JPH1096897A

JPH1096897A - 液晶素子、その製造方法及び該液晶素子を備えた液晶表示装置

Info

Publication number: JPH1096897A
Application number: JP20610097A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Mihara; 正三原; Chikako Tsujita; 知佳子辻田; Sunao Mori; 直森; Tetsuo Saito; 哲郎齊藤; Akihiko Komura; 明彦小村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶素子面内の温度分布に基づく表示ムラを
解消する。【解決手段】夫々電極１２ａ、１２ｂを備え、所定長
のギャップを隔てて対向した一対の基板１１ａ、１１
ｂ、間にカイラルスメクティック相を呈する液晶１５を
挟持し、少なくとも電極１２ａ、１２ｂに対し、液晶駆
動用の電圧を供給する駆動回路４０が接続される部位を
有し、駆動回路４０が接続される辺の少なくとも１辺か
らの距離が大きくなるに伴って、該ギャップが小さくな
ることを特徴とする液晶素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極を有する基板
間に液晶を挟持した液晶素子に関するものであり、詳し
くは駆動による発熱による表示ムラを防止する液晶素子
構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】強誘電性液晶分子の屈折率異方性を利用
して偏光板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（Ｃｌａｒｋ）およびラガーウォ
ール（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により提案されている（特
開昭５６−１０７２１６号公報）。この強誘電性液晶
は、一般に特定の温度域において、カイラルスメクチッ
ク相を有し、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
ずれかをとり、かつ電界無印加の時にはその状態を維持
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、高速並びに記憶型の表示素
子として広い利用が期待されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たカイラルスメクチック液晶が固有に存在する分子のら
せん配列を解除し、双安定性を有するためには、セルギ
ャップ（液晶セル構造における一対の基板間のギャップ
の長さ（実効的な距離））を小さくする必要がある。ま
た、液晶の複屈折率とセルギャップの関係から発生する
色づきをなくすためにもセルギャップを均一に薄くする
必要がある。セルギャップを小さくした場合に透明電極
間距離が小さくなるため、液晶素子としての容量が大き
くなる。そのためカイラルスメクチック液晶を一対の基
板（電極基板間）に挟持した構造の素子を駆動した時に
は素子の端辺に設けた駆動用ＩＣの発熱が大きくなる。
この発熱により液晶素子面内の温度分布が生じ、これに
対応して、液晶分子の駆動特性（例えば閾値特性）が不
均一となって、表示ムラが起き、表示品位を低下させる
という問題があった。

【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題とするところは、液晶素子において、特
に駆動ＩＣ等が実装された部分近傍での発熱に起因した
液晶パネル面内の過度に不均一な温度分布を解消し、面
内での表示ムラ等を防止することである。特にカイラル
スメクチック液晶を用いた液晶素子のようなセルギャッ
プの小さい液晶素子において、上記問題点を解決する液
晶素子を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は、液
晶素子は、夫々電極を備え、所定のギャップを隔てて対
向した一対の基板間にカイラルスメクチック相を呈する
液晶を挟持し、少なくとも１辺に前記電極に対して液晶
駆動用の電圧を供給する駆動回路が接続される部位を有
する液晶素子であって、前記駆動回路が接続される辺の
少なくとも一辺からの距離が大きくなるに伴って、前記
ギャップの長さが小さくなることを特徴とする。

【０００６】前述したように、一対の電極を備えた基板
間に液晶（特にカイラルスメクチック液晶）を挟持した
パネル構造をなす素子では、基板間のギャップが小さく
容量が大きくなることに起因して駆動ＩＣ（駆動回路）
の発熱により当該駆動ＩＣが実装された辺の近傍におい
て液晶自体が加熱される。かかる加熱の程度は、当該駆
動ＩＣが実装された辺からの距離に応じて変化し、この
距離によって駆動時の液晶の温度に分布が生じ、ひいて
はその駆動特性にも過度に不均一な分布が発現する。

【０００７】本発明の素子では、駆動ＩＣが実装された
辺からの距離が大きくなるに伴ってギャップの大きさ
（セルギャップ）が小さくなるように設定することによ
って、具体的には駆動時における液晶に印加される電界
の強度を最適に分布させ、上述したパネル面内での液晶
の駆動特性の分布を補償し、ひいては表示特性の均一化
が図られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って本発明の液晶
素子の実施の形態について説明する。

【０００９】図１（ａ）は、本発明の液晶素子の一構造
例を模式的に示す斜視図、図１（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ
線に沿った断面図である。

