板と下基板との間
隙を一定に保つためのスペーサーとを挾持してなる液晶
素子において、液晶素子の内部と外部との間に、液晶素
子の内外の圧力差を緩和できるように、可動手段が設け
られていることを特徴としている。

【００１７】また、請求項１２記載の発明は、請求項１
乃至請求項１１のいずれか一項に記載の液晶素子におい
て、上基板，下基板がポリマーフィルムで形成されてい
ることを特徴としている。

【００１８】また、請求項１３記載の発明は、ポリマー
フィルムからなる上基板，下基板の間に液晶組成物を真
空封入し、封止して形成される液晶素子において、封入
前の上基板，下基板を真空下においたときに発生するカ
ールが、液晶素子の体積を大きくする方向となるように
構成されていることを特徴としている。

【００１９】また、請求項１４記載の発明は、電極付き
で厚さが１００〜２００ミクロンのポリマーフィルム基
板を２．５ｃｍ×５ｃｍの大きさに切り出して、電極を
実際に使用する場合と同じ形状にパターニングし、５×
１０^-3〜１０^-5Ｔｏｒｒの範囲の真空中に電極のある面
側を上にして３０〜６０分間放置したとき、基板の４つ
の角部分が浮き上がる方向にカールが発生し、その浮き
上がりの大きさが、基板を置いた面から測定して０．５
ｍｍ〜５ｍｍであるようなポリマーフィルム基板を用い
て作製されることを特徴としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２１】図１，図２は一般的な液晶素子の構成例を
示す図である。なお、図１は概略平面図、図２は断面図
である。図１および図２を参照すると、この液晶素子
は、上基板４と下基板６とがシール剤１によって貼り合
わされており、上基板４と下基板６との間隔(ギャップ)
は、スペーサー５によって均一に保持されている。ま
た、上基板４と下基板６との間には、封入口２から注入
された液晶組成物７が充填されている。なお、液晶組成
物７は、封入口２から外気が流入することや、液晶組成
物７が流出することを防止するために、従来では、封入
剤と呼ばれる接着剤の一種で封入口２を封じている。

【００２２】本願の発明者は、このような液晶素子の構
成において、シール剤の一部を切ったり、基板に微小な
穴をあけた場合に、素子内部に導入される外気の量が少
ないような液晶素子では、どのような外部刺激を与えて
も、気泡は発生しにくく、また発生した場合でも短時間
内に消滅することを見出した。このことは、液晶素子内
部の圧力が外部より高く、液晶素子を開封したときに液
晶組成物が自然に流出してくるような場合でも同様であ
った。

【００２３】なお、特開平９−１０１５０９号には、類
似の観察結果から、「セル内部の圧力をセル外部の圧力
よりも大きくし、かつ基板の非電極部分に透明薄膜を配
置してセル厚のばらつきを押さえる」技術が示されてい
る。ここで、非電極部に透明薄膜を配置するのは、電極
の有無によりその境界部分に応力が集中し基板全体が複
雑に変形することが、セル厚(液晶層厚)のばらつきの原
因であるとしていることによる。

【００２４】本願の発明者らは、全面に透明電極が付い
た基板や透明電極が全くついていない基板で空セルを作
製し、液晶(液晶組成物)の注入条件を制御してセルを開
封したときに液晶(液晶組成物)が液晶素子内部から流出
してくるようなセルを作製した。このような基板を用
いれば、電極の有無による基板の変形はないはずである
が、このようなセルでも液晶層厚を制御するのは困難で
あることがわかった。本願の発明者らは、この事実を鋭
意解析し、また新たな実験を行って、本発明を完成させ
た。

【００２５】先ず、本発明は、上基板４と下基板６との
間に液晶組成物７を充填して形成される液晶素子におい
て、通常の使用条件下で該液晶素子を開封して自然に外
気を導入したとき、導入される外気の体積が液晶組成物
７の体積に対して３％以下であるように構成されている
ことを特徴としている。これにより、どのような外部刺
激を与えても、気泡は発生しにくく、また発生した場合
でも短時間内に消滅することができる。

【００２６】また、本発明は、上基板４と下基板６との
間に液晶組成物７を充填して形成される液晶素子におい
て、ΔＰ＝（液晶素子外部の圧力−液晶素子内部の圧
力）とするとき、ΔＰの値が、０気圧＜ΔＰ≦０．０３
気圧の範囲であることを特徴としている。

【００２７】また、図１，図２の液晶素子において、液
晶素子内部の圧力があまり低くない場合、上基板４と下
基板６とがしっかりと保持されない場合がある。これを
防止するには、スペーサー５を上基板４，下基板６に固
定するのが良い。例えば、スペーサー５に接着剤や粘着
剤をコートし、スペーサー５を上基板４，下基板６に接
着または粘着し、上基板４と下基板６との間隔が所望の
間隔以上に大きくならないようにすることができる。

