JPH08211371A - 液晶パネル体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】体積収縮にともなう空隙の発生を抑止する液晶
パネル枠の内部構造を有する液晶パネル体およびその製
造方法を提供することにある。 【構成】ストライプ状の部材によって接着された一対の
基板間の、該部材と該基板によって形成される直線状の
空間に、その断面積が前記空間の直線方向に沿って略一
定の割合で減少または増加している部分を設けてなり、
強誘電性液晶又は反強誘電性液晶を保持し、前記断面積
の少ない方から大きい方にかけて冷却してなることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業用、ＯＡ用及び家
庭用の液晶ディスプレイに用いる液晶パネル体に関わ
る。特に強誘電性液晶又は反強誘電性液晶が封入されて
なる液晶ディスプレイの配向を制御した液晶パネル体お
よびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイの主要構成部材は一対
のガラス基板からなる液晶パネル枠に液晶を浸透させた
液晶パネル体である。各ガラス基板にはストライプ状の
透明電極が形成され、これら透明電極上には必要に応じ
て、絶縁膜及びポリイミド等の有機薄膜または珪素酸化
物等の無機薄膜が順次積層されている。カラーディスプ
レイ用パネル体ではカラーフィルターが透明電極の下部
に形成される。ポリイミド膜は液晶に対して一軸配向性
を持つようにラビング処理が施されており、珪素酸化物
は一軸配向性があるように蒸着されている。

【０００３】液晶パネル枠は、このような一対のガラス
基板をストライプ状透明電極が互いに直交して対向する
ように、かつ両基板が一定の微小間隔を保持するように
スペーサーと呼ばれる隙間支持体を介して基板周辺部で
互いに接着したものである。通常、表示に使われる領域
では上下の基板は接着していない。液晶ディスプレイは
この液晶パネル枠に液晶を封入した液晶パネル体に、更
に、偏光板、駆動用ＩＣおよびバックライトなどの付帯
設備を実装しキャビネットに収納したものである。

【０００４】近年、強誘電性または反強誘電性を示す液
晶を用いた液晶ディスプレイの実用化の研究が行われて
いる（例えば、コロナ社：「強誘電性液晶の構造と物
性」（１９９０年 福田竹添共著）、シーエムシー
（株）：「次世代液晶ディスプレイと液晶材料」（１９
９２年 福田監修）。これらの液晶は記憶効果があって
かつ高速応答（一般に数十μｓ）であるので、ＴＦＴ
（Thin Film transistor）、ＭＩＭ（Metal Insulator
Metal ）等の能動素子が不要な単純マトリックス駆動
で、高精細で高画質な大容量表示が期待されるからであ
る。

【０００５】これらの液晶は、高温側の状態である液体
相（等方相）から温度を下げるにしたがって、例えばカ
イラルネマチック（Ｎ^* ）相→スメクチックＡ(SmA）相
→カイラルスメクチックＣ( ＳｍＣ^* ）相→カイラルス
メクチックＣ_A ( ＳｍＣ_A ^*）相と複雑多様な相変化を
する。液晶パネル枠に高温液体相の液晶を浸透させて、
冷却して電場に応答するカイラルスメクチック相を形成
する。この相はカイラルネマチック相より低温側に位置
しており、対称性が低い結晶に近い状態で層構造を有し
ている。具体的には強誘電性液晶ではカイラルスメクチ
ックＣ相（Ｆ、Ｈ、Ｉ相も含む）で、反強誘電性液晶で
はこれより低温側の相であるカイラルスメクチックＣ_A
相である。

【０００６】これらの液晶ではまず、 （１）高速応答性を示して安定した記憶効果を発現させ
るために、カイラルスメクチック相の厚みを２．５μｍ
以下、より好ましくは１．７〜１．４μｍ程度で均一に
する必要がある。もし、電極間の微小な間隙（セルギャ
ップ）にムラがあると、液晶の複屈折性に起因して透過
光に濃度ムラや着色が生じる。

【０００７】（２）パネル枠の変形によって結晶層に流
動が生じて結晶層が破壊されてはならない。液晶を保持
するパネル体は耐震性や耐衝撃性に優れた構造である必
要がある。

【０００８】（３）電極間のカイラルスメクチック相は
結晶固有の配向欠陥のない単結晶層（以下、モノドメイ
ン層という）である必要がある。欠陥とはジクザク欠陥
と言われるもので、これらの欠陥があると表示画質が低
下し、新たな欠陥発生の起点になるので存在してはなら
ない。

【０００９】以上の条件を満足する液晶パネル枠の構造
は図１で示すように上下一対の基板２、３を表示部も含
めて適正なピッチのストライプ状の部材８で接着するも
のである。

