JP3975753B2

JP3975753B2 - 光学セル

Info

Publication number: JP3975753B2
Application number: JP2002011181A
Authority: JP
Inventors: 利晴西野
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2022-01-21
Also published as: JP2003215598A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は液晶等の光変調媒体が封入される光学セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来の液晶表示素子の一例の一部の断面図を示したものである。この液晶表示素子は、対向配置された一対のガラス等からなる透明な基板のセグメント基板１とコモン基板２とを備えている。セグメント基板１のコモン基板２との対向面（以下、内面という）には複数のセグメント電極３が所定方向に平行に延在させて設けられ、これらセグメント電極３を覆ってセグメント基板１の内面略全域にわたり配向膜４が設けられている。
【０００３】
コモン基板２の内面には複数のコモン電極５がセグメント電極３に対して直交する方向に平行に延在させて設けられ、これらコモン電極５を覆ってコモン基板２の内面略全域にわたり配向膜６が設けられている。
【０００４】
そして、セグメント基板１とコモン基板２とは、その配向膜４、６間にスペーサ粒子７が介在された状態で、ほぼ方形枠状のシール材８を介して貼り合わされ、シール材８の内側における両基板１、２間には液晶９が封入されている。ここで、シール材８は、例えばエポキシ樹脂等の基材８ａと両配向膜４、６間に配置されているスペーサ粒子７よりも大径のスペーサ粒子１０とが混合されてなる複合材である。
【０００５】
ところで、両基板１、２間のギャップｄが適正範囲から外れた値となると、所望の表示が得られなくなるので、両基板１、２をシール材８を介して貼り合わせた後に、ギャップ検査を行っている。従来、このギャップ検査は、光の干渉を利用してギャップｄの大きさを測定する光学式測定法により行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光学式測定法を利用したギャップ検査による場合は、全数検査するには手間がかかるから、抜き取り検査を行っており、このため、ギャップ不良の検査もれの発生は避けることができず、最終的な検査でギャップ不良と判定された製品の両基板貼り合わせ工程後の工程が無駄となってしまうという問題があった。
この発明の課題は、一対の基板間のギャップの大きさを簡単且つ正確に判定することができる光学セルを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の光学セルは、請求項１に記載のように、少なくとも一方が透明基板である一対の基板を、枠状のシール材を介して貼り合わせ、所定のギャップを保って対向配置され、前記一対の基板と前記シール材で囲まれた空間内に透過光を変調させる光変調媒体が封入される光学セルであって、前記シール材が前記ギャップの大きさに応じて外観色を変化させる接合材であることを特徴とするものである。
この場合、請求項２に記載のように、前記シール材は、所定の色を呈する基材と該基材の色とは異なる色を呈すると共に可撓性を備えた球形スペーサとが混合されて形成されていることが好ましい。その場合、請求項３に記載のように、前記球形スペーサは、少なくとも外径と色が互いに異なる複数種の球形スペーサからなることがより好ましい。
また、請求項４に記載のように、前記シール材は、無色透明な基材に、所定の色を呈し所定値以上の圧力により破壊される外殻と、この外殻の内部に封入された前記外殻の色とは異なる色の着色液とからなり、所定値以上の圧力が加えられることにより前記外殻が破裂して前記着色液を外部に流出するカプセル粒子が混合されてなることが好ましく、その場合、請求項５に記載のように、前記カプセル粒子は、少なくとも外殻の外径と内部の着色液の色がそれぞれ異なる複数種のカプセル粒子からなることがより好ましい。
さらに、請求項６に記載のように、前記光変調媒体は液晶であることが好ましい。
そして、この発明によれば、内部に光変調媒体を封入する光学セルを、少なくとも一方が透明である一対の基板を所定のギャップを保ってシール材により貼り合わせて形成し、そのシール材としてギャップの大きさに応じて外観色を変化させる接合材を用いるから、透明な基板を介してシール材の外観色を観察するだけで一対の基板間のギャップの大きさを判定することができるので、一対の基板間のギャップの大きさを簡単且つ正確に判定することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施形態としての液晶表示素子の要部の断面図を示したものである。この液晶表示素子は、対向配置された一対のガラス等からなる透明な基板のセグメント基板１１とコモン基板１２とを備えている。セグメント基板１１のコモン基板１２との対向面（以下、内面という）には複数のセグメント電極１３が所定方向に平行に延在させて設けられ、これらセグメント電極１３を覆ってセグメント基板１１の内面略全域にわたり配向膜１４が設けられている。