【００２８】さらにこの場合、スペーサー５の形状を、
球ではなく、上基板４，下基板６との接触面積が大きく
なるような直方体などにするのが好ましい。

【００２９】このように、本発明では、上基板４と下基
板６との間には、液晶組成物７の他にスペーサー５が充
填されており、該スペーサー５が上基板４および／また
は下基板６に接着されていることを特徴としている。

【００３０】また、本発明は、上基板４と下基板６との
間に、液晶組成物７と、上基板４と下基板６との間隙を
一定に保つためのスペーサー５とを挾持してなる液晶素
子において、スペーサー５が上基板４と下基板６に接着
されており、かつ通常の使用条件下で液晶素子を開封す
るとき、液晶素子内部から液晶組成物７が流出してくる
ように構成されていることを特徴としている。これによ
り、どのような外部刺激を与えても、気泡は発生しにく
く、また発生した場合でも短時間内に消滅することがで
きる。

【００３１】また、本発明は、上基板４と下基板６との
間に、液晶組成物７と、上基板４と下基板６との間隙を
一定に保つためのスペーサー５とを挾持してなる液晶素
子において、スペーサー５が上基板４と下基板６に接着
されており、ΔＰ＝（液晶素子外部の圧力−液晶素子内
部の圧力）とするとき、ΔＰの値が、ΔＰ≦０気圧の範
囲であることを特徴としている。

【００３２】また、本発明は、上基板４と下基板６との
間に球状のスペーサー５が挟まれており、該スペーサー
５の散布密度が１５０〜４５０個／ｍｍ²であることを
特徴としている。

【００３３】また、本発明は、上基板４と下基板６との
間に、液晶組成物７と、上基板４と下基板６との間隙を
一定に保つためのスペーサー５とを挾持してなる液晶素
子において、前記液晶組成物７と外気との間に、気体を
透過する気体透過部材が配置されることを特徴としてい
る。

【００３４】ここで、気体透過部材としては、気体は透
過するが、液体を透過しないものが用いられる。

【００３５】また、気体透過部材の近傍に、外部から侵
入した気体が他の部分へ移動していくのを防止する構造
がさらに設けられていても良い。

【００３６】また、本発明は、上基板４と下基板６との
間に、液晶組成物７と、上基板４と下基板６との間隙を
一定に保つためのスペーサー５とを挾持してなる液晶素
子において、液晶素子を構成する部材の一部が柔軟な部
材で構成されており、該液晶素子内外の圧力差を緩和可
能な構成となっていることを特徴としている。

【００３７】また、本発明は、上基板４と下基板６との
間に、液晶組成物７と、上基板４と下基板６との間隙を
一定に保つためのスペーサー５とを挾持してなる液晶素
子において、液晶素子の内部と外部との間に、液晶素子
の内外の圧力差を緩和できるように、可動手段が設けら
れていることを特徴としている。

【００３８】また、本発明は、上基板４，下基板６がポ
リマーフィルムで形成されていることを特徴としてい
る。

【００３９】また、本発明は、ポリマーフィルムからな
る上基板４，下基板６の間に液晶組成物を真空封入し、
封止して形成される液晶素子において、封入前の上基板
４，下基板６を真空下においたときに発生するカール
が、液晶素子の体積を大きくする方向となるように構成
されていることを特徴としている。

【００４０】また、本発明は、電極付きで厚さが１００
〜２００ミクロンのポリマーフィルム基板を２．５ｃｍ
×５ｃｍの大きさに切り出して、電極を実際に使用する
場合と同じ形状にパターニングし、５×１０^-3〜１０^-5
Ｔｏｒｒの範囲の真空中に電極のある面側を上にして３
０〜６０分間放置したとき、基板の４つの角部分が浮き
上がる方向にカールが発生し、その浮き上がりの大きさ
が、基板を置いた面から測定して０．５ｍｍ〜５ｍｍで
あるようなポリマーフィルム基板を用いて作製されるこ
とを特徴としている。

【００４１】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。

【００４２】実施例１液晶組成物７を空の液晶素子内に充填する一般的方法と
しては、封入口２が開封された状態で空の液晶素子を真
空引きし、封入口２を液晶組成物７に浸漬して大気圧に
戻す。このとき十分な時間で浸漬を続けると、液晶素子
内部の圧力はあまり低くなく、所望の液晶素子が得られ
る。浸漬する時間は、素子形状の細部や部材の種類によ
って全く異なるので、一概には決められないが、所望の
状態になっているかどうかは、作製した液晶素子の基板
に穴をあけ、流入する外気量が常温常圧において３％以
下であることで判断できる。なお、将来、液晶素子内部
の圧力が測定可能となれば、この流入量と液晶素子内部
の圧力の関係が証明されるであろう。

