JPH02113223A - 液晶セル - Google Patents

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】 〔発明の背景〕 本発明は、特にスーパー捻れネマチック（ＳＴＮ　）型
や２色性、強誘電性、アナログ型の液晶セル、であって
、例えば温度変化などにより液晶の体積が大幅に変化し
た場合に、セルの能動表面に気泡が形成されることを避
けるように構成された気泡捕獲部（バブルトラップ）を
備えた液晶セルに関する。

〔従来の技術〕

液晶セルは一般に２個のガラス板の間に液晶フィルムを
介在させて構成されており、両ガラス板の対向する側が
電極で覆われている。これらのガラス板はそれらの周囲
に沿って延びるシールフレームにより互いに接合されて
いる。シールフレームは、その内部に液晶フィルムを封
入する密閉室を形成し、又、（５〜９μｍ）の間隙なら
びに適当な絶縁部を両ガラス板の間に形成している。

この形式のセルには、製造中及び使用中の両方において
、数多くの問題がある。

第１の問題は、セルに液晶を充填するときに生じる。充
填作業は、はこシや気泡などの一切の汚染物を回避する
状態で実施し危ければならない。

従来、セルを液晶に浸漬して充填が行われ、その場合、
セルは最初に、シールフレームに設けた開口の側から高
い真空状態にされる。ところが、この充填技術では、特
に大型のセルの場合、気泡が形成されてセルに可視的な
欠陥が生じる。更に、いくつかの液晶混合物は揮発性成
分を含んでおシ、それらが非常に低い圧力に晒された時
に蒸発するために、液晶セルの組成が変化する。従って
この形式の混合物の場合、充填作業中にそのような圧力
を使用することは不可能で、ｓｂ、使用すると気泡が形
成される。

この不具合を解消するために、ＪＰ　５９−１５６゜９
４７には、内側フレームを付加した概ね矩形の液晶デイ
スプレィセルが記載されておシ、その内側フレームはシ
ールフレームとトモニ、セルノ能動表面を形成する主室
の他に、ＩＪ室を形成している。

これらの２個の室は、充填用開口に対向する側に設けた
単一の通路開口によ）互いに連通している。

副室は受動表面を形成しておシ、能動表面から気泡を排
除するために、充填作業中に生じる気泡を捕獲するよう
に構成されている。

ところがこの解決策は不充分である。液晶をセル内へ充
填用開口から流入させる際、液晶は流れの法則のために
凹形の充填状態とカシ、その結果、液晶が通路開口に到
達すると、はぼ同時に、上述の開口の両側に位置する主
室の各角部に気体が残留し、それが、主室内で容易に移
動できる可視欠陥をセルの表面に生じさせる。更に、液
晶が副室に充満するまでの流路が長い大めに、この形式
のセルに充填するには長い時間がかかシ、このことも、
セルをこの方式で大量生産する場合の無視できない不具
合となっている。

別の問題が、セルのシールフレームに関して生じる。シ
ールフレームは２個のガラス板の間に間隙を形成するが
、欠陥のない能動表面を得るためには、一定の厚さにし
て２個のガラス板の間に正確ガ平行度を維持する必要が
ある。

これに関し、ガラス板間の間隙に約０．１μｍの狂いが
あると、裸眼で見えるような欠陥がセルの表面に生じる
。

この問題を解決するために、特に大型のセルの場合には
、特定の直径を有する複数の繊維又はボールからなるス
ペーサーが一般に使用され、２個のガラス板の組み立て
前にスペーサーが所定位置に置かれる。ところが、セル
を広い温度範囲（−４０℃〜＋８０℃）で使用すると、
液晶セルの膨張係数がセルのガラス板の膨張係数よシも
大きいので、セルが膨張又は収縮し、間隙の変化や気泡
形成が生じる。

これについての直接的な解決策としては、表面の単位面
積ａｂのスペーサーの数を変えればよく、それＫよシ、
セルの体積を液晶の体積変化に概ね適合させ、気泡を回
避するか、又は、減少させればよい。ところが、セルに
振動や外部圧力が加わった場合、２個のガラス板の間の
間隙が変化し、セルの表示品質が損なわれる。

ＪＰ　６１−１００，５８７に記載のセルでは、上述の
問題を解決することが試みられている。

こＯ解決策では、液晶セルに２個の隣接する障害物を充
填用開口の直前に配置した状態で設け、それらの障害物
により、セルの主室と連通ずる空間を形成している。セ
ルの充填作業中に気泡が緩やかに封入され、この気泡の
体積は、セルが非常に低温になった場合に変化し７て、
セルに封入された液晶の体積変化を補償するようになっ
ている。

