JPH03208020A - 液晶表示素子 - 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、強誘電性を有するスメクチック液晶を用いた
液晶表示素子であって、配向欠陥の発生を防止したもの
に関するものである。

［従来技術］ 液晶分子の屈折率異方性を利用して偏光素子との組み合
わせにより透過光線を制御する型の表示素子がクラーク
（　Ｃ　ｌａｒｋ）及びラガーウオル（Ｌａｇｅｒｗａ
ｌｌ）により提案されている（米国特許第４３６７９２
４号明細書．米国特許第４６３９０８９号公報等）。こ
の表示素子において用いられる液晶は、一般に特定の温
度域において、カイラルスメクチックＣ相（Ｓｍ”　Ｃ
）又はＨ相（Ｓｍ”Ｈ）を有し、この状態において、加
えられる電界に応答して第１の光学的安定状態と第２の
光学的安定状態のいずれかを取り、且つ電界の印加のな
いときはその状態を維持する性質、すなわち双安定性を
有し、また電界の変化に対する応答も速やかであり、高
速ならびに記憶型の表示素子用としての広い利用が期待
されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、本発明者らの実験によれば、一対の基板間を
シーリング材でシーリング固定した上述のセル内に、等
方相の強誘電性液晶化合物を完全に注入し、その後カイ
ラルスメクチック相まで冷却することによって作製した
液晶セルを一対のクロスニコル偏光子で扶持し、セル面
を観察すると、目視によって識別することができるジグ
ザグ状又は波状ラインが生じていることがわかった。

このジグザグ状又は波状ラインは、表示品位を低下させ
るという問題点を惹起するものである。

かかるジグザグ状又は波状ラインは、セル内に完全注入
された等方相又はコレステリック相の状態から冷却によ
ってスメクチックＡ相又はカイラルスメクチック相に相
転移する際の体積収縮した体積分がカイラルスメクチッ
ク液晶中にジグザグ状又は波状の空隙ラインを生じさせ
ることに原因している。このジグザグ状又は波状の空隙
ラインは、クロスニコルの偏光子によって目視される。

本発明者らは、前記ジグザグ状又は波状の空隙ラインの
発生状況を調査したところ、前記シーリング材の近傍に
多く発生することがわかった。そして、前記ジグザグ状
又は波状の空隙ラインを起点として、配向欠陥が垂直分
子層の配列方向に添って発生しており、この配向欠陥が
有効表示エリアにまでおよんで、表示品位が著しく劣化
するという問題点があった。また、前記の配向欠陥はシ
ーリング部材からも発生し、表示品位を劣化するという
問題点があった。

本発明の目的は、前述の問題点を解決した強誘電性液晶
素子を提供することにある。すなわち、環境温度変化に
対しての耐久性と表示品位を同時に向上させた強誘電性
液晶素子を提供することにある。

［課題を解決するための手段および作用］木発明者らは
、上述の目的に沿って実験を繰返し行ったところ、前述
のジグザグ状又は波状空隙ラインはシーリング部材近辺
に多く発生し、これを起点として配向欠陥が垂直分子層
の配列方向に添って発生しており、この配向欠陥が有効
表示エリアにまでおよんで表示品位が著しく劣化してい
ることを発見した。

そして、有効表示エリアとシーリング部材の間に一方の
基板のみにしか配向制御膜が存在しないエリアを設ける
ことにより、ジグザグ状又は波状空隙ラインから発生す
る配向欠陥および、液晶の注入口端部から発生する配向
欠陥が、前記一方の基板のみにしか配向制御膜が存在し
ないエリアでくい止められ、有効表示エリアにまで至ら
ないことを発見し、本発明を達成したものである。

すなわち本発明は、強誘電性を有するスメクチック液晶
と、この液晶を挟んで互いに対向する電極と配向制御膜
を有する第１及び第２の基板とを有する液晶表示素子に
おいて、液晶表示素子の有効表示エリア外に一方の基板
のみにしか配向制御膜が存在しないエリアを設けたこと
に特徴を有している。

［発明の態様の詳細な説明］ 第１図（Ａ）は、本発明が通用される液晶表示素子を例
示する、強誘電性液晶セル１０１の断面図である。強誘
電性液晶セル１０１は、一対の基板１０２と１０３（ガ
ラス、プラスチック）との間に強誘電性液晶１０４、ス
ベーサとして機能する硬質体１０５（ガラスファイバ、
シリカビーズ、アルミナビーズ）及び基板１０２と１０
３とを接着する接着体を備えている。

