JPH03293327A - 液晶表示装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は液晶表示装置に関し、特に液晶表示装置の液晶
セルのスペーサに関する。

（従来の技術） 近年、液晶表示装置は、時計、電卓などの小形の表示部
を持つものだけではなく、ワードプロセッサ、パーソナ
ルコンピュータ、テレビなどの大形の表示部を持つ機器
の表示装置として利用されている。

一般に、液晶表示装置は配向層を形成した２枚の電極基
板を、基板間隔を規制するスペーサを介して重ね合せ、
周辺を封止して液晶セルを構成し、その電極基板の間隔
に液晶材料を挾持した構造をとっている。この場合、大
形の液晶表示装置においては、表示面全体に亘って液晶
の均一かつ安定な配向を得ることが重要である。

しかしながら、このような大形の液晶表示装置では、表
示面全体に亘って液晶の均一かつ安定な配向を得ること
が困難であった。すなわち、特に大形の液晶表示装置で
は、大きな表示領域全体に亘って均一な基板間隔にする
ため、表示領域に高密度にスペーサ粒子が散布されてい
る。このような場合、スペーサ表面で液晶分子の配向が
乱され、表示品位を著しく低下させることがある。

例えば液晶分子を一対の電極基板の間で１８００以上の
角度板じったいわゆるスーパツイスト（ＳＴ）形液晶表
示装置では、液晶を液晶セルに注入した後、正常な配向
の他に種々の配向不良、例えばツイスト角またはツイス
ト方向の異なる配向状態（以下リバースツイスト配向不
良領域という）が現れることがある。この配向不良領域
を消すために、通常液晶表示装置を液晶が等方相になる
まで一旦加熱し、冷ますことが行われる。

しかし、この方法によってもリバースツイスト配向不良
領域が消えない場合がある。これらの２つの配向状態の
境界はディスクリネーション線と呼ばれる欠陥線となる
。このディスクリネーション線はリバースツイスト配向
不良領域が減少するにつれて移動する。

スペーサは、このディスクリネーションの移動を阻害し
、延いてはリバースツイスト配向不良領域の消滅を妨げ
る。このため、配向不良領域が残り、表示品位を著しく
損なう。また点灯表示を継続して行うと点灯画素にある
スペーサから液晶分子の傾斜方向が異なる状態（以下リ
バースチルト配向不良領域という）が発生することがあ
るが、これもまた表示品位を著しく低下させる。

このような問題はＳＴ形液晶表示装置において顕著であ
るが、９０″捩じれのツイストネマチック（ＴＮ）Ｃ液
形表示装置やＥＣＢＣ液形表示装置の他、種々の液晶表
示装置においても同様に発生する。

上記の問題点は、配向不良領域ではスペーサが核となっ
ていることが多いので、散布するスペーサ数を少なくす
ることにより軽減できる。しかし、スペーサ数を少なく
すると、電極基板間隔を大面積に亘って均一に保つこと
ができなくなるという問題を招く。

一方、上記リバース配向不良の発生度合いはスペーサの
表面の性質により異なることを、発明者らは多くの実験
により見出した。すなわち、スペーサの表面が液晶に対
して垂直配向をさせる（いわゆる垂直配向表面）とき、
このリバース配向不良の発生が抑制できる。ある表面が
液晶を垂直配向をさせるかどうかは、その表面の表面張
力によって決まり、用いる液晶によっても異なるが、般
に、表面張力がほぼ３０ｄｙｎ／Ｃｍ以下の低エネルギ
ー表面のとき、垂直配向となる。

しかしながら、このような低エネルギー表面のスペーサ
を使用した場合、実用的に大きな問題を生じる。すなわ
ち、低エネルギー表面のスペーサは基板に対する付着力
が弱く、基板上にスペーサを散布してから液晶パネルを
組み立てる間にスペーサが移動、散逸しやすく所定の散
布密度に均一に散布された状態で液晶パネルを組み立て
ることが出来ず、このため、液晶パネルの基板間距離（
セル厚）が均一にならない。このことは、液晶表示装置
のコントラストむら、表示色むらの原因となり、実用上
大きな問題となる。

一方・、スペーサ移動の防止、基板間を接着性スペーサ
により接着固定することによりセル厚むらを防止するこ
とを目的に、接着剤でスペーサを被覆する試み（特開昭
５２−２９７５４、特開昭５８−１０２９２２、特開昭
５９−２１８４２５、特開昭８３−９４２２４）がある
。これらは、すべてスペーサ全体をなんらかの樹脂で被
覆したものであり、この場合、リバース配向不良が問題
となり、実用的ではながった。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、通常のスペーサを使用した場合はリバ
ース配向不良が発生する。また低エネルギー表面のスペ
ーサを使用した場合はリバース配向不良発生は抑制でき
るが基板に対する付着力が弱く、スペーサが移動、散逸
するため基板間距離（セル厚）が均一にならなかった。