【００１０】当該液晶素子（液晶パネル）は、２枚のガ
ラス等の部材からなる基板１１ａ，１１ｂを備えてお
り、これらのガラス基板１１ａ，１１ｂの表面には所定
のパターン状（例えば厚さ４００〜３０００Ａ）に透明
電極１２ａ，１２ｂがそれぞれ形成されマトリックス電
極構造を構成している。この透明電極１２ａ，１２ｂ
は、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂或いはＩＴＯ（インジウムテ
ィンオキサイド：Ｉｎｄｉｕｍ−ＴｉｎＯｘｉｄ
ｅ）等の薄膜からなっている。

【００１１】例えば、かかるマトリックス電極構造をな
す透明電極１２ａ，１２ｂは夫々マルチプレックス駆動
が適用される場合の走査電極、情報電極に対応し、基板
１１ａ，１１ｂの少なくとも一方の端辺で駆動ＩＣ（駆
動回路）が実装される（図示せず）これら電極に走査信
号（電圧）、情報信号（電圧）を供給するこれら駆動Ｉ
Ｃは、電極の本数等に応じて基板の一辺のみにあるいは
電極毎に対向する二辺にふりわけられて実装されてもよ
い。

【００１２】透明電極１２ａ，１２ｂは、必要に応じて
絶縁膜１３ａ、１３ｂを介して配向制御膜１４ａ，１４
ｂによって被覆されている。

【００１３】この絶縁膜１３ａ、１３ｂは、例えばシリ
コン窒化物、水素を含有するシリコン炭化物、シリコン
酸化物、ホウ素窒化物、水素を含有するホウ素窒化物、
セリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸
化物、チタン酸化物やタンタル酸化物やフッ化マグネシ
ウムなどの無機物質或いは他の有機絶縁物質にて形成さ
れており、少なくとも一層、或いは必要に応じて多層構
造として、対向基板（電極）間のショート防止機能を有
する。また、上述したショート防止のための有機ないし
無機絶縁膜上には、Ｔｉ−Ｓｉ等の塗布型絶縁膜を形成
してもよい。

【００１４】配向制御膜１４ａ，１４ｂ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、ポリパラキシレン、ポリエステル、ポリカ
ーボネード、ポリビニルアセタール、ポリ塩化ビニル、
ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリスチレン、セルロー
ス樹脂、メラミン樹脂、ユリヤ樹脂、アクリル樹脂やフ
ォトレジスト樹脂などの有機絶縁物質或いは他の無機絶
縁物質にて形成することができる。また、これらの絶縁
膜１３ａ，１３ｂ及び配向制御膜１４ａ，１４ｂは必要
に応じて、上述のように２層以上に分けず、無機物質絶
縁性配向制御層或いは有機物質絶縁性配向制御層単層と
することもできる。

【００１５】これらの絶縁膜１３ａ，１３ｂ及び配向制
御膜１４ａ，１４ｂは、無機系ならば蒸着法などで形成
でき、有機系ならば有機絶縁物質を溶解させた溶液、ま
たはその前駆体溶液（溶剤に０．１〜２０重量％、好ま
しくは０．２〜１０重量％）を用いて、スピンナー塗布
法、浸漬塗布法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法、
ロール塗布法等で塗布し、所定の硬化条件下（例えば加
熱下）で硬化させ形成させることができる。

【００１６】尚、これら絶縁膜１３ａ，１３ｂ及び配向
制御膜１４ａ，１４ｂの層厚は通常３〜１０００ｎｍ、
好ましくは４〜３００ｎｍ、さらに好ましくは４〜１０
０ｎｍが適している。

【００１７】配向制御膜１４ａ，１４ｂの少なくとも一
方は、２層又は単層のいずれかに関わらず、ガーゼやア
セテート植毛布等によるラビング処理等の一軸配向処理
が施されている。

【００１８】図２（ａ）（ｂ）は、ラビング処理を説明
する模式図で、ラビングローラ２００は、円柱状のロー
ラ２０１にナイロン布等のラビング布２０２を貼りつけ
た構造を有している。このラビングローラ２００を、Ｃ
の方向に回転させながら基板１１ａ（１１ｂ）上の配向
制御膜１４ａ、１４ｂに所定圧で当接させ、そしてガラ
ス基板１１ａ（１１ｂ）（又はラビングローラ）を矢印
Ｂ方向に移動させて配向制御膜１４ａ、１４ｂを摺接す
ることにより配向規制力が付与される。なお、この配向
規制力はラビングローラ２００を基板１１ａ（１１ｂ）
上の配向制御膜１４ａ（１４ｂ）に当接させる際の当接
力により決定され、通常はラビングローラ２００を上下
させ、ラビング布２０２の押し込み量を変えることによ
ってラビング布２０２と配向制御膜１４ａ（１４ｂ）と
の接触量で制御される。