基板１０２と１０３の内面には、それぞれ透明電極１０
７とｉｏａ、透明強電体膜１０９と１１０及び配向制御
膜１１１と１１２が設けられている。この配向制御膜１
１１と１１２のうち何れか一方を省略することも可能で
ある。

強誘電性液晶１０４としては、例えば米国特許第４５６
１７２６号公報、同第４５８９９９６号公報、同第４５
９２８５８号公報、同′ｓ４６１４６０９号公報などに
開示された液晶を用いることができ、その配内状態とし
ては米国特許第４５６３０５９号公報、同第４７１２８
７３号公報に開示された抑制又は消失したらせん配列構
造を用いることができる。

第２図は、カイラルスメクチックの液晶がバルク状態下
で固有に存在しているらせん配列構造を消失させた時の
双安定配向状態を表わしている。

この双安定配向状態は、一対の基板２０１と２０２との
間隔を、らせん配列構造を消失させるのに十分に小さい
距ｌＩＭ（１０μｍ以下）に保持させることによって発
現し、無電界時において液晶分子は、何れか一方の安定
状態に配向した液晶分子２０３Ａと２０３Ｂとして保持
される。又、本発明では、無電界時において液晶分子２
０３が基板２０１と２０２に対してプレチルト角をもっ
て配向した配向状態を用いることも可能である。第２図
中の２０４は複数の液晶分子で組織した垂直分子層を表
わし、図中の矢標は双極子モーメントの方向を表わして
いる。

かかる強誘電性液晶セル１０１は、一対の偏光子】１３
と１１４によって、その配向状態の変化が光学的に識別
される。

第１図（Ｂ）は、強誘電性液晶セル１０１の平面図で、
一対の基板１０２と１０３をシーリングするシーリング
部材１１５が注入口１１６を除いて配置され、そのシー
リング部材１１５の内側を有効表示エリア１１７として
利用する。

配向制御膜１１１と１１２としては、ポリビニルアルコ
ール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステルイ
ミド、ポリパラキシレリン、ポリエステル、ボリカーボ
ネート、ポリビニルアセタール、ポリ塩化ビニル、ボリ
アミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラミン樹脂
、エリア樹脂やアクリル樹脂などの有機絶縁物質の膜に
一軸性配向処理（例えば、ラビング処理）を付与したも
のを用いることができ、透明誘電体膜１０９と１１０と
しては、一酸化硅素、二酸化硅素、酸化アルよニウム、
ジルコニア、フツ化マグネシウム、酸化セリウム、フツ
化セリウム、シリコン窒化物、シリコン炭化物、ホウ酸
窒化物などの無機絶縁物質の膜を用いることができる。

配向制御膜１１１と１１２は一般に５０人〜１，０００
大の膜厚とすることができ、透明誘電体１ｉ１０９と１
１０は、一般に１００人〜３，０００入とすることがで
きる。

以下、本発明を具体的な実施例及び比較例を挙げて説明
する。

去』０艷上 ２枚の１．１ｍｍ厚のガラス板を用意し、それぞれのガ
ラス板上にＩＴＯ（インジウム・ナイン・オキサイド）
の透明ストライブ電極を形成し、その上に透明誘電体膜
としてＳ　ｉ　Ｏ２を１，０００入厚にスバッタ法によ
り製膜した。

このＳｉ０２上にポリイミド形成液であるＳ２７１０（
東レ社製）４重量％Ｎ−メチルピロリドン／ｎ−ブチル
セロリング（２：１）溶液を印刷法により塗布し、３０
０℃で焼成することにより、５００人厚のポリイミド配
向制御膜を形成した。ただし、第３図（Ａ）に示すよう
に、一方のガラス基板に形成した配向制御膜の形成エリ
ア１１２は、他方のガラス基板に形成した配向制御膜の
形成エリア１１１より広くなるように形成した。

