JP2796558B2 - 液晶電気光学素子 - Google Patents

液晶電気光学素子

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    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1339Gaskets; Spacers; Sealing of cells
    • G02F1/13392Gaskets; Spacers; Sealing of cells spacers dispersed on the cell substrate, e.g. spherical particles, microfibres

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明はスメクティック液晶、ネマティック液晶等の
液晶を2枚の基板間に挟持してなる電気光学素子に関す
る。特にμmオーダーの均一な間隔を有する電気光学素
子の構造に関する。 《発明の概要》 液晶、たとえはスメクティック液晶をμmオーダーの
間隔で対向配置している2枚の基板間に封入してなる電
気光学素子において、基板間隔に間隔規制用のスペーサ
粒子と、基板の歪みや反りによって生じる応力を緩和す
る着色エポキシ樹脂粒子を配置することにより、一定均
一の微小間隙を有し、特に、1〜3μmの均一な間隔を
得るのに有効であり、かつエポキシ樹脂粒子の存在が表
示品位に悪影響を与えることのない電気光学素子を得
た。 《従来の技術》 液晶電気光学素子は駆動用の透明電極膜及び液晶分子
整列用の配向膜をガラス板の表面に形成してなる2枚の
基板を一定間隔で対向配置し、間隙部分に液晶を封入し
て構成されている。 ところで近年カイラルスメクティックC相を呈する強
誘電性液晶を利用した液晶電気光学素子が開発された
(例えば特開昭56−107216号公報参照)。すなわち、P
−デシロキシベンジリデン−P′−アミノ−2−メチル
ブチルシナメート,P−ヘキシロキシベンジリデン−P′
−アミノ−2−クロロプロピルアナメート等のカイラル
スメクティックC相を有する液晶物質は、液晶分子配列
が螺旋層構造を持っている。この螺旋周期よりも狭い間
隙をもって対面配置された2枚の基板間に液晶を注入す
ると、液晶分子は螺旋構造を消失するとともに、配置膜
の影響により双安定状態を生じる。液晶分子の有する強
誘電性を利用して電圧印加により双安定状態を相互に高
速で切り換えて駆動させる。電圧を取り去ると液晶分子
はいずれか一方の安定位置を保持するためメモリ性を有
する。 《発明が解決しようとする問題点》 ところで、カイラルスメクティックC相を持つ液晶物
質の双安定状態を実現するためには、2枚の基板を数μ
m以下の間隔で一定に保持することが必須の条件となる
が基板自体に歪みや反りが存在するために、基板間の間
隙長を小さくすることが困難であった。 例えば、第3図に示す従来例においては(A)に示す
ように一方の基板1の表面に目的とする間隙長と同一の
直径を有するスペーサ粒子2を散布し、他方の反りによ
る凹凸のある基板3を重ねシール材4を用いて接着して
いた。しかるに加圧加熱接着させた後には(B)に示す
ように基板3の凹部5においてはスペーサ粒子が破壊さ
れ、凹部6においてはスペーサ粒子が基板から遊離して
いる。従って均一な基板間隔を実現することが難しいと
いう問題点があった。 本発明はかかる事情に鑑み、2枚の基板を可及的に狭
い間隙を持って平行に配置することができるセル構造を
提供することを目的とする。 本発明の他の目的は、上記主目的を達成するにあたっ
て用いる構成部材が表示外観品位に悪影響を与えるのを
防止することにある。 《問題点を解決するための手段》 上記目的を達成するため本発明は下記の構成からな
る。すなわち、 液晶と、該液晶を挟持するためにシール材により対向
配置されている2枚の基板と、基板間隔を一定に保つた
めに基板間隙に分散配置されているスペーサ粒子と、液
晶と基板の界面に存在し液晶分子を整列させる配向膜