【００１９】かかる液晶素子が、カラー表示素子とし適
用される場合、基板１１ａ，１１ｂの少なくとも一方に
は、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗ等の種々の色部材からなるドット或
いはラインより構成されるカラーフィルターパターンが
設けられる（不図示）。このカラーフィルターパターン
は基板上に形成され、そのパターンを構成するラインや
ドット間の段差を低減すべく、必要に応じて無機材料或
いは有機材料からなる平坦化層によって被覆され得る。
また、カラーフィルターのドットやライン間には、好ま
しくは色間の混色を防止すべく、金属や樹脂材料からな
る黒色の遮光層が設けられる（不図示）。このようなカ
ラー表示素子では透明電極１１ａ及び１１ｂのパターン
は、カラーフィルターパターンの計上に応じて設定され
得る。

【００２０】一方、上述した２枚の基板１１ａ，１１ｂ
の間には、スペーサ１６が散布されており、このスペー
サ１６によってガラス基板１１ａ，１１ｂがパネル全面
では駆動ＩＣが実装された辺からの距離に応じた分布で
の間隔（セルギャップ一般的には０．１〜２０μｍ、好
ましくは０．５〜３μｍ）に保持されている。

【００２１】尚、かかるスペーサ１６としては、シリカ
ビーズ、アルミナビーズ、高分子フィルム、ガラスファ
イバーが用いられる。更に、後述するシール剤と上述し
たスペーサーにより得られるセルギャップの保持機能を
助長し、素子の耐衝撃性を向上するべく粒状接着剤（不
図示）などが用いられ得る。

【００２２】基板１１ａ，１１ｂの周囲は、エポキシ系
接着剤などの熱硬化性樹脂からなるシール剤にて接着さ
れており（不図示）、これらのガラス基板１１ａ、１１
ｂ間には例えばカイラルスメクチック相を呈する液晶が
封入されている。

【００２３】当該液晶素子では、上記カイラルスメクチ
ック相（好ましくはカイラルスメクチックＣ相）を呈す
る液晶を用いる場合、好ましくは上述しようにセルギャ
ップを十分に小さくすることで、同相で固有に生じる分
子らせん配列構造が解除され、該分子が少なくとも２つ
安定状態をとり得る状態となっている。

【００２４】かかる液晶の配向状態は、液晶材料の特
性、並びに配向制御膜（１４ａ，１４ｂ）の材料、一軸
配向処理の条件等を適宜選択することで調整され得る。
例えば配向制御膜として、液晶分子に対し１０〜３０度
といった高いプレチルト角（液晶分子が配向制御膜に対
して傾斜する角度）を付与し得るフッ素含有のポリイミ
ドを用いて、特開平３−２５２６２４に開示されたよう
な、コントラスト等の特性に優れたＣ１ユニフォーム配
向状態を安定的に得ることができる。この場合、更に両
基板における配向制御膜（１４ａ、１４ｂ）の夫々に対
して施す一軸配向処理、好ましくはラビング処理の方向
を、互いに２０度以下の範囲で交差させることによっ
て、ユニフォーム配向状態をより安定的に得ることが可
能となる。

【００２５】上記カイラルスメクチック相を呈する液晶
としては、種々の液晶性化合物を用いることができる
が、フェニルピリミジン骨格を有する液晶性化合物を複
数種並びに少なくとも１種の光学活性化合物を用いた液
晶組成物等を適用することができる。例えば、スメクチ
ック相の温度範囲より高温側でコレステリック相を呈す
る液晶（組成物）を用いることができる。

【００２６】当該液晶素子では、シール剤にて囲まれた
液晶が封入された全領域、ないしはシール剤にて囲まれ
た領域に対して若干（約１５ｍｍ以下）の枠形状の部分
を除いた領域が、実効的に液晶による光学変調に寄与し
得る有効光学変調領域、（例えば、表示素子では実際の
表示のための光学変調を行う領域）として機能する。

【００２７】尚、基板１１ａ及び１１ｂの外側には偏光
板１７ａ，１７ｂが貼り合わせてある。

【００２８】本発明の液晶素子（例えば図１に示す構
造）では、前述したように、基板（１１ａ，１１ｂ）の
駆動回路（駆動ＩＣ）が接続される辺からの距離が大き
くなるに伴って、セルギャップが小さくなるように設定
されている。