【００１０】（１）、（２）の条件からは単に接着して
いればよいが、（３）の条件から接着性部材の形状はス
トライプ状であることが望ましい。その第１の理由は、
パネル体内部への液晶の浸透が直線的に且つ確実に行え
ることである。ストライプ以外の例えばドット状では内
部の空間は仕切の無い連結した単一の空間となる。この
場合液晶は浸透しやすいところから浸透するので蛇行し
たり、最悪の場合には液晶がない円形状の空隙が生じる
こともある。ドット状ではそれ自身が液晶の流れを乱
し、これが記憶されて欠陥を誘導する原因ともなる。

【００１１】別の理由として、液晶を駆動するとする
と、一軸配向処理の方向とほぼ直角方向に液晶が流動す
る現象（特開平５−１００２１９号公報、５−２０３９
５９号公報、５−２０３９６２号公報参照）が見られ、
これを防止するためにもストライプ状の部材で接着する
のが望ましい。

【００１２】更に別の理由は、液体状態から降温して、
配向したスメクチック層を形成するが一般に数％の体積
収縮が生じる。収縮方向がランダムであるといわゆるジ
グザグ欠陥を誘導しやすく、収縮方向を一定方向に制御
することが重要である。これによりジグザグ欠陥のない
モノドメイン層が形成できる。これはドット状接着では
全く困難でありストライプ状にするのが望ましいからで
ある。ドッド状部材自体が一様な収縮を妨害する。

【００１３】ところがストライプ状の部材で接着した液
晶パネル体では体積収縮がストライプの伸びる方向に支
配的になるために、この形状固有の問題が顕在化する。
それは体積収縮にともなって液晶分子が移動するが、空
間内部で逆方向に移動が生じたり、一方向に移動した場
合でも何らかの理由で追随できなくなると液晶に切断が
入ることである。

【００１４】図２に示すように空間の伸びる方向と垂直
方向に線状の狭い空隙２００が発生することでわかる。
希にはラビング方向に平行に切断が入ることもある。こ
れらの空隙２００には液晶がなくクロスニコル下では暗
視野に見える。また空壁の前後は配向が乱れる。こうな
ると液晶がパネル内部に完全に浸透しないのと同じこと
でパネル体として使えないことになる。昇温冷却を再度
行って空隙を排除する必要がある。しかしながら必ずし
も排除できるとは限らない。この現象はより低温側の相
状態を使い、且つ液晶自身の粘性も高い反強誘電性液晶
で特に甚だしい。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこの課題を解
決するためになされたものであり、その課題とするとこ
ろは、この体積収縮にともなう空隙の発生を抑止する液
晶パネル枠の内部構造を有する液晶パネル体およびその
製造方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明はこの課題を解決
するため、ストライプ状の部材によって接着された一対
の基板間の、該部材と該基板によって形成される直線状
の空間に、強誘電性液晶又は反強誘電性液晶を保持して
なることを特徴とする液晶パネル体において、前記直線
状の空間に、その断面積が前記空間の直線方向に沿って
略一定の割合で減少または増加している部分を有するこ
とを特徴とする液晶パネル体を提供する。また、そのス
トライプ状の部材が、その幅が前記空間の伸びる方向に
沿って略一定の割合で減少または増加している部分を有
することを特徴とする液晶パネル体を提供する。また、
その製造方法として、断面積の少ない方から大きい方に
かけて冷却してなることを特徴とする液晶パネル体の製
造方法を提供する。

【００１７】

【作用】既に図１に示したように、反強誘電性液晶や強
誘電性液晶を封じる液晶パネル枠は耐震耐衝撃性と配向
制御の観点からストライプ状の部材８により上下一対の
基板２、３は接着しているのが望ましい。ストライプ状
電極の場合これらの部材は一方の電極間５に満遍なく且
つ表示部より長く形成してあるのが望ましい。

【００１８】部材を設置するピッチは電極ピッチと必ず
しも同一である必要はないが、押圧に対する耐性、接着
強度、液晶の浸透時の蛇行を防止するなどの総合的な見
地から適切なピッチを選択する。一般には１００μｍか
ら５００μｍの範囲から選択する。部材の幅は略一定で
１０μｍから５０μｍの範囲から選択する。高さもセル
ギャップ維持の点から可能な限り一定（１．４〜１．７
μｍ）になるようにされる。こうして隣接する部材によ
り形成されて液晶が封じられる空間Ｒの断面形状は多少
の凹凸は度外視すると通常偏平な４辺形である。