【００４３】実施例１の液晶素子では、わずかではあっ
ても液晶素子内部の圧力の方が外部の圧力よりも低いた
め、上基板４，下基板６は液晶層を押し付けるような方
向に圧力を受け、液晶層厚を所望の厚さに制御すること
が可能となっており、これにより、気泡の発生を防ぎな
がらも、均一な表示を行なううことが可能な液晶素子を
提供することが可能となる。

【００４４】本発明においては、非電極部にはセル厚調
整のための薄膜などを配置しないので、液晶素子の断面
形状は図３のようになる。なお、図３において、符号８
は上電極、符号９は下電極、符号１０は上配向膜、符号
１１は下配向膜である。図３からわかるように、本発明
では、特別な構造を設ける必要がないために、コスト上
も有利な液晶素子を提供することが可能となる。

【００４５】実施例２実施例２では、厚さ１２０ミクロンのポリマーフィルム
を上基板４，下基板６として用いて液晶素子を作製し
た。この際、液晶を封入するときの時間を変えて、セル
内部の圧力が変化するようにした。そして、液晶素子の
表面に偏光板を貼り付け、液晶素子の裏面に反射偏光板
を貼り付けて、保存試験を実施した。保存条件は６０℃
相対湿度９０％、保存時間は４８０時間であった。保存
試験後、２５℃相対湿度５０％に１週間放置し、押圧に
よって気泡を発生させる実験を行った。具体的に、セル
(液晶セル)表面の偏光板の上に、直径８ｍｍのステンレ
スボールを高さ５ｃｍのところから落下させた。このと
き発生した気泡が２４時間の経過後も消えなかったセル
の割合と、セルの端部を切ってセル内に侵入する空気の
量との関係を調べた。また保存試験後のセルの色のムラ
についても同時に観察した。次表(表１)には、その結果
が示されている。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１から、侵入した空気量が０〜３％の範
囲では、気泡の発生と色ムラの発生の両方が効果的に防
止できるのがわかる。

【００４８】実施例３実施例３では、表面に加熱硬化型の接着剤をコートした
スペーサー５を用いて、実施例２と同様に液晶素子を作
製し、スペーサー５が上基板４，下基板６に接着してい
る状態の素子について同様の試験を行った。次表(表２)
には、その結果が示されている。

【００４９】

【表２】

【００５０】表２から、液晶素子内部の圧力が外部より
大きい場合(液晶組成物が流出)と液晶内部の圧力の負圧
程度が小さいとき(空気侵入量０〜３％)に色ムラの低減
に効果があることがわかる。この場合、スペーサー５の
形状を球ではなく、上基板４，下基板６との接触面積が
大きくなるような直方体にすると更に好ましい。

【００５１】実施例４図４には、液晶素子内部の圧力を過度の負圧としない構
成例が示されている。図４の構成例では、シール剤１に
囲まれた液晶充填部分１４の一部に、液晶中に徐々に透
過してきた水分を吸着して膨潤するような材料(膨潤性
ポリマー)１３が配置されている。これによって、液晶
素子内部の圧力を過度の負圧としないようにすることが
できる。なお、図４の構成例のかわりに、液晶中に徐々
に透過してきた気体を吸収して膨潤するような物質，材
料を配置することもできる。

【００５２】実施例５実施例１において、液晶素子の封入口２を液晶組成物７
に浸漬して真空を破るとき、ただ単に大気圧に戻すので
はなく、大気圧以上の圧力をかけるようにしても良い。
これによっても液晶素子内部の圧力が過度の負圧になる
ことを防止することができる。

【００５３】実施例６液晶素子の封入口２に封止剤を注入する方法としては、
液晶注入と同様に毛細管現象を利用するのが一般的であ
るが、ディスペンサーのようなものでセル内に押し込む
ような手段を用いることも可能である。この場合もセル
内の圧力が過度の負圧になることを防止することができ
る。

【００５４】実施例７また、図５(ａ)に示すように毛管現象などを用いて封止
剤を注入した後、図５(ｂ)に示すように、上部から押し
つぶした状態で封止剤を硬化させることによっても、セ
ル内部が過度に負圧になることを防止できる。封止剤と
してはＵＶ硬化型の材料が既に広く用いられているの
で、このような硬化方法は容易に実現できる。

【００５５】実施例８実施例２において、スペーサー５の散布密度を変えて、
気泡の発生頻度と色ムラについて調査した。その後、実
験に用いた液晶素子を開封し、流入する空気の量が液晶
組成物の０〜３％であるものについて、次表(表３)にま
とめた。

