JPH04118630A - 液晶表示パネル - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は、新規な液晶表示パネルに関する。詳しくは、
剛性スペーサー粒子を使用した液晶表示パネルであって
、低温におけるスペーサー粒子周囲からの泡の発生、所
謂「低温発泡」を効果的に防止した液晶表示パネルに関
する。

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般に
、液晶表示パネルは、２枚の電極基板をスペーサー粒子
を介して積層し、該電極基板によって形成される空間に
液晶を封入して構成される。 二二で電極基板はいずれも対面する側の面上に電極層及
び該電極層の上に更に配向膜を備えている。 近年、かかる液晶表示パネルが、ワードプロセッサ、パ
ーソナルコンピュータ等のデイスプレィとして使用され
るようになり、高精度の表示が要求されるようになって
き九　かかる要求に対して、スペーサー粒子としてシリ
カ粒子等の剛性体よりなる粒子を使用する試みがなされ
ている。即ち、剛性スペーサー粒子を使用することによ
り、電極基板間に安定して一定の厚みを確保することが
可能となるため、液晶の画像表示のムラを抑えることが
できると共に、特に表面にフッ素化処理を施した無機ス
ペーサー粒子を使用した場合には、液晶の配向不良をも
防止し蘇　良好な液晶表示を行うことが可能となる。 ところが、上記剛性スペーサー粒子を使用した液晶表示
パネルは、−２０℃程度の低温に冷却された場合、該ス
ペーサー粒子表面近くに真空泡を発生し、該真空泡が集
合して大きな真空泡となるという現象を生じる（以下、
この現象を［低温発泡」という）。その結果、該真空泡
が液晶の配向不良等を起こし、画像の表示品位を著しく
低下させるという問題を生ずる。 従来、この低温発泡を防止するため、■液晶表示パネル
を構成する電極基板をたわみ易い材質としたり、■スペ
ーサー粒子に接触して積層された２枚の電極基板によっ
て形成される空間にガスを充填した間隙をもたせて液晶
を封入する等の手段が提案されている。 しかしながら、これらの手段は、低温発泡の防止効果は
ある程度あるものの、■の手段においては、低温時に電
極基板がたわむことによって、液晶の配向膜れが生じる
という重大な問題を新たに生じ、また、■の手段におい
ては、電極基板間に形成される液晶層と空隙との屈折率
の差により液晶の表示が不鮮明となるという新たな問題
を生じる。