【００２９】本発明では、好ましくは、パネル面内で、
上述したようなスペーサー１６の分散密度に（ある一点
を中心とした単位面積（ｍｍ²）当たりのスペーサーの
個数）所定の分布を設定した上で好ましくは後述するよ
うなパネル形式プロセスで対向する２枚の基板を面内で
均一に加圧して貼り合わせることによって、上述したよ
うなセルギャップの分布を制御することが可能である。
例えば、駆動回路が接続され得る辺の少なくとも一辺の
近傍においてはスペーサーの分散密度を高め、その対辺
に駆動回路が接続されない場合は、該辺近傍のスペーサ
ーの分散密度をより低くし、また対辺にも駆動回路が接
続される場合は、両辺近傍ではスペーサーの分散密度を
高くし、両辺間の中央部分（有効光学変調領域の中央
部）ではスペーサーの分散密度を低く設定する。

【００３０】尚、本発明の液晶素子では、スペーサーと
これを挟持する一対の基板の夫々に設けられた膜の硬度
の関係に応じて、例えば後述する様なプロセスで一対の
基板を対向せしめて加圧、加熱する際にスペーサーが基
板上の液晶に接する膜に若干めり込んだ上でセルギャッ
プが決定される。ここで、スペーサーの分散密度に応じ
て、上記の加圧により付与される圧力が異なり、スペー
サーの液晶に接するべき膜に対してめり込む程度が変動
する。こうして、スペーサーの分散密度に応じて、セル
ギャップの分布が設定され得る。

【００３１】より具体的には、有効光学変調領域内で上
述したスペーサーの分散密度に分布を設定してセルギャ
ップの制御を行う。有効光学変調領域における駆動回路
が接続される一辺を基準として、当該辺と垂直方向（通
常は当該辺において接続される駆動回路によって信号電
圧が供給される電極の長手方向）における有効光学変調
領域の全長の１０％以下の距離にある領域でのスペーサ
ーの分散密度を、少なくとも同３０％以上の距離にある
領域でのスペーサーの分散密度より高くすることが好ま
しい。特に、互いに対向する２辺に駆動回路が接続され
る場合では、各辺を基準にして上記有効光学変調領域の
全長の１０％以下の距離にある領域でのスペーサーの分
散密度を、少なくとも同３０％以上７０％以下の距離に
ある領域でのスペーサーの分散密度より高くすることが
好ましい。

【００３２】尚、スペーサーの散布は、例えば基板（１
１ａ，１１ｂ）上（実際には配向制御膜１４，１４ｂ
上）に対向したノズルから、これを走査させながらスペ
ーサーを射出することによって行う。ここで、ノズルを
有効光学変調領域における駆動回路が接続される一辺と
垂直方向に走査させ、当該ノズルからのスペーサーの射
出量或いは走査速度を、走査方向に沿って調整すること
によって、上述したようなスペーサーの分散密度の分布
を設定することができる。

【００３３】前述したようなマトリックス電極構造を用
いた素子構造でマルチプレックス駆動を適用する際に
は、クロストークの低減といった観点で走査選択信号の
電圧が高くなるため、走査電極に電圧を供給する駆動回
路（駆動ＩＣ）からの発熱が極めて高い。従って、上述
したようなスペーサーの分散密度の分布の設定によるセ
ルギャップの分布の制御は、パネル面内において、走査
電極に電圧を供給する駆動回路が接続される辺に垂直な
方向（通常は走査電極の長手方向）に適用することぎ極
めて有効である。

【００３４】本発明の液晶素子の具体的な製造プロセス
の例を図３を参照して説明する。

【００３５】図３（ａ）に示すように、透明電極１２
ａ，１２ｂ、絶縁膜１３ａ，１３ｂ、及び配向制御膜１
４ａ，１４ｂが形成された一対の基板１１ａ，１１ｂの
一方の周縁部に液晶注入口となる部分を除いてシール剤
１８を印刷等により塗布形成する。続いて、いずれか一
方の基板の配向制御膜上（図３（ａ）では配向制御膜１
４ｂ上）に、上述したような分散密度分布でスぺーサー
１６を散布する。

【００３６】次いで、両基板を対向配置せしめ、図３
（ｂ）に示すようにシール剤１８を加熱及び加圧（Ｐ）
して硬化させることによって貼り合わせセル構造を形成
する。尚、図３（ｂ）では、右側を液晶注入口が形成さ
れる側とする。また、かかるセル構造の平面構造の例を
図２１に示す。同図において、２０は液晶注入口となる
部分である。