【００５６】

【表３】

【００５７】表３から、スペーサー散布密度が１５０/
ｍｍ²以上で色ムラの発生を抑制することが可能である
ことがわかる。但し、スペーサー散布密度が４５０/ｍ
ｍ²よりも大きい場合には、スペーサー５による光散乱
によって、表示が白っぽくなるので好ましくない。

【００５８】実施例９空の液晶素子に液晶組成物を封入した後、従来であれば
図１の封入口２には接着剤の一種である封止剤が充填さ
れるが、実施例９では、この部分に気体を透過する部材
(気体透過部材)を充填する。なお、充填される場所は、
封入口２の部分である必要はないが、一般的方法では封
入口２の部分のみが最後まで開口部となっているので、
封入口２に気体を透過する部材(気体透過部材)を充填す
るのが作業効率が良い。

【００５９】実施例１０実施例１０では、実施例９のように封入口２に気体を透
過する部材(気体透過部材)を充填するかわりに、従来と
同様の方法で液晶素子を作製した後、シール剤１や上基
板４，下基板６の一部に、微小な穴を開け、この微小な
穴に気体を透過する部材(気体透過部材)を充填する。

【００６０】封入口２に気体を透過する部材(気体透過
部材)を充填する場合(実施例９の場合)、あるいは、微
小な穴に気体を透過する部材(気体透過部材)を充填する
場合(実施例１０の場合)のいずれの場合にも、液晶素子
が外部から押された場合など、液晶組成物が外部へ流出
する可能性があるので、外部からの圧力がかからないよ
うなカバーのような保護手段を併用するのが好ましい。

【００６１】実施例１１また、封入口２に気体を透過する部材(気体透過部材)を
充填する場合(実施例９の場合)において、封入口２に充
填される気体透過部材としては、気体透過部材またはそ
の一部を、窒素のような不活性気体を透過させるが、酸
素のような活性気体を透過させないようなもので構成す
ることができる。図６には、このような気体透過部材の
一例が示されている。図６を参照すると、ケース１５の
内部には、酸素と化合するような還元性材料１８が入っ
てる。また、ケース１５には、外部微細孔１６と、内部
微細孔１７とが形成されている。

【００６２】図６の部材が用いられる場合には、図６の
部材を封入口２の部分に内部微細孔１７が液晶組成物７
側に向くように取り付ける。液晶組成物７を封入した直
後では、液晶素子内部が十分に負圧になっているため、
素子外部から外部微細孔１６を通ってケース１５内に外
気が流入する。外気はそこで還元性材料１８と接して酸
素は取り除かれ、不活性な窒素や二酸化炭素のみが内部
微細孔１７を通って素子内部へと到達する。これによ
り、液晶素子内部は、不活性気体による圧力により、外
部との圧力差が低減される。

【００６３】なお、図６の部材を長時間使用すると、ケ
ース１５内部の還元性材料１８は活性を失うので、ケー
ス１５は交換可能な構造にするのが好ましい。

【００６４】実施例１２実施例１１では、ケース１５内に還元性材料１８を充填
したが、還元性材料１８のかわりに、酸素や水と化合す
るような物質、例えば鉄粉などを充填するようにしても
良い。この場合にも、鉄粉の反応が終了すれば酸素や水
を通さないという作用は失われるので、実施例１１の場
合と同様に、ケース１５ごと交換できるような構成が好
ましい。

【００６５】実施例１３また、上述した気体透過部材としては、該気体透過部材
から液晶組成物が外部へ流出したり、液晶素子表面に結
露した水分が素子内部へ流入することを防止するため
に、気体のみを選択的に透過し、液体を透過しない材料
で構成されるのが良い。このような材料の例としては、
各種の多孔質材料が挙げられる。具体的な材料例として
は、多孔質セラミック、多孔質金属(住友電工社製セル
メットなど)、ゴアテックスファブリック、ＨＤＤ用エ
アフィルター(日東電工ミクロテックスなど)、溶射
膜、ミセル電解膜、アルマイトなどが挙げられる。

【００６６】実施例１４また、図１，図２の液晶素子において、気体透過部材の
近傍に、外部から侵入した気泡が他の部分へ移動してい
くのを防止するような構造を設けることもできる。図
７，図８には、気体透過部材の近傍に発生した気泡が、
その場所から移動するのを防止するための液晶素子の構
成例が示されている。

【００６７】図７の例では、気体透過部材２０の近傍
に、気泡が移動していくことを防止する壁のような気泡
移動防止部２１が配置されており、気泡が、気泡移動防
止部２１と気体透過部材２０との間のスペース(気泡滞
留部分)２２に滞留しやすい構成となっている。なお、
図７において、符号２３は液晶素子内部を示している。

【００６８】また、図８の例では、気体透過部材２０の
近傍の上基板４と下基板６との間隔を大きくし、この部
分を気泡滞留部分２２として機能させ、この部分２２に
気泡が滞留しやすい構成となっている。なお、図８にお
いて、符号２３は液晶素子内部を示している。