【課題を解決するための手段】

本発明者らは、剛性スペーサー粒子を使用した液晶表示
パネルにおいて、該パネルの表示性能に影響を及ぼすこ
となく、低温発泡を防止すべく研究を重ねた結果、該ス
ペーサー粒子を電極基板間に固定し、且つ液晶が封入さ
れた空間部において該電極基板とスペーサー粒子との間
に該スペーサー粒子の径の１０〜２０％に相当する収縮
を吸収する収縮吸収層を確保することによってかかる課
題を解決しうろことを究明し、本発明を提案するに至っ
九 本発明は、 （ａ）２枚の対面する電極基板、ここで該電極基板はい
ずれも対面する側の面上 に電極層及び該電極層の上に更に配向 膜を備えている、 （ｂ）２枚の電極基板の間に存在する多数のスペーサー
粒子、 および （ｃ）２枚の電極基板間の空間に封入された液晶 からなる液晶表示パネルであって、該多数のスペーサー
粒子は剛性体よりなり、２枚の該電極基板の間に固定さ
れており、且つ該電極基板とスペーサー粒子との間に、
該スペーサー粒子の径の１０〜２０％に相当する、該電
極基板に直角方向の収縮を吸収し得る収縮吸収層を有す
ることを特徴とする液晶表示パネルである。。 本発明において、電極基板の構造としては公知の構造が
特に制限なく採用される。一般には、透明の電極基板の
表面に電極層を形成し、更に該電極層の表面に配向膜を
形成した構造が採用される。 上記透明基板としては、例えばガラス基板、プラスチッ
ク基板等の公知の透明な絶縁性基板が有利に使用される
。特に、本発明においては、ヤング率４，０００〜８，
０００Ｋｇ／ｍｍ２　およびポアソン比０．２〜０．３
の絶縁性基板が好適に使用される。電極層も特に制限さ
れない。普通の例では、一対の電極基板について、一方
の基板の電極層として信号線配線パターンが、他方の基
板の電極層として走査線配線パターンがそれぞれ形成さ
れている。電極層の材質としては、透明で且つ導電性を
有するものであれζｆ１　　公知のものが何ら制限な＜
採用サレル。例えば、Ｉ　Ｔ　Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉ
ｎ　０ｘｉｄｅ）、ＳｎＯ２，Ｉｎ、Ｏ，等の材質が挙
げられる。 更に、上記電極層の表面に形成する配向層としても公知
のものが何ら制限なく使用される。例えば、ポリイミド
樹脂等の耐熱性樹脂よりなる薄膜の表面をラビング布に
より配向させたものが使用される。 本発明において、スペーサー粒子としては、剛性体の粒
子であればその素材は特に制限されない。 代表的なものを例示すれば、シリカ粒子、ガラス粒子等
の無機スペーサー粒子が好適に使用される。 特に、上記無機スペーサー粒子はフッ化水素でその表面
を処理することにより、液晶の配向不良を効果的に防止
することができる。上記フッ化水素による処理は、無機
スペーサー粒子の表面をフッ素と反応させることにより
、その表面をフッ素化する。以下、かかる無機スペーサ
ー粒子をＦ処理粒子という。Ｆ処理粒子の製造方法は、
特に制限されない力（代表的な製造方法を例示すれ？？
、　　無機スペーサー粒子をメタノール等の有機極性溶
媒に分散させてスラリー化し、これをフッ化水素を有機
極性溶媒に溶解した溶液と混合して反応させた後、洗浄
、乾燥を行う方法が挙げられる。上記反応時間は、フッ
化水素の濃度、その他反応条件により異なるが、一般に
３０分〜２０時間である。 また、洗浄は、有機極性溶媒で行えばよい。更に、乾燥
は５０〜２５０℃で３０分〜５時間行い、有機極性溶媒
を充分に除去することが好ましい。 また、前記スペーサー粒子は、その表面を表面張力が３
０　ｄｙｎ／　ｃｍ以下の樹脂により被覆して使用する
こともできる。上記樹脂としては、例え！？。 ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ樹脂）、４フツ化
エチレン樹脂等のフッ素系樹脂などの樹脂が好適に使用
される。 本発明において、上記スペーサー粒子は２枚の電極基板
間に固定される。即ち、かかる固定によって、後記する
ように空間部の厚み（電極基板間隙）に対して剛性スペ
ーサー粒子径を一定範囲の割合で小さくすれζｆ１　　
スペーサー粒子が液晶中を移動して粒子分布の偏りを生
じるようなこともなく、得られる液晶表示パネルの画像
品質の低下を防止することができる。 上記電極基板の配向膜表面へのスペーサー粒子の固定は
、液晶中で該スペーサー粒子が移動しない程度に行なわ
れる。またスペーサー粒子と電極基板間に圧縮変形可能
な収縮吸収層が形成される。 代表的な態様を例示すれば、 ■剛性スペーサー粒子を一方の電極基板の配向膜表面に
固定し、他方の電極基板との間に液晶よりなる収縮吸収