【００３７】こうして得られたセル（空セル）に対し上
記シール剤が形成されていない液晶注入口から液晶を注
入する。その後、当該注入口はシール剤と同様の材料等
によって封止する。そして、セル内に封入された液晶に
必要に応じて熱処理等を施した後、セルの所定の辺にお
いて電極に対し駆動回路（駆動ＩＣ）を接続する（不図
示）。

【００３８】このようなプロセスにおいて、特に両基板
に対して加圧及び加熱を施す工程では、通常、対向した
基板（１１ａ、１１ｂ）間に存在する加熱さされた空気
が、図３（ｂ）の矢印１９に示すように液晶注入口とな
る部分から順次排気され得る。ここで図４に示すよう
に、液晶注入口となる部分２０、即ち、シール剤１８が
塗布されていない部分が、セルギャップが小さく設定さ
れ得る辺側に設けられ、特に注入口の幅が該注入口を含
む辺の３０％以下である場合、シール剤を加熱（及び加
圧）する工程で、その条件によっては対向した基板（１
１ａ、１１ｂ）間に存在する加熱された空気２１が注入
口から速やかに排気され得ないことがある。かかる加熱
空気は、他辺におけるシール剤のラインに圧力を加えて
シール剤の破れなどの損傷を与えることがある。例えば
図２１に示す構造では、図面上の左側の領域でセルギャ
ップが大きくなっている場合、シール剤１８ａや１８ｂ
の部分が、排気され得なかった加熱空気の過度の膨張に
より損傷を受けることがある。こうして、液晶素子の安
定的な製造が妨げられ、更に最終的に形成される素子の
性能（例えば液晶配向性）にも悪影響が及ぶ場合があ
る。

【００３９】かかる事項を考慮して、本発明の液晶素子
ではシール剤を二重構造で基板周縁部に形成することが
好ましい。特に、セルギャップが小さくなっている領域
の周辺に形成されるシール剤を二重構造とすることは好
ましい。例えば図２２に示すように、第一のシール剤１
８の内側の一部の辺に沿って、第二のシール剤２２を形
成することが好ましい。これら二重構造の部分では、シ
ール剤が互いに接触していなくてもよい。特に、同図の
シール剤の構造は、図面上左側の領域でセルギャップが
大きくなっている場合に特に好適である。

【００４０】本発明の液晶素子では、面巾でセルギャッ
プに分布を設けたことによって、特に平均的なセルギャ
ップが大きい場合、或いはセルギャップの最大値と最小
値の差が大きい場合、パネル面内での過度の色度分布が
生じ、通常の透過光を利用してあるいは素子の一方の面
側に均一な平面光を供給する光源を設け、この光源から
の光を利用して表示装置に適用する場合、セルギャップ
の相対的に大きな領域（特に駆動回路が接続された辺近
傍の領域）において黄色に色付くといった現象が生じ得
る。

【００４１】そこで、本発明の液晶素子（液晶パネル）
を透過型液晶表示素子として、表示装置に適用する場
合、素子（表示パネル）の背面側に、上述したパネル面
内でのセルギャップの分布に起因した色度分布を補償す
べく、自身で色度分布を有する平面光を照射する照明手
段（バックライト）を配置することが好ましい。こうし
て、液晶素子において、面内での駆動特性を均一化して
表示品位を向上すると同時に、特に走査電極又は情報電
極用の駆動回路（駆動ＩＣ）が接続された辺近傍の領域
での色度のムラを低減することが可能となる。

【００４２】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に沿って更に
詳細に説明する。基本的には下記のようなプロセスに沿
って上述した図１に示すような構造の液晶素子を作成
し、夫々の評価を行った。

【００４３】約２７０ｍｍ×３２０ｍｍのガラス基板１
１ａ、１１ｂの板厚を１．１ｍｍとし、各基板上にＩＴ
Ｏの透明電極１２ａ、１２ｂのパターンをスパッタ法及
びフォトリソグラフィにより形成した。この透明電極１
２ａ、１２ｂの膜厚は１５００Åとし、幅１７０μｍの
ストライプ状のものを３０μｍの間隔を開けて多数設け
た。透明電極上にショート防止用の絶縁膜１３ａ、１３
ｂをＴａ₂ Ｏ₅ 膜を用い、９００Åの厚さとなるように
スパッタ法で形成した。さらに、表面状態改質のため塗
布型絶縁層（ＴｉＳｉ＝１：１東京応化社製）を塗布し
３００℃で焼成を行った。膜厚は１２００Åとした。