【００６９】実施例１５また、液晶素子の内部の圧力が外部に対してあまり下が
らないようにするため(過度の負圧とならないようにす
るため)、外気が液晶素子内に流入できるような構成と
する他に、上基板４，下基板４などのような、液晶素子
を構成する部材の一部を柔軟な材料で形成することもで
きる。

【００７０】図９は、液晶素子を構成する部材の一部を
柔軟な材料で形成した液晶素子の構成例を示す図であ
る。なお、図９において、配向膜や透明電極などは省略
してある。図９の液晶素子では、上基板４の一部(符号
２５で示す)が薄膜となっている。

【００７１】また、図１０は、液晶素子を構成する部材
の一部を柔軟な材料で形成した液晶素子の他の構成例を
示す図である。図１０の液晶素子では、上基板４の端部
に薄膜を貼り合わせて、薄膜部分２５が形成されてい
る。なお、この場合、上基板４の一部に孔を開け、そこ
に蓋をするような形で薄膜を貼り合わせて薄膜部分２５
を形成しても良い。

【００７２】図９あるいは図１０の構成例において、薄
膜部分２５の厚さは、一般的なポリマーを用いた場合に
は、概ね５０ミクロン以下であり、この程度の厚さにす
ることで、十分な柔軟性が得られる。

【００７３】なお、上記のような薄膜部分２５は、下基
板６に形成することもでき、上基板４あるいは下基板６
に形成されるこのような薄膜部分２５は、基板をエッチ
ングしたり、上述のように薄膜を貼り合わせたりするこ
とにより作製できる。

【００７４】実施例１６また、液晶素子の内部と外部の間に可動手段を設けるこ
とによっても、液晶素子の内部と外部の圧力差を緩和す
ることができる。このような可動手段の例として、図１
１に示すようなシリンダーとピストンとの組み合せを用
いることができる。すなわち、図１１の例では、上基板
４と下基板６との間に可動手段３４が設けられている。
ここで、可動手段３４と上基板４，下基板６との間に
は、わずかな間隔があり、可動手段(ピストン)３４は液
晶素子の内部２３と外部との間を動くことができる。こ
れにより、液晶素子内外の圧力差を緩和することができ
る。

【００７５】なお、図１１の例では、可動手段３４の移
動する空間を上基板４と下基板６との間に作ったが、可
動手段３４の構成としては、図１１に示したものに限ら
ず、液晶素子内外の圧力差を緩和することができるもの
であれば良い。

【００７６】実施例１７また、本願の発明者は、上基板４，下基板６にポリマー
フィルム基板を用いて作製した液晶素子と、上基板４，
下基板６にガラス基板を用いた液晶素子とを比較した。
この結果、ポリマーフィルム基板を用いて作製した液晶
素子の方が気泡の発生が多い。このため、ポリマーフィ
ルム基板を用いて作製した液晶素子において本発明は特
に好ましいものとなる。

【００７７】なお、液晶素子の上基板４，下基板６とし
て使えるポリマーは、ポリエチレンテレフタレート，ポ
リカーボネート，ポリエーテルサルフォン，ポリアリレ
ート，ポリオレフィン，ポリエチレンナフタレートなど
がある。

【００７８】実施例１８液晶組成物７を封入するために液晶セルを真空下に置い
た場合、基板(上基板４，下基板６)の外側と内側からの
水分の蒸発速度の違いによって基板(上基板４，下基板
６)にはそりが生じ、セル内部の体積が膨張する方向に
力が働いたり、逆に収縮する方向に力が働くこともあ
る。

【００７９】セルへの液晶注入・封止が終わった状態で
セル内部の圧力が過度の負圧にならないようにするに
は、空セルを真空にさらしたときにセル内体積が膨張す
るような基板構成とすればよい。

【００８０】図１２には、このような基板の構成例が示
されている。図１２において、符号３３は基板のベース
材、符号３２は基板のバリヤ層、符号３１はハードコー
ト層である。図１２の例では、基板(上基板４，下基板
６)のバリヤ層３２がセルの外側の方にある。これによ
り、空セルを真空にさらしたときにセル内体積が膨張す
るようになり、セルへの液晶注入・封止が終わった状態
でセル内部の圧力が過度の圧力にならないようにするこ
とができる。

【００８１】また、図１３は基板の他の構成例を示す図
であり、図１３の例では、セルの内側と外側との両側に
バリヤ層３２を設け、外側のバリヤ層３２を厚くするよ
うな構成となっている。このような構成でも図１２の構
成と同様の効果が得られる。図１２あるいは図１３のよ
うな基板を用いたセルでは、このセルに液晶組成物を封
入して普通の状態に放置しておいた場合、基板は逆にセ
ル内部の圧力を上げる方向にカールするので、セル内部
の圧力が過度の負圧になることを防ぐことができる。