【００１９】一方、液晶自体は高温液体状態（８０〜１
１０℃）から室温まで冷却されると体積減少が必ず生じ
る。体積減少の大きさは液体〜カイラルネマチック相転
移温度近傍の体積を基準とすると概ね３〜５％程度のよ
うである。実験データの一例は文献（三田他、第１６回
液晶討論会予稿集、１９２〜１９３ページ、１９９０
年）にある。従って空間の長さが長くなるとそれに対応
して液晶の移動すべき距離も増大し、追随ができないと
切断（空隙）の生じる確率も増大する。切断にいたらな
いまでも目に見えない何らかの異常が蓄積され駆動時に
異常として現れることも考えられる。本発明者の実験で
は空間Ｒの幅が２７０μｍで一定の時の長さが１５→２
４→３３ｃｍと長くなると切断箇所の数が増えるのが見
い出された。

【００２０】この体積減少は不可避であるから、切断の
発生を防ぐには空間の伸びる方向の液晶の移動量を減ら
す必要がある。これを可能とする手段は空間の容積を一
様均一に変化させるか、そのような部分を持たせること
である。即ち移動が進む方向の容積を減らすことであ
る。

【００２１】収縮とともに空間中心部の液晶が少しずつ
移動するが、液晶が進んでくる側の容積が減ると実質的
な移動は抑止される。体積収縮と同じだけ液晶空間の容
積が減れば移動は相殺される。空間の容積は滑らかに減
少するのがよい。具体的にはセルギャップＧを一様に変
化させるか、基板と平行方向の空間の幅を変化させるこ
とが考えられる。前者は考えられないことでないが実際
上は困難であって且つ望ましいことでない。他方ストラ
イプ状の部材で接着した本発明では後者は採用しやす
い。即ち、部材の高さを略一定にして幅Ｗを滑らかに変
化させることである。

【００２２】標準的な電極パターン（間隔２７０μｍ、
ストライプ状部材の幅を３０μｍ）を考えて、一方の電
極間に幅が一定割合で変化する部材を満遍なく敷設する
とする。仮に一端を３０μｍ、他端が１５μｍとゆるや
かに変化するテーパ状部材とすると、１５μｍで一定で
ある場合より７．５／２８５≒２．６％程度容積が減少
する。カラーフィルターを設ける場合とか、より高精細
パネルでは電極幅が１００μｍ程度となる。部材の幅を
５μｍ程度変化させると容積は５％程度まで減少でき
る。液晶の自然な体積減少は概ね４％程度であり、この
手段によりかなりの程度まで吸収できる。ジグザグ欠陥
を排除するには液晶の体積収縮力を利用してＳｍＡ層の
変形を誘起する必要があるので、完全に体積収縮を吸収
してしまう必要はない。部材の幅の変化のさせかたは部
材の両側を変化させても片側を変化させてもよい。長い
場合には、部材の途中から変化する部分を設けることも
できる。形状と開始する位置は、部材に許容される幅
（電極間の距離）と必要な容積変化量から適切に選択す
るのが望ましい。

【００２３】

【実施例】

＜実施例１＞表面に線幅２７０μｍ、ピッチ３００μｍ
で厚み１５００Åのストライプ状透明電極５を４８０本
長手方向に平行に有するＡ４サイズのガラス基板３を用
意する。電極上に配向膜９としてポリイミド樹脂濃度２
％の「ＨＬ１１１０」溶液（日立化成（株）製）を１０
００回転で２０秒間スピンコートした。焼成を１８０℃
で１時間行って１０００Åのポリイミド膜を得た。その
後、電極と平行方向にラビング処理を施した。この膜上
に、ポジ型フォトレジスト「ＭＰ−Ｓ１４００」（シプ
レイ・ファーイースト社（株）製）を１．７μｍの厚み
にスピンコートし９０℃で乾燥した。次いで図３に記載
のストライプ状パターンを有するマスクを用いて露光
し、所定のアルカリ現像液で現像を行い１５０℃で６０
分ポストベークをした。

【００２４】このマスクを使ったパネル体の表示部は図
３の鎖線で囲まれた部分でありその面積は約１４．５×
１６ｃｍであった。直線状部材８の形状は一部を図３中
に拡大して示したが長さＬ_R は１８ｃｍ、入り口側２２
の幅が１５μｍ、奥側２３の幅が３０μｍである。奥に
向かって太さが一定割合で増大する形状である。偏平な
４角錐状の空間Ｒは液晶が空間から漏出しないようにシ
ール部を兼ねる接着性部材２１と接着しており片側で閉
じられている。ストライプ状部材はストライプ状電極間
に満遍なく形成した。幅１５〜３０μｍで一定の部材を
設置したものに較べて容積は約２．６％減少する。