と、液晶分子に電圧を印加するための駆動手段よりなる
液晶電気光学素子において、2枚の基板は基板間隙に分
散配置されている所定の色に着色されたエポキシ樹脂粒
子により接合されていることを特徴とする液晶電気光学
素子である。 以下その実現手段を図面に基いて説明する。 第1図は本発明の基板構造を示す一部破断斜視図であ
る。図中1及び3はそれぞれ透明電極(図示せず)及び
配向膜7を表面に形成されたガラス基板である。耐熱性
材料を球状又は多角形状に成形してなる微粒子(以下ス
ペーサ粒子と呼ぶ)2を一様に分散させ、対向方向側の
間隙長を規定し、また基板1の周縁部に配設されたシー
ル材4及び分散配置したBステージの着色エポキシ樹脂
球状粒子8により加熱接着して対向方向側へ引寄せた状
態でセルに構成されている。 着色エポキシ樹脂球状粒子は押しつぶされた形状とな
り、基板の凸部によりスペーサ粒子が破壊されるのを防
止するクッションの役割を果し、かつ基板の凹部を接着
により対向基板側に引き寄せる働きをし、もって均一の
間隙を実現する。 このようなセル構造にカイラルスメクティックC相を
持つ液晶物質を注入すると、スペーサ粒子2とエポキシ
樹脂球状粒子8の間隙に液晶物質が流れ込んで、空間部
を充填し、セルに外力が作用してもスペーサ粒子2とエ
ポキシ樹脂球状粒子8が一定間隔を保持するとともにこ
れら粒子が障害体となるため液晶物質の流動が阻止され
る。もとよりスペーサ粒子2及びエポキシ樹脂粒子8は
液晶物質の挙動に影響を及ぼさない材料の中から選定さ
れている。さらにエポキシ樹脂粒子8が所定の色に着色
されているので、液晶電気光学素子を表示素子を用いた
場合表示外観品位を損うことがない。例えばエポキシ樹
脂粒子8を表示色と同色に着色することによりエポキシ
樹脂粒子は外観上表示色に溶け込み表示品位を落さな
い。つまり液晶分子に電圧を印加し光学的に励起させそ
の部分を特定の表示色(例えば黒あるいは複屈折現象に
より青色になる場合もある)にする場合に、エポキシ樹
脂粒子をあらかじめ同じ色に着色(すなわち黒又は青)
しておくのである。又カラー表示素子の場合には、エポ
キシ樹脂粒子を最も目立たない黒色に着色しておけば表
示品位を損なわない。なおエポキシ樹脂粒子を表示色に
着色すると、必然的に背景色に相違することになり表示
画面のうち背景部においてエポキシ樹脂粒子が視認され
てしまう。しかしながら背景部は表示部に比し注目を集
めないので問題は無い。 次に上述したセルの製造方法を第2図に基いて説明す
る。 透明電極9及び配向膜7を形成したガラス基板1の配
向膜面側を表面にして水平に配置し、その周縁部にセル
厚より厚く熱溶着性シール材4を一定の厚さに塗布す
る。このシール材4により取り囲まれた領域の基板表面
に目的とするセル厚に等しい直径を持つ酸化アルミから
なるスペーサ粒子2と、目的とするセル厚より大きくか
つシール材厚程度の直径を持つBステージエポキシ樹脂
球状粒子8′を分散させる(同図(A))。 次に配向膜面7側を下にして他方の基板3を重ねて下
部基板1のシール材4と、エポキシ樹脂球状粒子8′に
より2枚の基板1及び3を一定の間隔をもって平行に配
置するる(同図(B))。 このような状態において、上下2枚の基板1及び3に
圧力Pを加えてシール材4及びBステージすなわち半硬
化のフェノール系硬化剤含有エポキシ樹脂球状粒子8′
が軟化する温度に加熱すると、シール材4及びエポキシ
樹脂球状粒子8′が軟化し始める。エポキシ樹脂球状粒
子8′は圧力Pを均一に受けてガラス基板1と3の両方
にわたって溶着しつつ偏平に押しつぶされる。このよう
にして上側のガラス基板4がスペーサ粒子2に当接する
と、2枚のガラス基板1及び3はスペーサ粒子2により
支えられてスペーサ粒子2の直径に一致する間隔を保っ
て平行な状態でその移動を停止する(同図(C))。 このような状態で加熱を続けると、偏平に押しつぶさ
れたエポキシ樹脂球状粒子8′は2枚のガラス基板1と
3に溶着した状態で硬化する。 これにより2枚の基板1と3はスペーサ粒子2により