【００８２】このような特性をもつ基板を用いる場合、
真空封入する際にセル内部の体積が大きくなっており、
封入に必要な時間も短縮されるので更に好ましい。

【００８３】実施例１９ポリマーフィルム基板を真空下に置いた場合のカール
は、これがあまりにも大きな場合はシール切れなどの不
良の原因になるので、適当な範囲にあることが望まし
い。また、セルを作製していく工程中での、洗浄，加
熱乾燥などの処理を行った場合のカールの挙動は、基板
を真空下に置いたときの挙動と類似しており、あまりに
大きなカールを生じると、一連の処理工程を順次に行な
っていくことが困難になる。

【００８４】本願の発明者らは、厚さが１００ミクロン
〜２００ミクロンのポリマーフィルム基板を用いて、気
泡発生への効果と、セル作製可能性について調べた。こ
の結果、フィルム基板を２．５ｃｍ×５ｃｍの大きさに
切り出して、電極を実際に使用する場合と同じ形状にパ
ターニングし、５×１０^-3〜１０^-5Ｔｏｒｒの範囲の真
空中に電極のある面側を上にして３０〜６０分間放置し
たとき、基板の４つの角部分が浮き上がる方向にカール
が発生し、その浮き上がりの大きさが基板を置いた面か
ら測定して０．５ｍｍ〜５ｍｍであれば、気泡発生の低
減が可能であり、かつ一連の工程を順次に行なう上でも
問題がないことを確認した。

【００８５】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１記載の
発明によれば、上基板と下基板との間に液晶組成物を充
填して形成される液晶素子において、通常の使用条件下
で液晶素子を開封して自然に外気を導入したとき、導入
される外気の体積が液晶組成物の体積に対して３％以下
であるように構成されており、液晶素子内の圧力を過度
の負圧としないことにより、気泡の発生を防止すること
ができる。

【００８６】また、請求項２記載の発明によれば、上基
板と下基板との間に液晶組成物を充填して形成される液
晶素子において、ΔＰ＝（液晶素子外部の圧力−液晶素
子内部の圧力）とするとき、ΔＰの値が、０気圧＜ΔＰ
≦０．０３気圧の範囲であるので、特別な構成を設ける
ことなく、液晶素子内の圧力を弱い負圧に制御すること
により、気泡の発生を防止するとともに、液晶層厚を制
御し、低コストで表示が均一な液晶素子を提供すること
が可能となる。

【００８７】また、請求項３記載の発明によれば、上基
板と下基板との間には、液晶組成物の他にスペーサーが
充填され、該スペーサーが上基板および／または下基板
に接着されており、液晶素子内の圧力を弱い負圧に制御
し、かつ上下基板に接着したスペーサーで上下基板を押
え込んで液晶層厚を制御することにより、気泡の発生を
防止するとともに、表示が均一な液晶素子を提供するこ
とが可能となる。

【００８８】また、請求項４記載の発明によれば、上基
板と下基板との間に、液晶組成物と、上基板と下基板と
の間隙を一定に保つためのスペーサーとを挾持してなる
液晶素子において、スペーサーが上基板と下基板に接着
されており、かつ通常の使用条件下で液晶素子を開封す
るとき、液晶素子内部から液晶組成物が流出してくるよ
うに構成されており、液晶素子内の圧力を過度の負圧と
しないことにより、気泡の発生を防止することができ
る。

【００８９】また、請求項５記載の発明によれば、上基
板と下基板との間に、液晶組成物と、上基板と下基板と
の間隙を一定に保つためのスペーサーとを挾持してなる
液晶素子において、スペーサーが上基板と下基板に接着
されており、ΔＰ＝（液晶素子外部の圧力−液晶素子内
部の圧力）とするとき、ΔＰの値が、ΔＰ≦０気圧の範
囲であるので、特別な構成を設けることなく、液晶素子
内の圧力を弱い負圧に制御することにより、気泡の発生
を防止するとともに、液晶層厚を制御し、低コストで表
示が均一な液晶素子を提供することが可能となる。

【００９０】また、請求項６記載の発明によれば、上基
板と下基板との間に球状のスペーサーが挟まれており、
該スペーサーの散布密度が１５０〜４５０個／ｍｍ²で
あり、スペーサーの散布密度を適正な範囲に制御して液
晶層厚を一定にすることにより、気泡の発生を防止する
とともに、表示が均一な液晶素子を提供することが可能
となる。

【００９１】また、請求項７記載の発明によれば、液晶
素子の内部と外部との間に(液晶組成物と外気との間
に)、気体を透過する気体透過部材が配置されるので、
液晶素子内の圧力が過度な負圧とならないようにするこ
とができ、これにより、気泡の発生を防止することがで
きる。