【０００９】
コモン基板１２の内面には複数のコモン電極１５がセグメント電極１３に対して直交する方向に平行に延在させて設けられ、これらコモン電極１５を覆ってコモン基板１２の内面略全域にわたり配向膜１６が設けられている。
【００１０】
そして、セグメント基板１１とコモン基板１２とは、その配向膜１４、１６間にスペーサ粒子１７が介在された状態で、ほぼ方形枠状のシール材１８を介して貼り合わされ、シール材１８の内側における両基板１、２間には液晶９が封入されている。シール材１８は、所定の例えば白色をなすエポキシ系樹脂等の不透明な基材１８ａと、両配向膜１４、１６間に配置されているスペーサ粒子１７よりも大径の３種類の球形をなすスペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂとが混合された複合材料からなる。
【００１１】
３種類のスペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは、径および色が互いに異なっている。一例として、両基板１１、１２間のギャップｄの許容範囲が５．５μｍ以上で６．０μｍ未満である場合、スペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの径はそれぞれ６．０μｍ、５．５μｍ、５．０μｍとなっている。また、スペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは弾性変形可能な着色樹脂粒子からなり、その色はそれぞれ赤色、緑色、青色となっている。
【００１２】
本発明に係わる液晶表示素子は、両基板１１、１２の何れか一方の基板の内面に上述した複合材料をほぼ方形枠状に塗布してシール材１８を形成した後、このシール材１８を介して両基板１１、１２を外側から加圧しつつ貼り合わせることにより得られる。
【００１３】
次に、そのようにして製造された液晶表示素子について行うギャップ検査について説明する。
【００１４】
第１の場合として、図１に示すように、両基板１１、１２間のギャップｄが６．０μｍ以上である場合には、スペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂはいずれもつぶれずに原形の球形状を維持している。
【００１５】
この結果、透明なコモン基板１２（またはセグメント基板１１）を介してスペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを含むシール材１８を観察すると、図２において点線で示すようにスペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂはいずれもシール材１８の基材１８ａ中に埋没している。従って、この場合には、シール材１８の外観色はシール材の基材１８ａ自体の色であり、基材１８ａの外観色である白色が観察される。
【００１６】
第２の場合として、図３に示すように、両基板１１、１２間のギャップｄが６．０μｍ未満で５．５μｍ以上である場合には、スペーサ粒子２０Ｒがある程度つぶれて両基板１１、１２の各内面に面接触し、スペーサ粒子２０Ｇ、２０Ｂはつぶれずに原形の球形状を維持している。
【００１７】
この結果、コモン基板１２を介してスペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを含むシール材１８を観察すると、図４において実線で示すように、スペーサ粒子２０Ｒのコモン基板１２の内面に面接触した部分が透明なコモン基板１２を介して視認される。従って、この場合には、シール材１８の外観色はスペーサ粒子２０Ｒの色である赤色であり、シール材１８の外観色が赤色として観察される。但し、スペーサ粒子２０Ｒのシール材１８中への含有率が小さい場合はシール材１８の外観色は白色がかった薄い赤色となり、その薄くなる程度は、スペーサ粒子２０Ｒの含有率による。
【００１８】
第３の場合として、図５に示すように、両基板１１、１２間のギャップｄが５．５μｍ未満で５．０μｍ以上である場合には、スペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇがそれぞれある程度ずつつぶれて両基板１１、１２の各内面に面接触し、スペーサ粒子２０Ｂはつぶれずに原形の球形状を維持している。
【００１９】
この結果、コモン基板１２を介してスペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを含むシール材１８を観察すると、図６において実線で示すように、スペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇのコモン基板１２の下面に面接触した部分が視認される。従って、この場合には、シール材１８の外観色はスペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇの各色である赤色と緑色とが面積階調的に混色された色である黄色であり、シール材１８の外観色が黄色として観察される。
