JP2002131761A - 液晶表示素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示素子の表示品質および信頼性を向上
させる。 【解決手段】液晶表示素子は、複数の表示用電極５と、
これらの電極５を覆う配向膜６とが形成された第１の基
板１と、複数の表示用電極５と対向する少なくとも１つ
の対向電極７と、この対向電極７を覆う配向膜８とが形
成された第２の基板２と、第１の基板１と第２の基板２
とを予め定めた間隔を隔てて対向配置し、第１の基板１
と第２の基板２間に液晶封入領域を形成して接合するシ
ール材１０と、シール材１０により囲まれた液晶封入領
域に封入された液晶３とからなっており、シール材１０
は、室温で液体状態の主剤と、室温で液体状態の硬化剤
とが混合されたシール材料を硬化させた樹脂により形成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、一対の基板間に
シール材により液晶を封入した液晶表示素子、およびそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は、薄型の平面表示が可能
で、且つ低消費電力であるため、小型の機器、或いは携
帯型の機器に広く使用されている。これらの液晶表示素
子は、互いに対向する内面それぞれに電極と、この電極
を覆う配向膜とが形成された一対の基板間にシール材に
より液晶封入領域を形成し、この液晶封入領域に液晶を
封入したものであり、この液晶封入領域に封入される液
晶と、その液晶分子の配向の状態により種々の液晶表示
素子が提供されている。

【０００３】たとえば、一対の基板間にネマチック液晶
を９０゜ツイスト配向させて封入することによりＴＮ型
の液晶表示素子が形成され、またネマチック液晶を１８
０゜乃至２７０゜ツイストさせて封入することによりＳ
ＴＮ型の液晶表示素子が形成される。

【０００４】或いは、一対の基板間に、カイラルスメク
ティックＣ相を持った自発分極を有する強誘電性液晶ま
たは反強誘電性液晶を封入することにより、強誘電性液
晶表示素子または反強誘電性液晶表示素子が形成され
る。

【０００５】さらに、一対の基板の一方に複数の画素電
極と、この画素電極に接続された薄膜トランジスタ等の
アクティブ素子とを形成すると共に、他方の基板に対向
電極を形成し、これらの基板間に９０゜ツイスト配置さ
れたネマチック液晶を封入したＴＮ型のアクティブマト
リックス型液晶表示素子、またさらには、これらのアク
ティブ素子が形成された一対の基板間に反強誘電性液晶
を一軸配向させ封入し、この反強誘電性液晶をアクティ
ブ駆動することにより、任意の中間調を表示可能にした
反強誘電性液晶表示も提案されている。

【０００６】前記自発分極を有する液晶を用いた液晶表
示素子は、電極が形成された一対の基板間に前記自発分
極を有する液晶を挟持して液晶セルを形成し、この液晶
セルの両側に、偏光軸を互いに直交させた（クロスニコ
ル）一対の偏光板を配置したものである。前記一対の基
板の対向する電極間には電圧が印加され、前記液晶に電
界を印加して前記液晶の液晶分子の配向状態を制御する
ことにより、透過光の偏光状態を変え、透過率を制御す
る複屈折制御型の液晶表示素子である。この液晶表示素
子は、液晶分子の自発分極と電界との直接的な相互作用
により液晶分子が挙動するため応答速度が速く、また液
晶分子が見かけ上、前記一対の基板の基板面に沿った面
上で配向方向を変えるように挙動するため、視野角が広
いという優れた表示特性をもっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これらの液晶表示素子
は、一対の基板とシール材により取り囲まれた液晶封入
領域に封止された液晶中に不純物イオンが混在し、この
不純物イオンが液晶の劣化を生じさせ、又表示品質およ
び表示の信頼性が低いという問題がある。

【０００８】すなわち、長時間の表示駆動により画素の
表示が固定化するという現象や、一の画像を表示した
後、他の画像を表示するとき、前の画像の影響が残ると
いう残像現象等の、所謂画像の焼き付き現象が発生し、
表示品質および表示の信頼性を低下させている。