【００９２】また、請求項８記載の発明によれば、気体
透過部材としては、気体は透過するが、液体を透過しな
いものが用いられるので、気泡の発生を防止し、かつ液
晶組成物の外部への漏れを防止し、素子の信頼性を確保
することができる。

【００９３】また、請求項９記載の発明によれば、気体
透過部材の近傍に、外部から侵入した気体が他の部分へ
移動していくのを防止する構造がさらに設けられてお
り、気泡が侵入してもその気泡が移動しにくい構造とな
っているので、表示部に気泡が発生することを防止する
とともに、外部から侵入した気体が表示部へ移動するこ
とを防止し、信頼性を向上させた液晶素子を提供するこ
とができる。

【００９４】また、請求項１０記載の発明によれば、上
基板と下基板との間に、液晶組成物と、上基板と下基板
との間隙を一定に保つためのスペーサーとを挾持してな
る液晶素子において、該液晶素子は、該液晶素子を構成
する部材の一部が柔軟な部材で構成されており、該液晶
素子内外の圧力差を緩和可能な構成となっているので、
気泡の発生を防止することができる。

【００９５】また、請求項１１記載の発明によれば、液
晶素子の内部と外部の間に可動手段を設け、素子内外の
圧力差を緩和することにより、気泡の発生を防止するこ
とができる。

【００９６】また、請求項１２記載の発明によれば、上
基板，下基板にポリマーフィルム基板を用いることによ
って、携帯性や耐衝撃性に優れ、かつ気泡発生の発生し
にくい液晶素子を提供することができる。

【００９７】また、請求項１３記載の発明では、ポリマ
ーフィルムからなる上基板，下基板の間に液晶組成物を
真空封入し、封止して形成される液晶素子において、封
入前の上基板，下基板を真空下においたときに発生する
カールが、液晶素子の体積を大きくする方向となるよう
に構成されており、真空下において液晶セルが膨らむよ
うな基板が用いられることにより、液晶組成物の注入時
間を短縮し、かつ封止後の常温常圧での放置によってセ
ル内の圧力を上げ、セル内の圧力が過度の負圧にならな
いようにし、気泡の発生を防止することができる。

【００９８】また、請求項１４記載の発明によれば、電
極付きで厚さが１００〜２００ミクロンのポリマーフィ
ルム基板を２．５ｃｍ×５ｃｍの大きさに切り出して、
電極を実際に使用する場合と同じ形状にパターニング
し、５×１０^-3〜１０^-5Ｔｏｒｒの範囲の真空中に電極
のある面側を上にして３０〜６０分間放置したとき、基
板の４つの角部分が浮き上がる方向にカールが発生し、
その浮き上がりの大きさが、基板を置いた面から測定し
て０．５ｍｍ〜５ｍｍであるようなポリマーフィルム基
板を用いて作製されるようになっており、真空下におい
て液晶セルが適度に膨らむような基板を用いることによ
り、容易な工程でセル作製を可能とし、また液晶組成物
の注入時間を短縮し、かつ封止後の常温常圧での放置に
よってセル内の圧力を上げ、セル内の圧力が過度の負圧
にならないようにし、低コストで気泡の発生を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な液晶素子の構成例を示す図である。