さらに接着剤でスペーサ全体を被覆する方法は、リバー
ス配向不良が生じた。

本発明は上記課題を解決するために創案されたものであ
り、配向が良好で均一なセル厚である液晶表示装置を提
供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の液晶表示装置では、対向する一対の電極基板間
に、液晶組成物と表面張力がほぼ３０ｄｙｎ／ｃｍ以下
のスペーサとを挾持した液晶表示装置において、前記ス
ペーサの表面の一部に付着性物質が着設されていること
を特徴としている。

（作　用） 本発明の液晶表示装置では、低表面張力のスペーサの表
面の一部に付着性物質が着設されている。

このため、リバース配向不良は表面張力の小さい表面に
より抑制され、付着力はスペーサを部分的に覆っている
付着性物質により得られる。

表面張力は３０ｄｙｎ／ｃｓ以下の場合にリバース配向
不良を抑制する効果を生ずる この時、スペーサ表面における低エネルギー表面（表面
張力の小さい表面）と付着性物質の表面との面積の割合
が実用上重要である。すなわち、スペーサの基板への付
着力が実用上問題ない程度に付着性物質の割合はなるべ
く小さくし、スペーサの液晶と接する表面はなるべく低
エネルギー表面を多く露出させ、リバース発生を抑制す
る事が重要である。

基板に対する付着力は、静電気力によるものであっても
良いし、粘着性によるものであっても良い。また接着性
によるものであっても良い。

また、スペーサとしては、有機物、無機物いずれでも良
く、たとえばポリスチレン、ジビニルベンゼン、シリカ
、アルミナなど、あるいは、それらを表面処理したもの
が使用できる。このときの表面処理としては、表面張力
がなるべく小さくなるように、例えば、長鎖アルキルシ
ランカップリング剤や、弗素系カップリング剤、−塩基
性クロム錯体、弗化水素などの処理剤などが良く、これ
らで表面処理したスペーサを使用することができる。い
うまでもなく、スペーサ自体の材質として、表面エネル
ギーの小さいもの、例えば弗素系樹脂などを用いても良
い。

一方、基板に対する付着力を向上させる付着性物質とし
ては、ジビニルベンゼン系、ベンゾグアナミン系、ポリ
オレフィン系、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート
）系、エポキシ系など、熱可塑性や熱硬化性の多種の樹
脂が使用できるが、液晶に対して悪影響を与ええない安
定な樹脂が選ばれる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

実施例−１ 第１図は本発明をスーパーツイスト形液晶表示装置に適
用した場合の一実施例である液晶セルの断面図を示して
いる。

同図においてｌａ、ｌｂは相対向するように配置された
ガラス基板である。これらガラス基板の表面にはＩＴＯ
からなる透明電極２ａ、２ｂがそれぞれ設けられている
。そして透明電極２ａ１２ｂの表面はラビングされたポ
リイミドからなる配向膜３ａ、３ｂが設けられている。

これら配向膜３ａ、３ｂのラビング方向は液晶のツイス
ト角が２４０°となるようになされている。さらにガラ
ス基板１ａ、１ｂの外側表面にはそれぞれ偏光板４ａ　
％　４　ｂが設けられている。

配向膜３ａ、３ｂ間には正の誘電異方性を有する液晶組
成物５としてＺＬＩ−２２９３（Ｅ　、　メルク社製）
が注入されている。さらに配向膜３ａ、３ｂ間には複数
の粒子状のスペーサ６が固定されている。

そして液晶組成物周辺はエポキシ接着剤７によりシール
されている。

スペーサ６としては球径６．５μｍの球状のシリカを一
塩基性りロム錯体ＰＣ−８０５（住友スリーエム社製）
で処理して低張力表面８を形成し、さらにこの低張力表
面８上に部分的にポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭ
Ａ）９を斑状に付着させたものを用いた。この時、ＰＭ
ＭＡの付着している面積は、スペーサの全表面積のほぼ
３０％とし、ＰＣ−８０５表面が残りの７０％露出する
ようにした。

このようなスペーサは、あらかじめｒ’Ｃ−８０５で表
面処理した球径６．５μｍのシリカ球と球径０．１μｍ
のＰＭＭＡ球とをメカノフュージョンシステムを用いて
複合化することによって作製することができる。これは
シリカ球とＰＭＭＡ球との混合中に、両者の間に生じる
メカノケミカル効果により、ＰＭＭＡ球がシリカ球の周
囲に付着するものと考えられる。