ところが、気泡の捕獲を確実に行うことはできず、体積
が大幅に変化した場合、気泡が空間を離れてセルの主室
内へ移動する可能性が高い。その場合、気泡を制御する
ことは不可能である。

更に、ＪＰ　５４−１０７，７５２に記載された液晶セ
ルには、付加的に設けた矩形のフレームで気泡捕獲部が
形成されておシ、該フレームがシールフレームとともに
副室を形成し、主室がセルの能動表面により形成されて
いる。これらの２個の室は、内側フレームの直径方向に
対向する２個の角部に配置した２個の通路開口を介して
互いに連通している。この文献に記載されたセルは充填
用開口を備えておらず、従って、所定量の液晶をガラス
板上に滴下させて、該ガラス板上に他方のガラス板を配
置して密封することにより充填が行われる。

この充填方法でも、内側フレームの２個の対向する角部
は副室への通路開口を有しておらず、その角部に気泡が
生じる。更に、副室で気泡を捕獲しても、その気泡は副
室内を自由に移動するので、大幅々温度変化が生じた場
合には、副室から逃げる可能性がある。

〔発明の目的〕

従って本発明の主要な目的は、上記従来技術の不具合を
解決するために、光学的品質が広範囲の温度及び外部圧
力に対して一定のままでアシ、シかも、大幅な振動に晒
されるような構造に容易に使用できる液晶セルを提供す
ることに６る。そのよう彦構造の例としては、自動車の
バックミラーがある。

〔発明の要旨〕

従って本発明は、少なくとも１個の透明な前部板と、後
部板と、両板の間に介装されるシールフレームとを備え
、それらの組立体により液晶フィルムが封入される密閉
空間が形成され、上記液晶フィルムを所定の現象に晒し
た時にその１つの光学的特徴を変化させることができ、
上記空間が少なくとも１個の分離壁部により、能動表面
を形成する主室と、受動表面を形成してセルの全周にわ
九って延びる副室とに分割されておシ、上記副室に液晶
及び気体が部分的に満たされており、主室が副室に対し
て分離壁部に設けた複数の開口によυ連通している液晶
セルを対象としている。

本発明によると、副室は複数の区画室に分割されておシ
、各区画室が上記開口の少なくとも１つを介して主室と
連通している。

この様に複数の区画室を設け、各区画室を少なくとも１
個の通路開口により主室と連通させたことにより、気泡
は区画室の端部で永久的に捕獲され、そのために、それ
らの気泡の無秩序な運動が大幅に減少され、捕獲された
気泡が区画室から主室へ移動する危険性が排除される。

更に、主室に封入され九液晶の副室に対する移動進路長
さが大幅に減少され、液晶が循環し易くなる。これによ
り、セルの充填作業中、及び、液晶の体積が変化した時
の両方において、主室に気泡が形成されることを効果的
に回避できる。このことは、所要の付加的要素（電極や
鏡等）を付加することの６にの鍾のセルを自動車用バッ
クミラーに利用する場合に、特に重要である。

本発明の図示の実施例では、これらの区画室がほぼ均一
な体積を有している。

本発明のその他の特徴及び効果について、添付図面に示
す実施例により以下に説明する。

〔実施例〕

以下に本発明の液晶セルを、自動車用バックミラー及び
自動車のダツシュボード用インジケータに適用した場合
を例に取って詳細に説明する。

熱論本発明は、以下に記載又は提案する用途や実施例に
限定されるものではない。例えば、本発明のセル線、一
般的な方法でインジケータとして使用でき、又、電極を
設けない状態で、コレステリック型の液晶で温度計とし
て使用することもできる。

第１図〜第３図に全体を符号１で示す自動車用バックミ
ラーは、本発明の液晶セル２を備えている。−例として
、セルは形状が概ね矩形である。

セル２はフレーム３に取シ付けてあシ、フレーム３は接
着剤により、バックミラー１のハウジング４に固定され
ている。

特に第３図から明らかなように、セル２には、反射防止
処理が施された透明な前部板５と、後部板６とがシール
フレーム１で互いに接合された状態で公知の如く設けて
アシ、それにより形成された密封空間内に、ネマチック
液晶及び２色性染料からなる混合物８が封入されている
。