【図２】一般的な液晶素子の構成例を示す図である。

【図３】本発明の一実施例の液晶素子の断面形状を示す
図である。

【図４】液晶素子内部の圧力を過度の負圧としない液晶
素子の構成例を示す図である。

【図５】液晶素子内部の圧力を過度の負圧としない液晶
素子の他の構成例を説明するための図である。

【図６】気体透過部材の一例を示す図である。

【図７】気体透過部材の近傍に発生した気泡が、その場
所から移動するのを防止するための液晶素子の構成例を
示す図である。

【図８】気体透過部材の近傍に発生した気泡が、その場
所から移動するのを防止するための液晶素子の他の構成
例を示す図である。

【図９】液晶素子を構成する部材の一部を柔軟な材料で
形成した液晶素子の構成例を示す図である。

【図１０】液晶素子を構成する部材の一部を柔軟な材料
で形成した液晶素子の他の構成例を示す図である。

【図１１】可動手段の一例を示す図である。

【図１２】セルへの液晶注入・封止が終わった状態でセ
ル内部の圧力が過度の負圧にならないようにするための
基板の構成例を示す図である。

【図１３】セルへの液晶注入・封止が終わった状態でセ
ル内部の圧力が過度の負圧にならないようにするための
基板の他の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１シール剤２封入口４上基板５スペーサー６下基板７液晶組成物８上電極９下電極１０上配向膜１１下配向膜１３膨潤性ポリマー１４液晶充填部分１５ケース１６外部微細孔１７内部微細孔１８還元性材料２１気泡移動防止部２０気体透過部材２２スペース(気泡滞留部分) ２３液晶素子内部２５薄膜部分３４可動手段３１ハードコート層３２バリヤ層３３ベース材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中正治東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者佐藤達哉東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者村井俊晴東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者菅原智明東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上基板と下基板との間に液晶組成物を充
填して形成される液晶素子において、通常の使用条件下
で液晶素子を開封して自然に外気を導入したとき、導入
される外気の体積が液晶組成物の体積に対して３％以下
であるように構成されていることを特徴とする液晶素
子。
【請求項２】上基板と下基板との間に液晶組成物を充
填して形成される液晶素子において、ΔＰ＝（液晶素子
外部の圧力−液晶素子内部の圧力）とするとき、ΔＰの
値が、０気圧＜ΔＰ≦０．０３気圧の範囲であることを
特徴とする液晶素子。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の液晶素
子において、上基板と下基板との間には、液晶組成物の
他にスペーサーが充填されており、該スペーサーが上基
板および／または下基板に接着されていることを特徴と
する液晶素子。
【請求項４】上基板と下基板との間に、液晶組成物
と、上基板と下基板との間隙を一定に保つためのスペー
サーとを挾持してなる液晶素子において、スペーサーが
上基板と下基板に接着されており、かつ通常の使用条件
下で液晶素子を開封するとき、液晶素子内部から液晶組
成物が流出してくるように構成されていることを特徴と
する液晶素子。
【請求項５】上基板と下基板との間に、液晶組成物
と、上基板と下基板との間隙を一定に保つためのスペー
サーとを挾持してなる液晶素子において、スペーサーが
上基板と下基板に接着されており、ΔＰ＝（液晶素子外
部の圧力−液晶素子内部の圧力）とするとき、ΔＰの値
が、ΔＰ≦０気圧の範囲であることを特徴とする液晶素
子。
【請求項６】請求項３乃至請求項５のいずれか一項に
記載の液晶素子において、上基板と下基板との間に球状
のスペーサーが挟まれており、該スペーサーの散布密度
が１５０〜４５０個／ｍｍ²であることを特徴とする液
晶素子。
【請求項７】上基板と下基板との間に、液晶組成物
と、上基板と下基板との間隙を一定に保つためのスペー
サーとを挾持してなる液晶素子において、前記液晶組成
物と外気との間に、気体を透過する気体透過部材が配置
されることを特徴とする液晶素子。
【請求項８】請求項７記載の液晶素子において、前記
気体透過部材としては、気体は透過するが、液体を透過
しないものが用いられることを特徴とする液晶素子。
【請求項９】請求項７乃至請求項８のいずれか一項に
記載の液晶素子において、前記気体透過部材の近傍に、
外部から侵入した気体が他の部分へ移動していくのを防
止する構造がさらに設けられていることを特徴とする液
晶素子。
【請求項１０】上基板と下基板との間に、液晶組成物
と、上基板と下基板との間隙を一定に保つためのスペー
サーとを挾持してなる液晶素子において、液晶素子を構
成する部材の一部が柔軟な部材で構成されており、該液
晶素子内外の圧力差を緩和可能な構成となっていること
を特徴とする液晶素子。
【請求項１１】上基板と下基板との間に、液晶組成物
と、上基板と下基板との間隙を一定に保つためのスペー
サーとを挾持してなる液晶素子において、液晶素子の内
部と外部との間に、液晶素子の内外の圧力差を緩和でき
るように、可動手段が設けられていることを特徴とする
液晶素子。
【請求項１２】請求項１乃至請求項１１のいずれか一
項に記載の液晶素子において、上基板，下基板がポリマ
ーフィルムで形成されていることを特徴とする液晶素
子。
【請求項１３】ポリマーフィルムからなる上基板，下
基板の間に液晶組成物を真空封入し、封止して形成され
る液晶素子において、封入前の上基板，下基板を真空下
においたときに発生するカールが、液晶素子の体積を大
きくする方向となるように構成されていることを特徴と
する液晶素子。
【請求項１４】電極付きで厚さが１００〜２００ミク
ロンのポリマーフィルム基板を２．５ｃｍ×５ｃｍの大
きさに切り出して、電極を実際に使用する場合と同じ形
状にパターニングし、５×１０^-3〜１０^-5Ｔｏｒｒの範
囲の真空中に電極のある面側を上にして３０〜６０分間
放置したとき、基板の４つの角部分が浮き上がる方向に
カールが発生し、その浮き上がりの大きさが、基板を置
いた面から測定して０．５ｍｍ〜５ｍｍであるようなポ
リマーフィルム基板を用いて作製されることを特徴とす
る液晶素子。