層を形成する態様、 ■剛性スペーサー粒子を弾性体を介して２枚の電極基板
によって挟持し、該弾性体によって収縮吸収層を形成す
る態様 ■■及び■を組合せて剛性スペーサー粒子を固定すると
共に収縮吸収層を形成する態様、等が挙げられる。 上記■の態様において、剛性スペーサー粒子を一方の電
極基板の配向層に固定する方法は特に限定されないが、
代表的な方法として、下記の方法が例示される。即ち、
スペーサー粒子の表面に低融点の熱可塑性樹脂を付着さ
せ、該スペーサー粒子を公知の方法により電極基板表面
に散布した後、加熱して低融点の熱可塑性樹脂を溶融流
下させ、それにより、スペーサー粒子下部と配向膜表面
とを該低融点樹脂により接着する方法が好適である。 上記低融点樹脂としては、電極基板が悪影響を受けない
程度の融点好ましくは１００℃以下の融点を有し、且つ
配向膜及びスペーサー粒子との接着性の良好な熱可塑性
樹脂が好適に使用される。 第１図には■の態様により剛性スペーサー粒子を固定し
た液晶表示パネルの断面図が示されている。第１図に示
すよう＆へ　かかる態様の液晶表示パネルは、透明絶縁
基板表面に電極層２Ａ、２Ｂ。 及び配向膜３Ａ、３Ｂを順次積層した電極基板ＩＡ、Ｉ
Ｂを配向膜が対面するように設けられている。スペーサ
ー粒子４は一方の電極基板ＩＢの配向膜３Ｂの表面に低
融点の熱可塑性樹脂によって接着されている。この場合
、圧縮変形可能な収縮吸収層７は厚さｔの液晶６によっ
て形成されている。な３５は液晶を封止するためのシー
ル材を示している。 また、上記■の態様において、弾性体としては、液晶に
対して安定なもので好ましくはＴｇが一２０℃より低い
もの、より好ましくは一３０℃より低いものであり、且
つ液晶の収縮によってもたらされる縦方向の圧力によっ
て収縮可能なものであれば特に制限されない。更に好適
なものは、表面張力力（３０ｄｙｎ／　ｃｍの樹脂であ
る。代表的な弾性体を例示すれば、前記した４フツ化エ
チレン樹脂等のフッ素系樹脂およびＰＭＭＡ等の材質が
挙げられる。また、該弾性体を設ける手段としては、特
に制限されない力匁　各スペーサー粒子と電極基板との
間に該弾性体を確実に位置させるために、例えば該スペ
ーサー粒子を弾性体により被覆することを推奨する事が
できる。第２図は、かかる弾性体により被覆されたスペ
ーサー粒子を使用した■（■の低融点樹脂４ａによる接
着とを組合せた態様を含む）の態様を示す。第２図にお
いて、圧縮変形可能な収縮吸収層７は、スペーサー粒子
４を被覆する弾性体によって形成されている。 本発明において、前記電極基板とスペーサー粒子との間
に、該スペーサー粒子の１０〜２０％、好ましくは１２
〜１５％に相当する、該電極基板に直角方向の収縮を吸
収し得る収縮吸収層を設けることが、低温発泡を防止す
るために極めて重要である。殊　本発明において、　「
収縮を吸収しうる」とは、温度２５℃から温度−２０℃
の液晶表示パネルの温度変化に伴う液晶の体積収縮にお
いて、その厚み方向（電極基板に直角方向）の収縮を、
収縮あるいは、圧縮、流動等の変形によって吸収しうる
ことを言う。例えば、前記した第１図に示したように、
収縮吸収層が液晶によって形成されている場合は、液晶
の収縮及び流動によって収縮可能な層の厚みｔがそのま
ま収縮を吸収しうる層の厚みに相当する。第２図に示し
たように、収縮吸収層が弾性体によって形成されている
場合は、該弾性体の収縮、圧縮変形によって収縮可能な
厚みｔは、 ｔ＝　（ｔｌ＋ｔ２）＊に／１００ （但し、Ｋは、弾性体の圧縮変形率） によって計算される値に相当する。 また、スペーサー粒子の径とは、スペーサー粒子の剛性
部分の直径をいう。 上記収縮吸収層の収縮吸収厚みｔが、スペーサー粒子の
径に対して１０％より小さい場合は、低温発泡を充分防
止することができない。ま紙　該厚みがスペーサー粒子
の径に対して２０％を越える場合は、低温発泡の防止効
果はあるが、液晶表示パネルの画像表示にムラが発生し
易くなったり、画像が不鮮明になるという現象が生じ不
都合である。 本発明において、シール材は、電極基板間に液晶を封入
するため番ヘ　　該電極基板の周囲に設けられる。また
、かかるシール材は、電極基板を一定の間隔で保持する
機能も有する。上記シール材の材質は、公知の材質が特
に制限なく使用される。 例え番ｆ１　　エポキシ樹脂系のシール材が一般的であ
る。 本発明において、その他の部位の構造は、公知の液晶表
示パネルにおける構造が特に制限なく採用される。 また、本発明の液晶表示パネルは、例えば、その両面に
偏向板（アナライザ、ポラライザ）を積層し、必要に応
じて複屈折透明フィルムを偏向板と液晶表示パネルとの
間に介在させて画像表示に使用することができる。