内側方向への移動を規制されつつシール材4とエポキシ
樹脂粒子8により引き寄せられる力を受けた状態で固定
されてセルを形成する。 エポキシ樹脂粒子8は又圧着工程時クッションの役割
を果し、うねりのある基板の凸部によりスペーサ粒子2
がすりつぶされ破壊されるのを防止する。 さらにエポキシ樹脂粒子8は液晶電気光学素子の表示
色と同色は又は最も目立たない黒色に着色されているた
め表示外観品位を損うことがない。すなわち液晶層間に
点在していても視覚的に無視できるということである。 さらにエポキシ樹脂粒子8はフェノール系硬化剤を含
有しているので、硬化反応時汚染性の反応ガスが発生せ
ず従って配向膜を劣化させない。その結果コントラスト
比の良い電気光学素子が得られる。さらにエポキシ樹脂
粒子8は化学的に安定であるので、長期間使用しても液
晶体を変質劣化などすることがなく耐寿命性に優れる。 《実施例》 表面に透明電極膜及びラビングされた又はされないポ
リイミドフィルムよりなる配向膜を形成したガラス基板
の表面周辺部に、エポキシ樹脂接着剤液を約7μmの厚
さに塗布してシール部を形成し、この内部に直径7μm
のフェノール系硬化剤含有黒色Bステージエポキシ樹脂
球状粒子(組成については後述)と直径2μmのアルミ
ナ製微粒子を所望の密度(例えば1mm2当り200個)で分
散される。これに他方の基板を重ねて圧力(例えば0.3
〜5Kg/cm2)を加えながら加熱(例えば80〜200℃)す
る。これで基板がμmの間隔で平行な状態に固定された
セル構造体を得ることができる。 完成されたセルに強誘電性カイラルスメクティック液
晶(例えば先に挙げた材料である、P−デシロキシベン
ジリデン−P′−アミノ−2−メチルブチルシナメー
ト)を注入して駆動させ表示外観を見た。セル間隙中の
黒色エポキシ樹脂粒子は表示色に溶け込んで視認できな
かった。又背景中にある粒子はほとんど目立たなかっ
た。 次にフェノール系硬化剤含有着色Bステージエポキシ
樹脂球状粒子の具体例を2つ挙げる。 具体例1 市販のビスフェノールAジグリシジルエーテルタイプ
のエポキシ樹脂(エピコート828・エポキシ当量180〜19
5・油化シェルエポキシ社製)10gとビスフェノールA系
のフェノール系潜在硬化剤であるエピキュア171N(油化
シェルエポキシ社製)1gを100ccポリカップにとり、95
℃に加熱して混合し、これにHLB13の市販のポリオキシ
エチレン・フェノール置換エーテル系乳化剤であるノイ
ゲンEA−137(第一工業製薬製)を0.7g加えた。テフロ
ン製の板状翼を先端に付けた撹拌機で800rpmの撹拌をし
ながら順次加えた。ポリカップ内には乳白色のエマルジ
ョン液が得られた。 この未硬化エポキシエマルジョンに0.45当量のピペラ
ジンを8ccの水で希釈した硬化液を加えてゆるやかに撹
拌して均一化した。 25℃で6日間静置放置し平均粒子径約20μmのBステ
ージ半硬化球形粒子を得た。湿式法と乾式法を組み合せ
て分級し、7μm±2μm球状粒子のみをとり出し乾燥
した。 次にBステージ半硬化球形粒子(以下単に粒子とい
う)を黒に着色した。Bステージで着色を行うのは未だ
硬化前なのでポーラスであり染色し易いからである。浸
染法によるがこれに限られない。 まず浸染水浴の構成を示す。 直接染料例えばC.I.Acid Black 48を用いるがこれに限られない。 染料 1〜3%(対被染物重量比以下同じ) ボウ硝(Na2SO4・10H2O)10〜40% 浴比 1:20〜1:40(被染物重量に対する全染液容量の
比) 上記の組成をもつ染浴中に粒子を入れ、室温から徐々
に昇温して沸点近くで30〜40分染色する。所望の色相に
なった時に取り出し、軽く水洗してから乾燥する。これ
をセル組立に用いた。 具体例2 具体例1と同様の方法でエピコート825(エポキシ当
量180〜195)5gとエピコート1001(エポキシ当量425〜5
50)5gとフェノール系潜在硬化剤エピキュア171N 1gの
混合物を乳化した。乳化は40℃に加温して行なった。具
体例1と同様に0.5当量のピペラジンを含む水溶液を加