【０００９】表示の焼き付きは、液晶中に混在している
不純物イオンと配向膜、及び液晶分子との相互作用によ
り生じるものであり、たとえば不純物イオンが電界の印
加により配向膜表面に吸着され、この不純物イオンの偏
りにより表示の焼き付きが発生する。特に、自発分極を
有する強誘電性液晶、反強誘電性液晶を用いた液晶表示
素子にあっては、液晶分子の自発分極が不純物イオンの
電荷と直接的に作用するため、不純物イオンの影響が大
きく、僅かの不純物イオンの混在により表示品質を大き
く低下させていた。

【００１０】このような、表示の不良個所は、シール材
で囲まれた液晶封入領域の近傍から、すなわち表示領域
の周辺から発生し、表示不良を発生させる不純物イオン
は、液晶封入領域に注入される液晶に含まれているだけ
でなく、シール材から液晶に不純物イオンが溶出するこ
とにより、液晶中の不純物イオン量が増大するものであ
る。

【００１１】この発明は、上記実状に鑑みてなされたも
ので、液晶中に混在する不純物イオンの量を低減させる
ことにより、画像の焼き付き等を低減させ、表示品質と
表示の信頼性を向上させた液晶表示素子を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の液晶表示素子は、複数の表示用電極と、
これらの表示用電極を覆う配向膜とが形成された第１の
基板と、前記複数の表示用電極と対向する少なくとも１
つの対向電極と、この対向電極を覆う配向膜とが形成さ
れた第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板とを予
め定めた間隔を隔てて対向配置し、前記第１の基板と前
記第２の基板間に液晶封入領域を形成して接合するシー
ル材と、前記シール材により囲まれた前記液晶封入領域
に封入された液晶とを備え、前記シール材は、室温で液
体状態の主剤と、室温で液体状態の硬化剤とが混合され
たシール材料を硬化処理により硬化させた樹脂からなる
ことを特徴とする。

【００１３】この構成によれば、前記シール材は、常温
で共に液体状態の主剤と硬化剤とを混合させたシール材
料を用いているため、このシール材料は、主剤と硬化剤
とが十分に混ざって溶解した状態となり、硬化させた後
に未硬化の主剤の残存量をほぼなくすことができる。そ
のため、未硬化の主剤から液晶中に溶出する不純物イオ
ンを低減させて、表示品質および信頼性を向上させるこ
とができる。

【００１４】この発明の液晶表示素子において、シール
材は、エポキシ系樹脂からなる主剤と、この主剤に溶解
された硬化剤とからなり、この主剤と硬化剤の混合物を
加熱して硬化させることにより、シール材が形成され
る。

【００１５】また、この発明は、液晶として自発分極を
有するスメクティック液晶であって、強誘電性液晶或い
は反強誘電性液晶のように、特に液晶中の不純物イオン
の影響を大きく受ける液晶を用いた液晶表示素子に適用
して最も優れた効果を得ることができる。

【００１６】また、この発明の液晶表示素子の製造方法
は、複数の表示用電極とこれらの電極を覆う配向膜とが
形成された第１の基板と、前記複数の表示用電極と対向
する少なくとも１つの対向電極とこの対向電極を覆う配
向膜とが形成された第２の基板との間に、室温で液体状
態の主剤と、室温で液体状態の硬化剤とが混合された高
分子材料を液晶封入領域の形状に配置し、前記高分子材
料を加熱して硬化させて前記第１、第２の基板を予め定
めた間隙を隔てて接合するシール材を形成し、前記液晶
封入領域に液晶を封入することを特徴とする。

【００１７】この構成によれば、シール材は、常温で共
に液体状態の主剤と硬化剤とを混合させた高分子材料を
用いているため、この高分子材料は、主剤と硬化剤とが
十分に混ざって溶解した状態となり、硬化させた後に未
硬化の主剤の残存量をほぼなくすことができる。そのた
め、未硬化の主剤から液晶中に溶出する不純物イオンを
低減させて、表示品質および信頼性を向上させることが
できる。