この時の作製条件、例えば、撹拌時間などにより、ＰＭ
ＭＡ球の付着量が制御でき、ＰＣ−８０５表面とＰＭＭ
Ａ表面の割合が制御できる。

このようにして作製したスペーサをフロンに混合し、こ
のスペーサ混合液を噴霧装置で霧化し、フロンを蒸発さ
せ、スペーサのみを基板上に落下させる方法を用、いて
散布する。この後、基板全体を１６０℃５分加熱し、そ
の後セルの組立てを行った。この加熱により、ＰＭＭＡ
が溶融し、基板と接着することにより、かなり強いエア
ブロ−を基板に吹き付けても、また、基板に振動を与え
てもスペーサは、移動したり、飛散したりすることがな
かった。

なお、板状のシリカをＰＣ−８０５で処理し、通常の方
法により、表面張力を測定したところ、２１ｄｙｎ／ｃ
ｍであった。また、このＰＣ−８０５で処理した板状の
シリカを用いて液晶セルを作製したところ、垂直配向を
示した。

このようにして作製した液晶表示装置は、ツイストリバ
ース、チルトリバースなど無く、また、セル厚も非常に
均一であり、セル全面にわたって高コントラストでむら
の無い表示が得られた。

実施例−２ 実施例−１におけるＰＭＭＡの代りにジビニルベンゼン
を用い、その他は実施例−１と同様にした。

但し、スペーサ散布後に基板の加熱を行わなくてもセル
の組立中にスペーサが移動、飛散することが無く、十分
な付着強度が得られた。

このようにして作製した液晶表示装置はツイストリバー
ス、チルトリバースなど無く、またセル厚も非常に均一
であり、セル全面に亘って高コントラストでむらの無い
表示が得られた。

実施例−３ スペーサとしてシリカ球を弗酸処理することによりシリ
カスペーサの表面を弗素で覆い、さらにその周囲に、第
１図に示す様に部分的にポリメチルメタアクリレート（
ＰＭＭＡ）を付着させたものを実施例−１と同様の手法
により作製した。

なおシリカ球の弗酸処理はつぎのように行なった。まず
シリカ球をメタノール中に分散してスラリー化（２０ｖ
ｔ％）した。このスラリー中に攪拌しなから弗化水素メ
タノール溶液（０，５Ｍ／Ｊ２）をシリカ球に対して１
０モル％になるように満々加え、１２時間攪拌を行なっ
た。その後、シリカ球をデカンテーションし、メタノー
ルで洗浄し、２５０℃で５時間の加熱処理を行なった。

またＰＭＭＡの付着している面積は、スペーサの全表面
積のほぼ３５％とし、弗素表面が残りの６５％露出する
ようにした。

このスペーサを用いて実施例−１と同様に液晶表示装置
を作製した。

なお、板状のシリカを弗酸処理し、通常の方法により、
表面張力を測定したところ、１９ｄｙｎ／ｃ■であった
。また、この弗酸で処理した板状のシリカを用いて液晶
セルを作製したところ、垂直配向を示した。

このようにして作製した液晶表示装置は、ツイストリバ
ース、チルトリバースなど無く、またセル厚も非常に均
一であり、セル全面にわたって高コントラストでむらの
無い表示が得られた。

比較例 一方、スペーサとして、球状のシリカをＰＣ−Ｊ１０５
で処理しただけのものを用いて、セルの組み立てを行っ
た。この場合、１６０℃５分間の基板加熱を行わなかっ
たが、それ以外の条件は実施例−１と同じ条件とした。

この場合、スペーサの基板への付着力は弱く、エアブロ
−を基板に吹き付けたり、また、組み立て時の基板の振
動により、スペーサが移動、飛散し、スペーサのセル内
での密度むらが発生した。

このためセル厚が不均一となりコントラストの低下やむ
らが現われ、実用上問題となった。

またスペーサとして球状のシリカの周囲全体にＰＭＭＡ
を付着させたものを用いて、散布後、基板全体を１６０
℃５分間加熱し、実施例−１と同じ条件により、セルを
作製した。この場合、スペーサは基板と接着し、かなり
強いエアブロ−を基板に吹き付けても、また基板に振動
を与えてもスペーサは移動したり、飛散したりすること
がなく、セル厚も非常に均一であった。

しかしながらツイストリバース、チルトリバースなどが
発生して実用上問題となった。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の液晶表示装置によれば、
リバース配向不良を発生させることが無く、またスペー
サが固定することにより均一なセル厚となり、以て高い
表示品位を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示装置の構成を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 対向する一対の電極基板間に、液晶組成物と表面張力が
   ほぼ３０ｄｙｎ／ｃｍ以下のスペーサとを挾持した液晶
   表示装置において、 前記スペーサの表面の一部に付着性物質が着設されてい
   ることを特徴とする液晶表示装置。