【効果】

以上の説明より理解されるように、本発明によれＣス、
電極基板と剛性スペーサー粒子との間に安定な収縮吸収
層を設けることにより、温度低下に伴うパネルの体積収
縮によっても、電極基板がたわみを生ずることなくその
間隔を均一に保った状態で縮へ　且つ、剛性スペーサー
粒子により、−定の間隔が確実に保証されるため、画像
表示に悪影響を与えることなく、極めて効果的に低温発
泡を防止することが可能となる。 従って、Ａ４サイズより大きい大型の液晶表示パネルに
おいても、信頼性の高い、高品位画質の該パネルを提供
することが可能である。

【実施例】

本発明をより具体的に説明するために、以下、実施例を
示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。 なお、実施例において、各種試験結果は、下記の基準に
準じて測定した値である。 ■低温発泡特性 液晶表示パネルにつき、−２０℃の非動作保存を５００
時間行い、真空泡の発生を観察して、下記の基準に基づ
き評価し九 Ａ：真空泡の発生が全くない Ｂ：微細な真空泡が若干発生した Ｃ：真空泡が多数発生した ■画像表示のムラ 液晶表示パネルの下方より、均一な面光源を照射し、該
パネルの上方及び下方に偏光板を配買し、画像表示ムラ
を観察して、下記の基準に基づき評価した。 Ａ：　ムラが全くない Ｂ：若干のムラがある Ｃ：　かなりのムラがある 実施例１．２及び比較例１．２ 添付図面第１図に示した構造を持つ液晶表示パネルを製
造し九 青板ガラス（ソーダガラス）からなる厚さ約１ｍ−外形
寸法１５０ｍｍＸ　２３０ｍｍの透明基板（ヤング率７
，５００Ｋｇ／ｍｍ２．　　ポアソン比０．２２）の表
面に、ＩＴＯの蒸着膜を形成し、これをフォトエツチン
グし、電極層（２Ａ）としてＩＴＯよりなる６４０本の
信号線を有する電極基板（ＩＡ）を製造しｔも　　上記
と同様にして透明基板上置　電極層（２Ｂ）としてＩＴ
Ｏよりなる４８０本の走査線を有する電極基板（ＩＢ）
を製造し總上記の各電極基板（ＬＡ、ＩＢ）には、電極
層形成後、表面に約５０ＯＡの厚さでポリイミド膜を形
成し、該ポリイミド膜の表面をラビングして配向膜（３
Ａ、３Ｂ）を形成し九 スペーサー粒子として、下記の方法によって得られたＦ
処理シリカを使用し九　即ち、粒子径が第１表に示す範
囲に揃えられたシリカ粒子をメタノールにスラリー濃度
が２０重量％となる割合で懸濁させ、この懸濁液にフッ
化水素のメタノール溶液（０，５モル／１）をシリカ粒
子に対して１０モル％となる割合で滴下して１２時間攪
拌後、メタノールで洗浄し、２００℃で３時間加熱する
ことにより、表面をフッ素処理し九 次いで、該Ｆ処理シリカの表面に融点８０℃のＰＭＭＡ
を粒子表面の約２５％を覆うように斑状に付着させ九　
シリカ粒子へのＰＭＭＡの付着は、シリカ粒子と粒径約
０．１μｍのＰＭＭＡ球とをメカノフュージョンシステ
ムを用いてＦ処理シリカの表面に付着させることにより
行っ九 このようにして得られたＦ処理シリカ（４）を前記の電
極基板表面に、散布密度が約７０個／ｍｍ２となるよう
に散布し總　第３図はＦ処理シリカ粒子（４）表面に該
ＰＭＭＡ　（４ａ）が斑状に付着した状態を示す概念図
である。次いで、１３０℃で５分間加熱することにより
、Ｆ処理シリカ粒子表面に存在するＰＭＭＡは、溶融す
ると共に、重力により粒子下方に流下し、該シリカ粒子
と基板表面との接点に滞留した状態で硬化する結果、第
４図に示すように、Ｆ処理シリカ（４）は、該基板の配
向膜（ＩＢ）の配向膜（３Ｂ）上に該ＰＭＭＡ（４ａ）
によって固着（固定）される。 次いで、これらの電極基板を清浄化した後、電極基板（
ＩＢ）の配向膜側の面の周辺に、液晶の注入口となる部
分を除いてエポキシ樹脂のシール材（５）を印刷し、該
電極基板（ＩＢ）と電極基板（ＩＡ）とを、それぞれ配
向膜を対向させ、走査線と信号線とが交差するように積
層し、シール材を硬化させ總　これにより、スペーサー
粒子と電極基板間に、シリカ粒子の径に対して第１表の
割合の厚みの収縮吸収層７が形成され九次いで、電極基
板間の空間部を真空とし、液晶の注入口より液晶（６）
を注入した後、光硬化性のシール材により該注入口を塞
ぎ、硬化させることによって液晶表示パネルを得九 得られた液晶表示パネルの試験結果を第１表に併せて示
す。 この液晶表示パネルは低温発泡試験を行なったのち、 ０℃に戻しても、 正常な作動をし九 実施例３．４及び比較例３．４ 添付図面第２図に示した構造を持つ液晶表示パネルを製
造し九 青板ガラス（ソーダガラス）からなる厚さ約１ｍ−外形
寸法１５０ｍｍＸ　２３０ｉｎの透明基板の表面に、Ｉ
ＴＯの蒸着膜を形成し、これをフォトエツチングし、電
極層（２Ａ）としてＩＴＯよりなる６４０本の信号線を
有する電極基板（ＩＡ）を製造し總　上記と同様にして
透明基板上ζミ　電極層（２Ｂ）としてＩＴＯよりなる
４８０本の走査線を有する電極基板（ＩＢ）を製造し九
上記の各電極基板（ＩＡ、ＩＢ）には、電極層形成後、
表面に約５００１の厚さでポリイミド膜を形成し、該ポ
リイミド膜の表面をラビングして配向膜（３Ａ、３Ｂ）
を形成し總 スペーサー粒子として、下記の方法によって得られた樹
脂被覆シリカを使用した　即ち、ゾル−ゲル法により製
造されたシリカ粒子を４ｏｏ℃で５時間加熱して硬化さ
せて得られた、粒子径が第２表に示す範囲に揃えられた
シリカ粒子を、粒子径が約０．１μｍの４７フ化工チレ
ン樹脂粒とメカノヒユージョンシステムを用いて処理し
、所定の厚みを有する樹脂層を粒子全面に形成し總　。 次いで、該樹脂被覆シリカの表面に融点８０℃のＰＭＭ
Ａを粒子表面の約２５％を覆うように斑状に付着させ九
　シリカ粒子へのＰＭＭＡの付着は、シリカ粒子と粒径
的０．１μｍのＰＭＭＡとをメカノフュージョンシステ
ムを用いて樹脂被覆シリカの表面に付着させることによ
り行っ九このようにして得られた樹脂被覆シリカを実施
例１と同様にして、前記の電極基板表面に、散布密度が
約７０個／ｍｍ２となるように散布した後、１３０℃で
５分間加熱した　この処理により、樹脂被覆シリカの粒
子表面に存在するＰＭＭＡは、溶融すると共に、重力に
より粒子下方に流下し、該シリカ粒子と基板表面との接
点に滞留した状態で硬化する結果、シリカ粒子は、該基
板の配向膜の配向膜上に固着される。 次いで、これらの電極基板を清浄化した後、電極基板（
ＩＢ）の配向膜側の面の周辺に、液晶の注入口となる部
分を除いて所定の厚みでエポキシ樹脂のシール材（５）
を印刷し、該電極基板（ＩＢ）と電極基板（ＩＡ）とを
、それぞれ配向膜を対向させ、走査線と信号線とが交差
するように積層し、シール材を硬化させ九　これにより
、スペーサー粒子と電極基板間に、ｔｌとｔ２の２厚み
により確保される厚みが、シリカ粒子の径に対して第１
表の割合となるように収縮吸収層７が形成され總 次いで、電極基板間の空間部を真空とし、液晶の注入口
より液晶（６）を注入した後、光硬化性のシール材によ
り該注入口を塞ぎ、硬化させることによって液晶表示パ
ネルを得九 得られた液晶表示パネルの試験結果を第２表に併せて示
す。 この液晶表示パネルは低温発泡試験を行なったのち、０
℃に戻しても、正常な作動をし九