【００４４】一方、配向制御膜１４ａ、１４ｂの形成
は、ポリアミド酸（日立化成（株）製；ＬＱ１８０２）
をＮＭＰ／ｎＢＣ＝１／１液で１．５Ｗｔ％に希釈した
溶液をスピナーで２０００ｒｍｐ、２０ｓｅｃの塗布条
件で塗布し、その後２７０℃、１時間焼成して行った。
この膜厚は２００Åとした。

【００４５】次に、これら配向制御膜１４ａ、１４ｂに
前述した図２に示す装置を用いてラビング処理を行っ
た。

【００４６】押込み量εを０．３５ｍｍローラ回転数を
１０００ｒｍｐ、ローラ送り速度を３０ｍｍ／ｓｅｃの
ラビング条件で２回行った。

【００４７】このようにして製作されたガラス基板１１
ａ、１１ｂを、一方のガラス基板１１ａ（１１ｂ）に所
定の平均粒径を有するビーズスぺーサ１６（シリカビー
ズ、アルミナビーズ等）を後述したような所定の分布で
散布し、他方のガラス基板１１ｂ（１１ａ）の周縁部に
エポキシ樹脂の接着剤であるシール接着剤をディスペン
サによる描画で形成した両ガラス基板１１ａ、１１ｂを
貼り合わせて１６０℃、１ｋｇ／ｃｍ²、１時間の条件
でシール材の加熱、硬化を行いマトリックス電極構造の
セルを形成した。なお、貼り合わせたガラス基板１１
ａ、１１ｂに施したラビング処理のラビング方向が略平
行になるように行った。

【００４８】ここで、シール剤は、図２１に示すように
基板の周縁部に沿って注入口２０の部分を除いてライン
状に形成した。シール材で囲まれた領域の寸法をシール
材塗布巾の中心点の測定で２５７ｍｍ×３１５ｍｍとし
た。シール材の巾は０．２７ｍｍとした。注入口となる
不連続な部分の長さは、該注入口を含む辺の長さの１／
３とした。

【００４９】その後、下記の相転移温度、及び物性値を
示すフェニルピリミジン系強誘電性液晶を減圧下でＩｓ
ｏ相に昇温し毛管現象により注入して、その後徐冷して
液晶装置を製造した。この素子を駆動して配向状態を観
察したところ、いわゆるユニフォーム状態の配向である
ことが観察された。尚、有効光学変調領域を２３５ｍｍ
×２９４ｍｍとした。

【００５０】チルト角 θ＝１５．１°（ａｔ３０℃）自発分極Ｐｓ＝５．５（ｎｃ／ｃｍ² ）（ａｔ３０℃） Δｎ＝０．２

【００５１】続いて、マトリックス電極構造をなす透明
電極１２ａ及び１２ｂの夫々に対して、セルの少なくと
も一辺ないしは両辺の端部において、透明電極１２ａ及
び１２ｂの一方が走査電極、他方が情報電極として機能
するべく、これらに走査信号電圧ないし情報信号電圧を
供給する駆動ＩＣを接続した。

【００５２】以下具体的な実験例について詳述する。

【００５３】（実験例１）上述したプロセスに沿って、
図１に示す構造であって、模式的には図６（ａ）又は図
８（ａ）に示す構造（但しこれら図では、絶縁膜、配向
制御膜は省略されている）の液晶素子（液晶表示パネ
ル）のサンプル１（図６）、サンプル２（図８）を作製
した。これらサンプル１、２では走査電極駆動用のＩＣ
（４０）が、一方の基板（１１ａ）の一辺において走査
電極（１１ａ）に接続されている。また、平均粒径が
１．２μｍのビーズスぺーサー（１６）が使用され、駆
動ＩＣ（２０）により電圧が供給される走査電極（１１
ａ）方向でのスぺーサー散布密度（分散密度に相応）
が、夫々図６（ｂ）、図８（ｂ）で示されるような分布
を有し、且つ走査電極方向でのセルギャップの変化が、
夫々図６（ｃ）、図８（ｃ）で示されるような状態とな
っている。

【００５４】図６（ｂ）、（ｃ）、図８（ｂ）、（ｃ）
における横軸は、素子の有効光学変調領域の走査電極方
向における全長を１とし、走査電極用駆動ＩＣ（４０）
が形成された辺側における端辺を基準（０）とした距離
の相対比率を示している。このスぺーサー散布密度及び
セルギャップは、走査電極用駆動ＩＣが形成された辺を
均等に区分した５点を通り、当該辺と直交する５本の線
上で測定された値（ｎ＝５）について走査電極用駆動Ｉ
Ｃからの等距離の点での値を平均した値である。即ち、
面内（有効光学変調領域内）を均一に配置した５×５の
２５点で測定された値を基にしている。