え、25℃で6日間静置硬化し、平均粒子径約9μmの球
形粒子を得た。これから7μm±2μmのものを選別し
て用いた。 次にこの粒子を具体例1と同様に浸染法により青色直
接染料C.I.Acid Blue 43 を用いて青色に着色しこれをセル組立に用いた。 なお先に述べた実施例では液晶物質にカイラルスメク
ティック液晶を例に取って説明したが、スメクティック
A液晶、ネマティック液晶等、他の液晶物質に対しても
使用できるこというまでもない。又着色エポキシ樹脂粒
子の形状は球形に限られず、多角体,楕円体であっても
良い。 《発明の効果》 以上、説明したように本発明によれば、2枚の基板の
間に目的とする間隙値を直径に持ったスペーサを分散さ
せた状態で2枚の基板を着色エポキシ樹脂球状粒子によ
り固着したので、多数のエポキシ樹脂球状粒子により内
側に引き合う応力をかけた状態で多くの箇所でスペーサ
粒子により間隙が規定できて、基板固有の歪を矯正して
平行なセル構造を形成することができるばかりでなく、
外力の作用を受けても一定間隙を保持して液晶物質の下
側の流動を防止することができる。また基板の間隙をス
ペーサ粒子とエポキシ樹脂粒子により規定するため、基
板面積に拘らず微小な間隙を一定に保持することがで
き、大きな面積の液晶パネルを実現できる。 さらにエポキシ樹脂粒子を所定の色に着色したのでセ
ル間隙間に介在していても表示外観品位を落さないとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明の一実施例を示す斜視部分破断図、第
2図は同上装置の製作過程を示す説明図、第3図は従来
例を示す断面図である。 1,3……基板 2……スペーサ粒子 4……シール材 7……配向膜 8……着色エポキシ樹脂粒子 8′……接着前の着色エポキシ樹脂球状粒子 9……透明電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−174726(JP,A) 特開 昭62−150224(JP,A) 特開 昭62−73232(JP,A) 特開 昭59−189324(JP,A) 実開 昭57−96416(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/1339 500

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.液晶と、該液晶に電圧を印加する電極が形成された
    互いに対向する2枚の基板と、前記2枚の基板の間隙に
    液晶を封入するために基板外周に設けられたシール材
    と、 前記2枚の基板の間隙を一定に保つために基板間隙に分
    散配置された、耐熱性材料からなるスペーサ粒子と、 基板間隙に分散配置されるとともに、前記スペーサ粒子
    よりも粒径の大きい着色エポキシ樹脂粒子と、を備える
    とともに、 前記スペーサ粒子による基板間隙規定領域と前記着色エ
    ポキシ樹脂粒子による基板固着領域が、それぞれ独立し
    て表示領域に分散していることを特徴とする液晶電気光
    学素子。 2.前記着色エポキシ樹脂粒子は基板間隙に分散配置さ
    れる前のBステージ状態で着色加工されることを特徴と
    する請求項1に記載の液晶電気光学素子。 3.着色加工が浸染処理であることを特徴とする請求項
    2に記載の液晶電気光学素子。 4.所定の色が表示色と等しいことを特徴とする請求項
    1記載の液晶電気光学素子。 5.所定の色が黒色であることを特徴とする請求項1記
    載の液晶電気光学素子。 6.前記液晶は螺旋分子配列構造を有する強誘電性液晶
    であり、かつ、2枚の基板間隔は前記螺旋周期以下に保
    たれていることを特徴とする請求項1記載の液晶電気光
    学素子。 7.基板間隔が1〜3μmであることを特徴とする請求
    項6記載の液晶電気光学素子。
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