前部板５の内側表面には、例えばインジウム／錫酸化物
の混合物からなる透明電極９が全面にわたって延びる状
態で設けてアシ、又、配向層（図示せず）が設けである
。

又、後部板６には、その内側表面全体にわたって、対向
電極１０、及び、電極を構成できる反射層と、配向層（
図示せず）が設けである。

更に、セルには充填用開口１１ｍが設けである。

開口１１＆は、セル内に液晶を充填した後に、接着剤１
２（第２図）のシームにより閉鎖されている。

電気的制御ハウジング１３は、例えばバッテリーにより
給電されるようになっており、光電変換器１４に接続す
る入力部を備えている。このハウジングは、変換器で受
は取られた光の強度を表す制御信号を電極９及び対向電
極１０に接続する２個の出力部にそれぞれ送り、それＫ
よシ、セル２の吸収度を制御するようになっている。

図面では、上述の如く形成された組立体の正確な厚さは
表されておらず、説明のために、その厚さは大幅に誇張
されている。実際には、２個の電極の間の距離は５〜９
μｍである。

本発明によると、上記密封空間は主室１５と副室１６と
に分割されており、主室１５全体には液晶が満たされ、
副室１６には液晶が部分的に満たされるとともに、例え
ば窒素などの気体が複数の気泡１７の形態で満たされて
いる。主室１５はセルの能動表面、すなわち、使用者が
見るための表面を形成しておシ、その様な表面は、気泡
や色むらなどの可視的欠陥を完全に排除しておかねばな
らない。一方、副室は受動表面を形成しておシ、その様
な表面は、セルをベースに取シ付けた状態では、通常は
見えない。

副室１６は片側がシールフレーム７により囲まれ、他方
の側が内側フレーム１８を形成する分離壁部により囲ま
れている。内側フレーム１８は、シールフレームγから
僅かな距離を隔てて該フレムγの内周に沿って延びてい
る。この副室は溝？形成しておシ、その幅は気泡１１が
充填作業中に毛細管現象により捕獲されるように選択さ
れている。例えば、寸法が１５０Ｘ１００ｓｎのセルで
は、上記距離は約３ｆｌである。このようにして主室１
５の表面の境界は内側フレーム１Ｂの周縁により形成さ
れている。

こレニ関し、内側フレーム１８はシームフレーム１と同
時に製造することが、レイアウトの面から効果的であシ
、更に、この内側フレームがセルの剛性を高めるという
面から、特に大形のセルについては効果的である。

第１図及び第２図から明らかなように、副室１６は複数
の区画室１９に分割されておシ、各区画室１９は主室に
対して少なくとも１個の通路開口２０で連通して液晶の
循環を許容するようになっている。これらの通路開口は
セルの板５．６の間の間隙よシも寸法が実質的に大きく
、そのために、セルの充填作業中、種々の区画室１９へ
の流入が急速かつ均等に行われる。開口が小さすぎると
、流れが分断されることになる。

副室１６の区画室、ならびに、種々の通路開口２ａの位
置は、シールフレームγの幾何学的形状に応じて決定し
、充填作業中、少なくとも１個の気泡１１が各区画室１
９に捕獲されるようにすることが好ましい。

図示の実施例では、通路開口２０は区画室１９の中間部
分に開口しており、そのために、気泡１Ｔは各区画室の
最も奥の部分で捕獲され、又、形状が矩形であることを
考慮して内側フレーム１８の各角部にも開口が設けであ
る。熱論、通路開口２Ｇを区画室の一方の端部に設けた
場合、単一の気泡が充填作業中に区画室に生じることに
なる。

各区画室に封入される気体及び液晶の量は、液晶の最大
体積に変化が生じても、充分な謎の液晶が区画室にＩＡ
留して気泡をそこに捕獲したま”よとなるように設定し
である。

例えば寸法が１５０Ｘ１００龍で、許容温度変化範囲が
一４０℃〜＋８５℃であるセルの場合、区画室に封入さ
れる気泡の体積と液晶の体積との比は、セルの形状に応
じて、１／１００〜１／１０００の範囲で変えることが
できる。

更に第２図から明らかなように、本発明によると、充填
用開口１１ｂを備えた区画室２１は主室１５に対して充
填用開口の両側に配置された２個の通路開口２０ｍ、２
０ｂを介して連通しておシ、従って、充填作業中に液晶
８は２個の別々の点から同時に流入する。この形式の構
造では、特に、液晶充填工程の最後において上記区画室
に気泡２２を自動的に形成できるという利点がある。気
泡は、充填用開口を密封する接着剤１２のシームに対向
して配置されるので、接着剤が液晶セルを汚染するとい
う可能性を完全に排除できる。

次に第４図及び第５図を参照すると、それらの図には、
本発明によるセルの２つの異なる実施例が示されておシ
、又、上述の要素と同一の要素には同一の符号が付しで
ある。

第４図及び第５図に示すセル２は、例えば、自動車のダ
ツシュボードにはめ込むように設計されたＳＴＮ型のマ
トリックスデイスプレィセルでアリ、例えば、速度針を
形成している。