【００５５】尚、セルギャップについては上記の５×５
の２５点の夫々においてリタデーションを測定し（オリ
ンパス光機ＲＡ１００使用）この値に基づいて求め
た。

【００５６】かかるサンプル１及び２の素子について、
夫々図５に示すような駆動波形（走査選択信号Ｓ、情報
信号Ｉ）を用いて白黒のマトリックス表示を行った。駆
動条件としては、環境温度２０℃、Ｖ_com ＝１４．１
Ｖ、Ｖ_seg ＝５．９Ｖ、Ｖ_com＋Ｖ_seg ＝２０Ｖとし
た。かかる駆動時において、各サンプルで生じる走査電
極方向での液晶の温度分布、液晶駆動の閾値変動、並び
に表示品位の変動について評価した（測定は上記スぺー
サー散布密度、セルギャップの測定地点で行った）。
尚、閾値変動は、上記駆動条件における駆動電圧のパル
ス巾を変化させて得られる閾値の値によりを測定し、素
子の一端の（距離１の部分）閾値を１として相対評価し
た。表示品位については、各測定ポイントでの１０ｍｍ
×１０ｍｍで白ないし黒表示が均一になされているかで
評価した。

【００５７】同方向での温度分布が軽減され、閾値がほ
ぼ均一に保たれていた。サンプル１での最高及び最低温
度の差ΔＴ＝３．９℃、サンプル２ではΔＴ＝４．９℃
であった。更に、図６に示す設定の素子では、素子全面
で白黒の表示状態が均一であるのに比較して、図８の場
合では、走査電極用の駆動ＩＣが実装された側の辺近傍
の光学変調領域で表示ムラが発生していた。このよう
に、マトリックス電極構造を有する液晶素子において、
図６に示すような設定とすることによって、特に、走査
電極用の駆動ＩＣ近傍に発生する表示ムラが著しく改善
され得ることが判った。

【００５８】かかる結果は、図６に示す設定の液晶素子
において、特に走査電極用駆動ＩＣが接続された辺近傍
の領域でのセルギャップを大きくしたことによって、同
領域での液晶素子としての容量が小さくなり流れる電流
が低減されて発熱量を抑制され、当該駆動ＩＣの発熱に
よる影響が補償されたことに起因して得られたものであ
ると認められる。

【００５９】（実験例２）上述したプロセスに沿って、
図１に示す構造であって模式的には図１０（ａ）に示す
構造（但しこれら図では配向制御膜及び絶縁膜は省略さ
れている）の液晶素子（液晶表示パネル）のサンプル３
を作製した。また、このサンプル３では走査電極駆動用
のＩＣ（４０）が、一方の基板（１１ａ）の両辺におい
て走査電極（１１ａ）に接続されている（走査電極によ
っていずれかの辺側で駆動ＩＣに接続する）。また、平
均粒径が１．２μｍのビーズスぺーサー（１６）が使用
され、駆動ＩＣ（４０）により電圧が供給される走査電
極（１１ａ）方向でのスぺーサー散布密度（分散密度に
相応）が、図１０（ｂ）で示されるような分布を有し、
且つ走査電極方向でのセルギャップの変化が、図１０
（Ｃ）で示されるような状態となっている。

【００６０】尚、図１０での表示は、図６及び図８と同
義である。

【００６１】これに対し、サンプル２と同様のスぺーサ
ー散布密度の及びセルギャップの分布を有し、且つ、走
査電極駆動用のＩＣが一方の基板の両辺において走査電
極（１１ａ）に接続された走査電極によっていずれかの
辺側で駆動ＩＣに接続する）へ接続した構造のサンプル
４を作製した。

【００６２】かかるサンプル３及び４について、実験１
と同様の条件で駆動を行い、同様に走査電極方向での液
晶の温度分布、液晶駆動の閾値変動、並びにパネル面内
での表示品位の変動について評価した。結果を夫々図１
１（ａ）及び（ｂ）（サンプル３）、図１２（ａ）及び
（ｂ）（サンプル４）に示す。

【００６３】図１１に示す結果を図１２の結果と比較す
ることにより、図１０に示すような走査電極よう駆動Ｉ
Ｃを対向する二辺に備えた素子では、同図に示す走査電
極方向でのスぺーサーの分散密度、及びセルギャップの
分布を設定することで、同方向での温度分布が軽減さ
れ、閾値がほぼ均一に保たれていた。また、パネル面内
での表示ムラは見られなかった。

