JPH01234826A

JPH01234826A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH01234826A
Application number: JP6302888A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Hioki; 日置　宣昭; Fumiyoshi Ono; 小野　文善
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1988-03-15
Filing date: 1988-03-15
Publication date: 1989-09-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、液晶表示素子に関するものであり、更に詳し
くは基板間および電極板間の間隔を均一にするために基
板周辺の封止材内または電極板間にスペーサー材料を用
いた液晶表示素子に関するものである。

従来の技術従来、液晶表示素子の１対の基板又は電極板の間隔を一
定にするため封止剤中又は電極板間の液晶中にアルミナ
粒子、ガラスピーズ、プラスチックビーズ等の粒子およ
びグラスファイバー等の繊維状物をスペーサーとして用
いたものがある。

発明が解決しようとする課題一般に液晶表示素子は、対向する電極間に液晶を充填し
、上記電極に電圧を与えた時に液晶に生ずる光学的変化
を利用して表示を行なうものである。この光学的変化の
時間応答性は、上記対向電極の間隔に大きく存在する。

この間隔が正確に保持されないと、液晶の応答時間にバ
ラツキが生じ、表示特性を大幅に低下させて、コントラ
ストむら、色むら等を生じる。

また表示素子の表示面積が大きい場合には外力により、
透明電極が付いた基板間の間隔が容易に変化し、前記液
晶層の厚みが変わって、その変化がニュートンリングな
ど表示素子として不都合な光学的変化として表われるの
で、液晶の動作面の大きいこの様な液晶表示素子は液晶
の動作面内に透明電極の間隔を一定に保持する例えばグ
ラスファイバーをフリットガラス等の接着剤で固めたス
ペーサーを配設しなければならない。

しかし、このスペーサーは液晶としては動作しないので
表示素子としては目ざわりなものとなりがちである。多
くの場合、スペーサーとして使用されるグラスファイバ
ーの径方向の寸法精度は極めて高いが、長さ方向の寸法
については幅が大きく、一般に粉砕、分級操作により長
さ方向を制御したため工業的に生産するためには限界が
あり、長さには幅が出来る。長さ方向に幅があり、直径
と同一でないことは、表示素子内にスペーサーとして、
グラスファイバーを使用した場合、種々の面で光学的支
障を来たす。

スペーサーとして理想的なグラスファイバーの条件とし
ては、直径と長さが同一寸法にして、しかも、それぞれ
の寸法精度が高いことであるが、径の寸法精度はともか
くとして、長さが直径と同一寸法である点および長さの
寸法精度は問題かあり、上記の様な理想的なグラスファ
イバーの製品は、造られていないのが現状である。また
、グラスファイバーをスペーサーとして用いた場合、グ
ラスファイバーの両端のエツジ部によって、スペーサー
の移動によって液晶の配向膜に傷を形成させる問題点も
あった。

スペーサーとして用いられているグラスファイバー以外
の無機材料であるアルミナ粒子、ガラスピーズ等は分級
操作により粒子径を揃えているため、粒度分布として粒
度幅が大きく、液晶用スペーサーとしては粒子径や形状
が不揃えとなっていて、寸法精度を保つのは極めて困難
である。

また、プラスチックビーズを有機材料球状スペーサーと
して用いた場合、粒子は揃っているが、例えばシール部
分に囲まれた側基板間（例えば表示部）には側基板によ
り押圧され、弾性変型し、圧力分布が不均一の場合、基
板および電極板間距離の寸法精度を保つことは難かしく
、種々の面で光学的支障を来たす、そのためグラスファ
イバーと併用してスペーサーとして使用したりしている
。

また、プラスチックビーズは、化学的な経時的安定性に
対して問題がある。

課題を解決するための手段本発明者は、上記した従来法における課題、特に液晶の
基板および電極板間距離の寸法精度を高めるとともに種
々の面で光学的支障を軽減する目的で、ゾルゲル法で製
造した高純度球状シリカをスペーサーとして使用した液
晶表示素子を提供するものである。