セル２は、液晶を全く含まない領域２３を中央部分に備
えている。この領域には中央孔が針２４を通すために設
けである。針２４はステッピングモータにより駆動され
、又、セルの裏側には、歯車機構が設けてあり、それら
Ｋより、液晶セルの適当な制御部により形成した目盛シ
に沿って針が移動し、例えば速度を表すようになってい
る。この形式の液晶セルはフランス特許出願ＦＲ−８８
−０２５９１に詳細に記載されている。

この実施例では、セルは別の副室２５を領域２３の周囲
に沿って備えている。この室２５は環状で、３個の区画
室２６に分割されておシ、各区画室２６が主室に対して
通路開口２Ｔを介して連通しているとともに、それぞれ
、部分的に液晶で満たされ、又、少なくとも１個の気泡
を含んでいる。これらの通路開口２１は区画室の中間部
分（第４図）又は区画室の端部（第５図）Ｋ設けること
ができる。

第４図の実施例から明らかなように、主室に連通する開
口２０は少なくともセルの各角部に設けてあシ、更に、
充填用開口ｔｔａは副室に直接的に開口している。シー
ルフレーム１と内側フレーム１８はこの開口点で接合さ
れている。但し、同一の温度範囲又は圧力範囲で使用す
る場合、副室に封入されている液晶の体積に対する気泡
の体積は、各実施例において概ね等しい。

本発明によると、セル（第２図）の充填作業が以下のよ
うに行われる。

液晶は充填孔に対向する側の区画室へ入シ、その各端部
に気泡を捕獲し、次に、液晶は２個の通路開口から主室
に入る。２個の開口は、そこから液晶が主室へ徐々に流
入する点状流入源を構成している。液晶流は２つの凹形
形状を形成し、両者は徐々に接合して単一の凹形形状と
なる。液晶よりも前に、主室に存在する気体は押しやら
れて、通路開口を経て副室の種々の区画室を満たし、そ
れにより気体は気泡の形態となって各区画室で捕獲され
る。

本発明による複数の通路開口は、特に、内側フレームの
各角部に位置する通路開口がこれらの臨界箇所での気泡
形成を防止する。従って、主室は液晶により完全に満た
され、その結果、欠陥のない能動表面が生じる。

更に、本発明によるセルは広い温度範囲にわたって使用
できる。温度が急激に低下した場合、液晶が収縮し、一
方、主室及び副室の体積は概ね変化しない。ところが、
主室が副室に対して複数の通路開口を介して連通してい
るので、主室に封入された液晶の体積変化を副室に封入
された液晶により補償することができ、その場合には、
副室に封入された気泡の体積が増加する。

多数の通路開口を設けることにより、副室に副室に封入
され九液晶が移動して体積変化を補償する場合の進路長
さが短くなっている。この結果、補償動作を高い信頼性
で速やかに行うことができ、主室での気泡形成を防止で
きる。

温度が上昇した場合、逆の現象が生じる。すなわち、液
晶が膨張し、その体積変化が、副室に封じ込められた気
泡の圧縮により補償される。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ、光反射率が調整可能な
自動車用バックミラーに適用された本発明の液晶セルの
下面の略図、第３図は第１図の厘−量線に沿う液晶セル
の断面図、第４図及び第５図は、それぞれ、自動車のダ
ツシュボード用のマトリックスデイスプレィに適用され
た本発明の液晶セルを上方から見た略図である。 ２・・・・液晶セル、５・・・―前部板、６・・・−後
部板、ｙ−・・・シールフレーム、８・・拳・液晶、１
５・・・・主室、１６・・・・副室、１１・・・・気泡
、１８−・・・内側フレーム、１９・・・・区画室、２
０・・・・通路開口。 ＦＩＧ、４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、少なくとも１個の透明な前部板と、後部板と、両板
   の間に介装されるシールフレームとを備え、それらの組
   立体により液晶フィルムが封入される密閉空間が形成さ
   れ、上記液晶フィルムを所定の現象に晒した時にその少
   なくとも１つの光学的特徴を変化させることができ、上
   記空間が少なくとも１個の分離壁部により、能動表面を
   形成する主室と、受動表面を形成してセルの全周にわた
   つて延びる副室とに分割されており、上記副室に液晶及
   び気体が部分的に満たされており、主室が副室に対して
   分離壁部に設けた複数の開口により連通している液晶セ
   ルであつて、副室が複数の区画室に分割されており、各
   区画室が上記開口の少なくとも１つを介して主室と連通
   していることを特徴とする液晶セル。