【００１８】この発明の製造方法において、前記シール
材は、前記第１、第２の基板のいずれか一方に、エポキ
シ系樹脂からなる主剤と、この主剤に溶解された硬化剤
とからなる高分子材料を液晶封入領域の形状に塗布した
後、他方の基板を予め定めた間隙を隔てて対向配置し、
その後前記高分子材料を加熱して硬化させることにより
形成される。そして前記液晶封入領域には、自発分極を
有するスメクティック液晶からなる反強誘電性液晶を封
入して液晶表示素子を形成する。

【００１９】この構成によれば、シール材をエポキシ系
樹脂の主剤と、この主剤に溶解された硬化剤とにより形
成したので、このエポキシ系樹脂が硬化した後の、未硬
化の高分子の残存量を大幅に減少させることができる。
そして、液晶としては、自発分極を有するスメクティッ
ク液晶からなる反強誘電性液晶が用いられ、これらの反
強誘電性液晶のように不純物イオンの影響が大きい液晶
を用いた液晶表示素子の表示品質および信頼性を向上さ
せることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
液晶表示素子、およびその製造方法について、反強誘電
性液晶を用いた液晶表示素子に適用した場合を例として
説明する。本発明の実施の形態に係る液晶表示素子は、
図１に示すように、表示用電極基板１と対向基板２との
間に挟持された自発分極を有する液晶層３とから構成さ
れる液晶セルと、この液晶セルを構成する表示用電極基
板１と対向基板２の外側に配置された一対の偏光板１
１，１２とからなっている。

【００２１】表示用電極基板１の対向基板２と対向する
内面には、薄膜トランジスタ等からなる複数のアクティ
ブ素子４と、これらの複数のアクティブ素子４にそれぞ
れ接続された複数の画素電極５とが形成され、これらの
アクティブ素子４と画素電極５とを覆って配向膜６が形
成されている。対向基板２の表示用電極基板１と対向す
る内面には、複数の画素電極５と対向する対向電極７が
形成され、この対向電極７を覆って配向膜８が形成され
ている。

【００２２】表示用電極基板１と対向基板２は、基板間
の間隙を規定するための柱状スペーサ９を介して対向配
置され、表示用電極基板１と対向基板２の周辺に沿って
形成されたシール材１０により接合されている。これら
の表示用電極基板１と対向基板２との間にはコーン角θ
が２２．５゜よりも大きい反強誘電性液晶が挟持され、
厚さが１．４乃至２．４μｍの液晶層を形成している。

【００２３】シール材１０は、主剤となるエポキシ系樹
脂と、硬化剤および微小な個体粒子との混合物を硬化さ
せて形成されている。シール材１０を形成するためのシ
ール材料として、未硬化のエポキシ系樹脂と硬化剤とが
共に常温で液体状態のものを用い、硬化剤はエポキシ系
樹脂中に溶解し、この混合物を加熱することにより架橋
反応を生じさせて硬化する。

【００２４】エポキシ系樹脂としては、たとえば、下記
の化学式（１）に示したようなビスフェノールA型、ま
たは、ビスフェノールF型等のグリシジルエーテル型エ
ポキシ樹脂を用いる。そして、硬化剤としては、常温で
液体状態のポリアミンであって、たとえば、ヒドラジン
（H₂N-NH₂）、1,2-ジアミノエタン（H₂N-CH₂-CH₂-NH₂）
等を用いている。

【００２５】

【化１】

【００２６】エポキシ樹脂と硬化剤は共に液体状態であ
るため、この硬化剤は、エポキシ樹脂中に溶解されてお
り、加熱することにより架橋反応がエポキシ樹脂全体に
生成して硬化する。このため、硬化剤の不足のために未
硬化のエポキシ樹脂が残存することがない。従って、未
硬化のエポキシ樹脂から液晶中にイオン性の不純物が溶
出することがなくなり、シール材の近傍から発生する表
示の焼き付き等の表示不良が発生するのを抑制すること
ができ、表示品質および信頼性が向上する。