この焼成後の被膜には、アセテート植毛布によるラビン
グ処理を矢印１１８方向に施した。その後、１枚の基板
には、平均粒径１．５μｍのシリカマイクロビーズをノ
ードソン静電散布方式で分布密度２００個／　ｍ　ｍ　
２で散布した。次いで、シーリング部材１１５として液
状接着剤（商品名：ストラクトボンド；三井東圧社製）
を４μｍの膜厚で印刷塗布した。次いで、２枚のガラス
板をはり合わせ、７０℃の温度下で４　ｋ　ｇ　／　ｃ
　ｍ　２の圧力を５分間印加することによって圧着し、
さらに１５０℃の温度下でｌｋｇ／ｃｍ’の圧力を加え
ながら、２時間かけて接着剤を硬化し、セルを作製した
。この時の接着粒子による接着体１個当りの平均接着面
積は、５Ｘ　１　０−’ｍｍ２であった。

その後、液晶セル内を１０−４まで、減圧し、強誘電性
液晶としてチッソ社製のＣＳ１０１４（商品名）を９０
℃（等方相）で注入した。その後、コレステリツク相と
スメクチツクＡ相を通してカイ？ルスメクチツクＣ相を
生じる２５℃に冷却した。そして、このときのジグザグ
状又は波状の空隙ラインと配向欠陥の発生状況を調査し
た。その結果、第４図（Ａ）に示すように注入口１１６
のシール角部から配向欠陥１２０が発生したが、有効表
示エリア１１７内で、目視で確認できる配向欠陥の発生
はなかった。

次に、液晶セルを恒温槽に入れ、下記条件２５℃■一　
一１０℃　　■→２５℃ １℃／ｍｉｎ　（　２時間放置）１℃／ｍｉｎの温度変
化を与え、ジグザグ状又は波状の空隙ラインと配向欠陥
の発生状況を調べたところ、第５図（Ａ）に示すように
有効表示エリア１１７内での目視で確認できる配向欠陥
の発生はなかった。

比較例１ 第３図（Ｂ）に示すように、配向制御膜形威エリア１１
１と１１２を同一とした以外は、実施例１と同様にして
液晶セルを作成し、ジグザグ状又は波状の空隙ラインと
配向欠陥の発生状況を調べたところ、液晶注入後に２５
℃に冷却した際には、第４図（Ｂ）に示すように、注入
口１１６のシール角部から配向欠陥１２０′が発生し、
それは、実施例１の場合と異なり、有効表示エリア１１
７内にまで及んでいた。

また、実施例１の場合と同じ温度変化を与えた後におい
ては、第５図（Ｂ）に示すように、配向欠陥１２０゜の
長さが長くなっており、注入口１１６の角から有効表示
エリア１１７を越えてシーリング部材１１５にまで伸び
ていた。

去』ｌ４ヱ ラビング処理後には、シリカマイクロビーズを散布しな
い他の１枚の基板にノードソン静電散布方式により平均
粒径５μｍのエボキシ樹脂接着粒子（商品名：トレパー
ル；東レ社製）を分布密度１３０個／　ｍ　ｍ　２にな
るように散布し、これをシーリング部材１１５と同様か
つ同時に硬化させた以外は、実施例１と同様にして、断
面が第８図に示すような液晶セルを作製し、ジグザグ状
又は波状の空隙ラインと配向欠陥の発生状況を調べた．
第８図中、１０６は前記エボキシ樹脂接着粒子の接着体
である。その結果、液晶注入後２５℃に冷却した際には
、第６図（Ａ）に示すように、注入口１１６のシール角
部から配向欠陥６２０が発生し、また、シーリング部材
１１５の近辺にジグザグ状の空隙ライン６２１が発生す
るとともに、そこからも配向欠陥６２２が発生していた
。しかし、有効表示エリア１１７内には、目視で確認で
きる配向欠陥の発生はなかった。実施例１の場合と同様
の温度変化を与えた後においても、第７図（Ａ）に示す
ように、有効表示エリア１１７内には目視で確認できる
配向欠陥は発生しなかった。

比３０艷ｌ 第３図（Ｂ）に示すように配向制御膜形成エリア１１１
と１１２とを同一とした以外は、実施例２と同様にして
液晶セルを作成し、ジグザグ状又は波状の空隙ラインと
配向欠陥の発生状況を調べた。その結果、液晶注入後の
２５℃に冷却した際には、第６図（Ｂ）に示すように、
注入口１１６のシール角部から有効表示エリア１１７内
に及ぶ配向欠陥６２０゜が発生していた。また、シーリ
ング部材１１５の近辺にはジグザグ状の空隙ライン６２
１゛が発生するとともに、そこからも、有効表示エリア
１１７内にまで及ぶ配向欠陥６２２′が生じていた。温
度変化を与えた後においては、配向欠陥６２０′は伸び
てシーリング部材１１５に達し、配向欠陥６２２′も倍
以上に伸びていた。