【００２０】
最後の第４の場合として、図７に示すように、両基板１１、１２間のギャップｄが５．０μｍ未満である場合には、スペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂがすべてある程度ずつつぶれて両基板１１、１２の各内面に面接触する。
【００２１】
この結果、図８において実線で示すように、コモン基板１２の上側からスペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを含むシール材１８を観察すると、スペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂのコモン基板１２の下面に面接触した部分が露呈されている。従って、この場合には、シール材１８の外観色はスペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂの各色である赤色、緑色、青色が面積階的に混色された色である灰色であり、シール材１８の外観色が灰色として観察される。
【００２２】
以上のことから、透明なコモン基板１２を介してスペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを含むシール材１８を観察した結果、白色である場合、ギャップｄが６．０μｍ以上であることが分かり、赤色である場合、ギャップｄが６．０μｍ未満で５．５μｍ以上であることが分かり、黄色である場合、ギャップｄが５．５μｍ未満で５．０μｍ以上であることが分かり、灰色である場合、ギャップｄが５．０μｍ未満であることが分かる。
【００２３】
そして、上述の如く、ギャップｄの許容範囲が５．５μｍ以上で６．０μｍ未満であるとすると、コモン基板１２を介してスペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを含むシール材１８を観察した結果、赤色である場合、ギャップｄは許容範囲内であり、良好と判定され、赤色以外の黄色、白色あるいは灰色である場合、ギャップｄは許容範囲外であり、不良と判定される。
【００２４】
このように、透明基板を介してスペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを含むシール材１８の外観色を観察し、その外観色により一対の基板１１、１２間のギャップｄの大きさを判定することができるので、一対の基板１１、１２間のギャップｄの大きさを簡単且つ正確に判定することができる。この結果、抜き取り検査ではなく、すべての液晶表示素子のギャップ検査を簡単且つ正確に行うことが可能となる。
【００２５】
なお、上記実施形態では、スペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂとして赤色、緑色、青色の３種類の外径が互いに異なる弾性変形可能な着色樹脂粒子を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、スペーサ粒子として、外径が互いに異なる外殻２１ａの内部に赤色、緑色、青色の着色液２１ｂがそれぞれ封入され、所定値以上の圧力が加えられると容易に破裂する３種類の球形カプセル粒子２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂを用いるようにしてもよい。ここで、各カプセル粒子２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの外殻２１ａの外観色は、各着色液２１ｂの色とは異なる色の例えば白色とする。また、シール材１８の基材１８ａの材料としては、無色透明な材料を用いるのがよい。
【００２６】
そして、本例では透明な基材１８ａを用いるとすると、図１に相当するような場合には、カプセル粒子２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂのいずれも破裂せず、シール材１８の外観色はカプセル粒子の外殻２１ａの外観色である白色となる。また、図３に相当するような場合には、スペーサ粒子２１Ｒが破裂し、その赤色の着色液２１ｂがシール材１８中に拡散され、シール材１８の外観色は赤色となる。さらに、図５に相当するような場合には、スペーサ粒子２１Ｒ、２１Ｇが破裂し、その赤色および緑色の着色液２１ｂがシール材１８中に拡散され、シール材１８の外観色は黄色となる。そして、図７に相当するような場合には、スペーサ粒子２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂがすべて破裂し、その赤色、緑色および青色の着色液２１ｂがシール材１８中に拡散され、シール材１８の外観色は灰色となる。なお、基材１８ａが所定の色を呈して不透明であると、図１に相当する場合には、シール材１８の外観色は基材１８ａの色となる。