【００２７】次に、このように構成された液晶表示素子
の製造方法を説明する。この発明の液晶表示素子は、以
下のようにして製造される。まず、表示用電極基板１上
に、薄膜トランジスタ等のアクティブ素子４と、このア
クティブ素子４に接続される画素電極５と、このアクテ
ィブ素子４へデータを供給する図示しないデータライン
（薄膜トランジスタのドレインライン）、および図示し
ない制御ライン（ゲートライン）等を形成し、これらの
アクティブ素子４および画素電極５を覆うようにし、配
向膜６を形成する。

【００２８】対向基板２上には、対向電極７と、柱状ス
ペーサ９と、この対向電極７を覆う配向膜８を形成す
る。

【００２９】表示用電極基板１と対向基板２のうちの少
なくとも一方、たとえば、対向基板２上の対向電極７と
表示用電極基板１の画素電極５とが対向する表示領域の
周辺を囲み、且つ液晶注入口となる開口部を残して、上
述した常温で液体のエポキシ樹脂と、常温で液体の硬化
剤および微小な個体粒子とが混合され、エポキシ樹脂に
硬化剤が溶解したシール材料を塗布する。

【００３０】その後、対向基板２に表示用電極基板１を
対向配置させ、加圧して所定の間隙に調整させた後、加
熱してシール材料を硬化させる。これにより、表示用電
極基板１と対向基板２とを接合して液晶封入領域が形成
され、この液晶封入領域に液晶注入口から液晶を注入
し、その後液晶注入口に光硬化性樹脂等からなる封止剤
を塗布し硬化させて液晶を液晶封入領域に封止する。

【００３１】この製造方法のように、常温で液体のエポ
キシ樹脂と、常温で液体の硬化剤とを混合させて、エポ
キシ樹脂に硬化剤が溶解された状態のシール材料を用い
て一対の基板間に液晶封入領域を形成しているため、シ
ール材には未硬化のエポキシ樹脂が残存することがなく
なり、後述する比較例のように、シール材から不純物イ
オンがしみ出すように溶出することはなく、表示の焼き
付き現象が低減され、且つ信頼性が向上する。

【００３２】尚、上述した液晶表示素子は、自発分極を
有する反強誘電性液晶を用いた場合について示したが、
液晶としてはこれに限ることなく、ネマチック液晶を用
いても同様の作用効果を得ることができる。

【００３３】比較例として、一対の基板を、エポキシ樹
脂と、ジシアンアミド、BF3モノエチルアミン等の硬化
剤を用いたシール材料により、液晶封入領域を形成して
接合し、この液晶封入領域に液晶を注入して液晶表示素
子を形成した。

【００３４】この比較例の液晶表示素子は、シールの内
側に不純物イオンがしみ出すように溶出することが観察
された。これは、エポキシ樹脂の硬化剤として用いられ
るジシアンアミド、BF3モノエチルアミン等が、常温で
は固体であるため、シール材料はこれを微粒子に粉砕し
てエポキシ樹脂中に分散させることにより形成されてお
り、加熱により硬化剤の微粒子が溶融し、エポキシ樹脂
と混ざることにより硬化が開始されるものである。その
ため、溶融した硬化剤とエポキシ樹脂とが十分に混ざる
ことができない部分が生じ、未硬化のエポキシ樹脂が残
存し、このエポキシ樹脂が液晶中に不純物イオンとして
溶出する。そのため、この不純物イオンによりシール材
の近傍から表示の焼き付きが発生し、又信頼性が低い。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
素子によれば、シール材は、常温で共に液体状態の主剤
と硬化剤とを混合させたシール材料を用いているため、
このシール材料は、主剤と硬化剤とが十分に混ざって溶
解した状態となり、硬化させた後に未硬化の主剤の残存
量をほぼなくすことができる。そのため、未硬化の主剤
から液晶中に溶出する不純物イオンを低減させて、表示
品質および信頼性を向上させることができる。