ゾルゲル法で製造した高純度球状シリカとは、日本化学
会誌Ｎｏ、９　（１９８１）　、　１５０３頁以降に示
されている如（、有機溶剤中でアルキルシリケートに水
を加え、その際、触媒としてアンモニア水、アンモニウ
ム塩、有機アミン類等を添加し加水分解し、ゾル状態を
経て製造されるガラス様ゲル体である高純度球状シリカ
をいう。この様にゾルゲル法で造られた高純度球状シリ
カは、粒子径が揃っているのが特長で、粒子径の変動係
数は２０％以下で、いわゆる単分散性の良い球状シリカ
である。このため、ゾルゲル法で製造された高純度球状
シリカは液晶表示素子内に使用されるスペーサーとして
、最も優れた材料であることを見出した。この様にゾル
ゲル法で製造される高純度球状シリカは、真球で、その
平均粒径の範囲は、０．０１〜１２即で、この範囲内で
０．１μｓ刻みで造れ、それぞれの粒子径の変動係数は
、２０％以下で、単分散性の優れた高純度球状シリカで
ある。

加水分解後のゲル体の高純度球状シリカを分離。

乾燥し、スペーサーとして供してもよいし、シリカ表面
の水または、水酸基を軽減するために、５００℃以上で
加熱処理したものをスペーサーとして使用してもよい。

また、スペーサーの使用状況により有機シラン系等の表
面処理を施してスペーサーとして使用してもよい。上記
の様に製造された高純度球状シリカの他に透明度を増加
するためとか、液晶との兼合いで屈折率を調整する目的
で、アルキルシリケートのほかに、加水分解可能な有機
金属化合物を原料として加えてゾルゲル法により球状粒
子化して製造した球状粒子をスペーサーとして使用して
もよい。

液晶デイスプレィ（以下ＬＣＤと略す）にはＴ　Ｎ　（
ｔｗｉｓｔ　ｎｅｍａｔｉｃ）形表示方式、ＳＴＮ（ｓ
ｕｐｅｒ−ｔｗｉｓｔ　ｎｃｍａｔｉｃ）形表示方式お
よび強誘電性（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）表示方式
があり、ＴＮ形およびＳＴＮ形表示方式のＬＣＤの場合
には、粒子径約１２〜４即で、粒子径の変動係数が２０
％以下の高純度球状シリカが使われ、強誘電性ＬＣＤに
は、粒子径約４〜１μｓで、粒子径の変動係数が２０％
以下のものが使用される。

また上記のそれぞれのＬＣＤの表示素子に対しスペーサ
ーを使用する場合、液晶表示面内にも使用されるし液晶
基板周辺のみのシール材中にも使用される。スペーサー
としての高純度球状シリカの使用量、また、周辺のみシ
ールする接着剤中の高純度球状シリカの混合比率は、上
下基板に加える圧力によっても異なるし、高純度球状シ
リカの機械的強度および接着剤の粘性と弾性による反発
力等をパラメーターにして決められる重要な項目である
。すなわち、球状シリカの量が、余り少ないとスペーサ
ーと基板との接触部が少なく、基板に不均一な力が加わ
り変形が生じ易くなると共に、球状シリカに加わる圧力
が増し、機械的損傷を受けることにより基板および電極
板間隔が不均一になり易い。

一方、球状シリカの量を増してゆくと、球状シリカが重
なり合う確率が大きくなると共に、光学的支障が増加す
る。

液晶表示面内に使用する場合、通常スペーサー〇の散布密度は１ｃＩｉＩ当たり　１００〜８００個程度
が良く、＾周辺シールの接着剤中に使用する場合は、Ｏ０旧〜３０
νｔ０％の球状シリカを混合するのが普通である。

作　　用（１）スペーサーとして現在主に使用されているグラス
ファイバーは、径の寸法精度が高いが、径よりは長い繊
維状であるためスペーサーとしては、それを配置固定す
る点で取扱いが難かしいが、単分散性高純度球状シリカ
を接着剤等に混入することによりその取扱いが容易とな
り、スペーサーとして均一に分散された状態に配置され
品くなり、液晶表示素子の組立能率は極めて高くなる。

（２）単分散性高純度球状シリカの一部が重なり合って
配置されても、側基板を重ね合わせて所定の圧力を加え
ると形状が球状のため、それらが滑ってずれるため、グ
ラスファイバーの場合の様に重なったままスペーサーと
して働くことはないし、方向を整然と揃える必要がない
。

（３）　　形状が球状であるため、グラスファイバーの
場合の様に両端のエツジ部分で液晶の配向膜に傷が生じ
難い。

（４）液晶の動作面が大きい液晶表示素子の場合、液晶
の動作面内に高純度球状シリカを使用しても真球に近い
ため、グラスファイバーに比べて、表示素子として目ざ
わりになる割合が少ないスペーサーとして作用する。