【図面の簡単な説明】

第１は　及び第２図は、本発明の液晶表示ノくネルの代
表的な態様を示す断面図である。第３１及び第４図は、
粒子の固着方法の各工程を示す概念図である。 ＩＡ　　ＩＢ　　　電極基板 ２Ａ　　２Ｂ　　　電極層 ３Ａ　　３Ｂ　　　配向膜 ４ａ　低融点の熱可塑性樹脂 ５　　シール材 ６　　液晶 ７　　収縮吸収層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）２枚の対面する電極基板、ここで該電極基
   板はいずれも対面する側の面上に電極層及び該電極層の
   上に更に配向膜を備えている、 （ｂ）２枚の電極基板の間に存在する多数のスペーサー
   粒子、 および （ｃ）２枚の電極基板間の空間に封入された液晶 からなる液晶表示パネルであって、 該多数のスペーサー粒子は剛性体よりなり、２枚の該電
   極基板の間に固定されており、 且つ 該電極基板とスペーサー粒子との間に、該スペーサー粒
   子の径の１０〜２０％に相当する、該電極基板に直角方
   向の収縮を吸収し得る収縮吸収層を有することを特徴と
   する液晶表示パネル。
2. （２）該収縮吸収層がスペーサー粒子と電極基板との間
   の間隙に存在する液晶である請求項第１項記載の液晶表
   示パネル。
3. （３）該収縮吸収層がスペーサー粒子と電極基板との間
   の間隙に存在する弾性体である請求項第１項記載の液晶
   表示パネル。