【００２７】
従って、この場合も、コモン基板１２を介してスペーサ粒子２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを含むシール材１８の外観色を観察して、その外観色により一対の基板１１、１２間のギャップｄの大きさを判定することができるので、一対の基板１１、１２間のギャップｄの大きさを簡単且つ正確に判定することができる。
【００２８】
また、上述した実施形態等では、複数種類のスペーサ粒子をシール材中に含有させたが、含有させるスペーサ粒子は１種類であってもよい。例えば、カプセル粒子を用いる例で説明すると、内部に例えば赤色の着色液が封入され、所定値以上の圧力が加えられると容易に破裂する１種類のカプセル粒子を用い、ギャップ検査を簡易的に行うようにすることもできる。例えば、ギャップの許容範囲が５．５μｍ以上で６．０μｍ未満であり、カプセル粒子は外殻の外観色が白色で内部の着色液は赤色であり、外殻の外径が５．５μｍで、且つシール材の基材が無色透明である場合、カプセル粒子が破裂せずにシール材の外観色がカプセル粒子の外殻の外観色である白色であると、ギャップは５．５μｍ以上であり、良好と判定され、カプセル粒子が破裂してシール材の外観色が赤色であると、ギャップは５．５μｍ未満であり、不良と判定される。
【００２９】
ただし、この場合、カプセル粒子が破裂せずにシール材の外観色が白色であると、ギャップは５．５μｍ以上であることは分かっても、ギャップが許容範囲内の６．０μｍ未満であるか否かは不明である。従って、ギャップが６．０μｍ以上とはならないという条件の下で、このようなギャップ判定方法は有効である。
【００３０】
一方、カプセル粒子の外径が６．０μｍである場合には、カプセル粒子が破裂してシール材の外観色が赤色であると、ギャップは６．０μｍ未満であり、良好と判定されるが、ギャップが許容範囲内の５．５μｍ以上であるか否かは不明である。従って、ギャップが５．５μｍ未満とはならないという条件の下で、このようなギャップ判定方法は有効となる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、内部に光変調媒体を封入する光学セルを、少なくとも一方が透明である一対の基板を所定のギャップを保ってシール材により貼り合わせて形成し、そのシール材としてギャップの大きさに応じて外観色を変化させる接合材を用いるから、透明な基板を介してシール材の外観色を観察するだけで一対の基板間のギャップの大きさを判定することができるので、一対の基板間のギャップの大きさを簡単且つ正確に判定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態としての液晶表示素子の要部の断面図。
【図２】ギャップ検査の第１の例を説明するために示す平面図。
【図３】ギャップ検査の第２の例を説明するために示す断面図。
【図４】図３に示す場合の平面図。
【図５】ギャップ検査の第３の例を説明するために示す断面図。
【図６】図５に示す場合の平面図。
【図７】ギャップ検査の第４の例を説明するために示す断面図。
【図８】図７に示す場合の平面図。
【図９】この発明の他の実施形態としての液晶表示素子の要部を示す断面図。
【図１０】従来の液晶表示素子の一例の一部の断面図。
【符号の説明】
１１セグメント基板
１２コモン基板
１８シール材
１８ａ基材
２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂスペーサ粒子
２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂカプセル粒子

Claims

少なくとも一方が透明基板である一対の基板を、枠状のシール材を介して貼り合わせ、所定のギャップを保って対向配置され、前記一対の基板と前記シール材で囲まれた空間内に透過光を変調させる光変調媒体が封入される光学セルであって、前記シール材が前記ギャップの大きさに応じて外観色を変化させる接合材であることを特徴とする光学セル。
請求項１に記載の発明において、前記シール材は、所定の色を呈する基材と該基材の色とは異なる色を呈すると共に可撓性を備えた球形スペーサとが混合されて形成されていることを特徴とする光学セル。
請求項２に記載の発明において、前記球形スペーサは、少なくとも外径と色が互いに異なる複数種の球形スペーサからなることを特徴とする光学セル。
請求項１に記載の発明において、前記シール材は、無色透明な基材に、所定の色を呈し所定値以上の圧力により破壊される外殻と、この外殻の内部に封入された前記外殻の色とは異なる色の着色液とからなり、所定値以上の圧力が加えられることにより前記外殻が破裂して前記着色液を外部に流出するカプセル粒子が混合されてなることを特徴とする光学セル。
請求項４に記載の発明において、前記カプセル粒子は、少なくとも外殻の外径と内部の着色液の色がそれぞれ異なる複数種のカプセル粒子からなることを特徴とする光学セル。
請求項１乃至５に記載の発明のいずれかにおいて、前記光変調媒体は液晶であることを特徴とする光学セル。