（５）単分散性が優れた高純度球状シリカのため基板間
間隔および電極間間隔が高精度で均一、かつ一定に出来
るとともに、高純度のため液晶への溶出成分もなく、化
学的に安定で寿命が長いスペーサーとなる。

実施例以下、本発明による液晶表示素子を図面を用いて詳細に
説明する。

実施例　１第１図は基板の周辺を高純度球状シリカを混合した接着
剤でシールした場合の液晶表示素子の一例を示す要部展
開斜視図であり、２ｒｉの基板１ａ及び１ｂが対向配置
されている。この基板間には所定の寸法の間隔を設ける
ために前記側基板１ａ及び１ｂの周辺付近に沿って高純
度球状シリカのスペーサー２を配置積層するとともに、
内部に液晶を注入した後、周囲を気密封する（図示はし
ていない）。なお、基板１ａの内面には所望のパターン
が得られる様に文字形状等の透明電極を設けており、ま
たこの透明電極と対向するｆｆｉｔｌｍをもう一方の基
板１ｂの内面に設けている（画電極はいずれも図示され
ていない）。

第２図は、本発明の実施例１により作られた液晶表示素
子の一実施例を示す要部拡大図であり、第１図と同一部
分は同一符号を用いている。同図において３は基板１ａ
の周辺部に沿って塗布された接着剤などのシール材であ
り、２はシール材３中に混入された高純度球状シリカで
ある。

また、第３図は本発明の実施例１による液晶表示素子の
一例を示す要部断面図である。高純度球状シリカと接着
剤との混合比は、前述の様に接着剤の材質により異なり
、低融点ガラスを接着剤として用いた場合には、０．０
１〜１０　ｗｔ、％の球状シリカを混入し、０．０５〜
１０ｋｇ／ｃ−の圧力を加えた時、またエポキシ系、ア
クリル系の様な熱硬化性のものを接着剤として用いた場
合には０．０１〜３０　ｗｔ、９６の球状シリカを混入
し、０．０１〜１０）ｃｇ／ｃ−の圧力を加えた時にス
ペーサーの径と同等の均一な基板間間隔を歩留よく作る
ことが出来る。

実施例　２第４図は、液晶中に高純度球状シリカを入れた本発明に
於ける液晶表示素子の平面図であり、第５図は第４図の
断面図である。

高純度球状シリカ２を０，０５〜５％をエチルアルコー
ルなどの低沸点有機溶剤１００ｍ１に加え、超音波を利
用して十分に分散させた懸Ｒｉ＆を一対の透明電極７ａ
および７ｂ付きの一方の基板４ｂの電極７ｂ側の全面に
噴霧した後、乾燥させて有機溶剤を完全に飛散させる様
にする。

また球状シリカのスペーサー２を電極表面に設ける配向
制御膜、絶縁膜または保護膜等の溶剤に混入させて上記
膜とともに塗布させても良い。

他方の基Ｅ４ａには、エポキシ系シール材５をスクリー
ン印刷し、両者の基板４ａおよび４ｂを重ね合わせて、
シール材５を適度の温度、約１２０〜１５０℃で加熱焼
成するとともに、１ｋｇ／ｃ＋＃程度の圧力で加圧する
。この様にして得られた液晶表示基板の間隙内に、前記
基板４ａにシール材５を一部を切欠いて形成させている
注入孔５ａより液晶６を注入し封止することにより作成
した液晶表示素子において、基板間間隔はほぼ均一にな
る。

発明の効果本発明によれば、粒径の変動が少なくかつ真球に近いゾ
ルゲル法で製造した高純度球状シリカをスペーサーとし
て用いることにより、対向する基板間間隔および電極間
間隔が均一かつ一定にするため、表示特性が安定した液
晶表示素子が得られる。また、組立能率が極めて高くな
るなどの種々の優れた効果を奏す。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の場合の液晶表示素子の一例を示す要
部展開斜視図。第２図は、第１図の要部拡大図。第３図
は第１図の要部断面図である。また第４図は実施例２の場合の液晶表示素子の平面図、
第５図は第４図の断面図である。ｌａ、４ａ・・・上基板、　　ｌｂ、４ｂ・・・上基板
、２・・・高純度球状シリカ、３．５・・・シール材（接着剤等）、６・・・液　晶、　　　　　　７ａ・・・上電極、７ｂ
・・・下電極。

Claims

【特許請求の範囲】

ゾルゲル法で製造した高純度球状シリカをスペーサーと
して用いた液晶表示素子。