比較例３ 配向制御膜形成エリア１１１および１１２を第９図に示
すように、シーリング部材１１５の内側全面に一致させ
て設定した以外は、それぞれ実施例１および２と同様に
して２種の液晶セルを作製し、ジグザグ状又は波状の空
隙ラインと配向欠陥の発生状況を調べた。その結果は、
それぞれ比較例１および２における結果と同様であった
。

ゑ１α４１ 第１０図に示すように、配向制御膜形成エリア１１２を
外周近傍で内側と外側に２分し、内側の配向制御膜形成
エリア１１２と他方の基板の配向制御膜形成エリア１１
１とを一致させた以外は、それぞれ実施例１および２と
同様にして２　ｆ！［の液晶セルを作製し、ジグザグ状
又は波状の空隙ラインと配向欠陥の発生状況を調べた。

その結果は、実施例１や２の場合と同様に、いずれも、
有効表示エリア１１７内には配向欠陥を生じなかった．
太１１艷ｌ 実施例３におけるような、一方の基板のみにしか存在し
ない配向制御膜形成エリアを複数形成して、実施例３と
同様に配向欠陥等を調べた場合においても、有効表示エ
リア内には配向欠陥を生しなかった。

以上の各実施例および比較例の結果から、第３図（Ａ）
や第１０図に示すように有効表示エリアの外に一方の基
板のみにしか配向制御膜が存在しないエリアを設けるこ
とにより、注入口の角から発生する配向欠陥が有効表示
エリア内に及ぶのを防止し、かつ急激な温度変化に対し
ても有効表示エリア内の配向欠陥の発生を防ぐことがで
き、したがって、強誘電性液晶素子の画質を著しく改善
できることがわかる。

［発明の効果］ 本発明によれば、液晶表示素子において、有効表示エリ
ア外に一方の基板のみにしか、配向制御膜が存在しない
エリアを設けるようにしたため、ジグザグ状又は波状空
隙ラインから発生する配向欠陥及び、シーリング部材か
ら発生する配向欠陥が有効表示エリアに及ぶのが防止さ
れ、かつ環境温度が変化しても有効表示エリアに配向欠
陥が生じるのが防止され、したがって耐久性と表示品位
が同時に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）および第８図は、それぞれ本発明が適用さ
れる液晶素子の断面図、 第１図（Ｂ）は、第１図（Ａ）の液晶素子の平面図、 第２図は、第１図および第８図の液晶素子で用いられる
強誘電液晶分子の配向状態を模式的に表わす斜視図、 第３図（Ａ）、第４図（Ａ）、第５図（Ａ）、第６図’
（Ａ）、第７図（Ａ）および第１０図は、本発明に従っ
た配向制御膜を有する第１図（Ａ）および第８図の液晶
素子の平面図、そして第３図（Ｂ）、第４図（Ｂ）、第
５図（Ｂ）、第６図（Ｂ）、第７図（Ｂ）および第９図
は、従来例に係る配向制御膜を有する液晶素子の平面図
である。 １０１：強誘電性液晶セル、１０２，１０３，２０１，
２０２：基板、１０４：強誘電性液晶、１０７．１０８
：透明電極、１１１，１１２：配向制御膜（形成エリア
）、１１７：有効表示エリア、１１９：一方の基板のみ
にしか配向制御腹が存在しないエリア、１２０，１２０
　　６２０，６２２，６２０’　，６２２゜　：配向欠
陥、６２１６２１’　　：ジグザグ状の空隙ライン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）強誘電性を有するスメクチツク液晶と、この液晶
   を挟んで互いに対向する電極および配向制御膜を有する
   第１および第２の基板とを備えた液晶表示素子において
   、液晶表示素子の有効表示エリア外に一方の基板のみに
   しか配向制御膜が存在しないエリアを設けたことを特徴
   とする液晶表示素子。
2. （２）前記一方の基板のみにしか配向制御膜が存在しな
   いエリアを複数設けたことを特徴とする請求項１記載の
   液晶表示素子。