【００２５】もう一方の基板は短手方向に同じ電極群が
形成されてある。電極上に絶縁膜が形成さている。この
上には同じ工程によりポリイミド膜７を形成した後ラビ
ング処理を行った。これら一対の基板を上下のラビング
の向きが一致して平行になるように、ストライプ状透明
電極が直交するように、位置あわせをしてそのまま重ね
合わせた。その後、基板内を減圧して上下基板を密着さ
せた。そのまま状態での１７０度まで加熱し１時間保持
して冷却すると表示部も完全に接着したセルギャップ
１．５μｍ液晶パネル枠を得る。

【００２６】この液晶パネル枠を１１０度の真空オーブ
ンに静置して、１０^ー2ｔｏｒｒまで減圧する。液体状態
の反強誘電性液晶ＣＳ４０００（（株）チッソ製）で封
入口１０を塞いだ後、ゆっくりと大気圧に戻すと液晶は
パネル内部に浸透する。液晶が浸透した後、温度を室温
まで下げてオーブンから取り出すと液晶中には幅１０μ
ｍ程度以下の空隙が多数散在していた。この液晶は液体
相→１０１℃→８１℃→ＳｍＡ→６５℃→ＳｍＣ→６２
℃→ＳｍＣ_A の相転移を経る。

【００２７】時間的に先に温度が低下した方に液晶が移
動しやすいので、この方向が温度分布により正反対であ
ったりすると切断（空隙）が生じやすい。従って、一方
向だけから冷却が進む必要がある。このために一定の温
度勾配を与えながら冷却されるようにパネル体を液晶の
液体相温度に近い９８℃の温水槽中に浸積した後、パネ
ルの一端で接着用部材の幅の広い側２３からストライプ
状部材と平行に約２ｍｍ／分の速度でゆっくりと引き上
げた。このようにしてＳｍＣ_A ^* を形成すると空隙が全
く見られなかった。ジグザグ欠陥等の配向異常も見いだ
されなかった。

【００２８】＜比較例１＞実施例１と同じ液晶パネル体
を約１１０℃のオーブンに静置したまま室温まで冷却し
た。冷却速度は０．２℃／分とした。パネル中央部と奥
側２３と入り口側２２に近い部分に１〜２個の空隙が観
察された。奥のシール部につながった部分では液晶が中
央部に移動したためかなり大きな空隙が見られる空間も
あった。

【００２９】＜比較例２＞実施例１と全く同じ液晶パネ
ル体を作製したが、直線状部材８の幅は一定で３０μｍ
である。これを実施例１と同じように温水中から引き上
げて配向を試みたがどちらの方向から引き上げても１空
間内に３〜６個の空隙が見いだされた。

【００３０】

【発明の効果】以上に示したように、本発明の液晶パネ
ル体およびその製造方法によれば液晶の体積収縮によっ
て液晶パネル体に発生する空隙を完全に排除できる。こ
のことにより無欠陥の液晶パネル体の製造が可能とな
る。これにより高画質の強誘電性及び反強誘電性液晶デ
ィスプレイが製造できる。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる液晶パネル枠の構造を説明する斜
視断面図である。

【図２】空隙（断面）の現れかたを説明する図である。

【図３】一対の基板を接着するためのストライプ状部材
とシール部のあり方を他を説明する正面図である。

【符号の説明】 ２、３…基板 ４、５…透明電極 ６…絶縁膜 ７、９
…配向膜 ８…接着用の部材 ２１…シール用部材 ２２…液晶浸
透空間の入り口側 ２３…液晶浸透空間の奥部 １０…液晶封入口 ２００
…空隙（液晶破断面）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ストライプ状の部材によって接着された一
   対の基板間の、該部材と該基板によって形成される直線
   状の空間に、強誘電性液晶又は反強誘電性液晶を保持し
   てなることを特徴とする液晶パネル体において、 前記直線状の空間に、その断面積が前記空間の直線方向
   に沿って略一定の割合で減少または増加している部分を
   有することを特徴とする液晶パネル体。
2. 【請求項２】前記ストライプ状の部材が、その幅が前記
   空間の伸びる方向に沿って略一定の割合で減少または増
   加している部分を有することを特徴とする請求項１記載
   の液晶パネル体。
3. 【請求項３】ストライプ状の部材によって接着された一
   対の基板間の、該部材と該基板によって形成される空間
   に、その断面積が前記空間の直線方向に沿って略一定の
   割合で減少または増加している部分を設け、前記空間に
   強誘電性液晶又は反強誘電性液晶を保持し、前記断面積
   の少ない方から大きい方にかけて冷却してなることを特
   徴とする請求項１または２記載の液晶パネル体の製造方
   法。