【００３６】また、本発明の液晶表示素子の製造方法に
よれば、シール材は、常温で共に液体状態の主剤と硬化
剤とを混合させた高分子材料を用いているため、この高
分子材料は、主剤と硬化剤とが十分に混ざって溶解した
状態となり、硬化させた後に未硬化の主剤の残存量をほ
ぼなくすことができる。そのため、未硬化の主剤から液
晶中に溶出する不純物イオンを低減させて、表示品質お
よび信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態にかかる液晶表示素子の
構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１・・・表示用電極基板、２・・・対向基板、３・・・
液晶層、４・・・アクティブ素子、５・・・画素電極、
６，８・・・配向膜、７…対向電極、９・・・柱状スペ
ーサ、１０・・・シール材、１１，１２・・・偏光板、
Ｔr・・・薄膜トランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小倉 潤 東京都八王子市石川町2951番地の５ カシ オ計算機株式会社八王子研究所内 (72)発明者 安藤 伸也 東京都八王子市石川町2951番地の５ カシ オ計算機株式会社八王子研究所内 Ｆターム(参考） 2H088 GA04 HA02 HA03 JA17 JA20 MA20 2H089 MA04Y NA05 NA24 NA30 NA45 QA16 RA13 RA14 TA02 TA04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の表示用電極と、これらの表示用電極
   を覆う配向膜とが形成された第１の基板と、 前記複数の表示用電極と対向する少なくとも１つの対向
   電極と、この対向電極を覆う配向膜とが形成された第２
   の基板と、 前記第１の基板と第２の基板とを予め定めた間隔を隔て
   て対向配置し、前記第１の基板と前記第２の基板間に液
   晶封入領域を形成して接合するシール材と、 前記シール材により囲まれた前記液晶封入領域に封入さ
   れた液晶とを備え、 前記シール材は、室温で液体状態の主剤と、室温で液体
   状態の硬化剤とが混合されたシール材料を硬化処理によ
   り硬化させた樹脂からなることを特徴とする液晶表示素
   子。
2. 【請求項２】前記シール材は、エポキシ系樹脂からなる
   主剤と、この主剤に溶解された硬化剤とからなる樹脂を
   加熱により硬化させて形成されていることを特徴とする
   請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】前記液晶は、自発分極を有するスメクティ
   ック液晶からなることを特徴とする請求項１または２に
   記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】複数の表示用電極とこれらの電極を覆う配
   向膜とが形成された第１の基板と、前記複数の表示用電
   極と対向する少なくとも１つの対向電極とこの対向電極
   を覆う配向膜とが形成された第２の基板との間に、室温
   で液体状態の主剤と、室温で液体状態の硬化剤とが混合
   された高分子材料を液晶封入領域の形状に配置し、前記
   高分子材料を加熱して硬化させて前記第１、第２の基板
   を予め定めた間隙を隔てて接合するシール材を形成し、
   前記液晶封入領域に液晶を封入することを特徴とする液
   晶表示素子の製造方法。
5. 【請求項５】前記シール材は、前記第１、第２の基板の
   いずれか一方に、エポキシ系樹脂からなる主剤と、この
   主剤に溶解された硬化剤とからなる高分子材料を液晶封
   入領域の形状に塗布した後、他方の基板を予め定めた間
   隙を隔てて対向配置し、その後前記高分子材料を加熱し
   て硬化させることにより形成されることを特徴とする請
   求項４に記載の液晶表示素子の製造方法。
6. 【請求項６】前記液晶封入領域には、自発分極を有する
   スメクティック液晶からなる反強誘電性液晶が封入され
   ることを特徴とする請求項４または５に記載の液晶表示
   素子の製造方法。