【００６４】尚、実験例１及び２の素子において、情報
電極用の駆動ＩＣが接続された辺においてもセルギャッ
プを大きくし、かかる辺に垂直な方向（即ち情報電極の
方向）に沿ってセルギャップを変化させる（当該辺から
の極が大きくなるに伴ってセルギャップを小さくする）
ことによって、パネル全面での表示品位の更なる安定化
が実現される。

【００６５】（実験例３）走査電極方向でのスぺーサー
の分散密度の分布、及びこれによるセルギャップの分布
を変化させたことを除いて、実験１のサンプル１と同様
の構成になる素子（表示パネル）のサンプル５〜１０を
作製した。尚、これらサンプルでは、スぺーサー分散密
度の分布及びセルギャップの分布の傾向はサンプル１の
場合（図６（ｂ）及び（ｃ））と同様とし、下記式
（ｔ）に示す最小セルギャップｄｍｉｎと最大セルギャ
ップｄｍａｘの関係を種々に設定した。

【００６６】

【外３】上記式（Ｉ）で規定されるパラメーターは、分布を持つ
セルギャップの概略平均値が（ｄｍａｘ＋ｄｍｉｎ）／
２に対するギャップの変動値（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）の
割合を示し、ギャップ変動の程度を示すものである。こ
れらサンプル５〜１０及びサンプル２について、実験１
と同様の条件で駆動を行い、パネル面内での表示ムラ及
び色付きを評価した。結果を下記表に示す。

【００６７】

【表１】

【００６８】この結果から、前記パネルの最大セルギャ
ップｄｍａｘと最小セルギャップ厚ｄｍｉｎが

【００６９】

【外４】で色ムラも良く効果的に表示ムラが改善できる。

【００７０】さらに、

【００７１】

【外５】では色ムラも良好であることがわかる。

【００７２】尚、本発明者らの実験によれば、対角１５
インチのパネルにおいて、

【００７３】

【外６】とするためには、スペーサ散布密度の走査電極の取出し
部側での値Ｓｍａｘとパネルの表示エリアの最小セルギ
ャップ部での値Ｓｍｉｎかを、

【００７４】

【外７】と設定することが好ましいことが見出された。

【００７５】（実験例４）本例では、セルギャップの分
布の設定によって生じ得る面内での色付き現象の抑制手
段について検討した。

【００７６】実験例１で作製したサンプル１及び実施例
３で作製したサンプル３について走査電極方向での色度
分布（ＣＩＥ−ｘｙ色度）を測定した。具体的には、パ
ネル全面を白表示状態とし、測定器としてＢＭ−７（ト
プコン社製）を用い、室温でパネル面の中心輝度を１０
０ｃｄ／ｃｍ² （均一平面光）として測定した。結果を
サンプル１について図１３（ａ）（色度ｘ）及び（ｂ）
（色度ｙ）、サンプル３について図１４（ａ）（色度
ｘ）及び（ｂ）（色度ｙ）に示す。これら線図の横軸
は、図６（ｂ）等の横軸と同義である。即ち走査電極用
駆動ＩＣとが形成された辺を均等に区分した５点を通
り、当該辺と直交する５本の線上での点で測定を行い、
走査電極駆動ＩＣから等距離にある点での値の平均値を
算出したものである。尚、測定点での測定エリアの大き
さを５ｍｍφとした。

【００７７】同図に示す結果より、両サンプル共、走査
電極方向でセルギャップの分布（図６（ｃ）、１０
（ｃ））に対応する色度分布が認められる。

【００７８】これらサンプルの素子の背面に図１５に示
すような構造のバックライト３０を配置した。かかるバ
ックライト３０は、ランプケース３１内に、サンプル１
の素子の走査電極用駆動ＩＣが設けられる辺の方向を長
手方向とした複数のランプ３２…が配列され、その上方
にライティングカーテン３３及び拡散板３４を備えてお
り、液晶素子に対し背面から光照射を行う。そして、複
数のランプ３２として、パネルの走査電極の方向のセル
ギャップ分布に応じて、照射光の色度が異なるものを配
置した。

【００７９】バックライト全体として平面光としての、
パネルにおける走査電極方向での色度分布を、図１６
（ａ）及び（ｂ）（サンプル１に対して使用したバック
ライト）、図１８（ａ）及び（ｂ）（サンプル３に対し
て使用したバックライト）に、バックライトを使用した
状態での表示面の色度分布を夫々、図１７（ａ）及び
（ｂ）、図１９（ａ）及び（ｂ）に示す。

【００８０】また、参考として、サンプル２のセルギャ
ップが均一な素子に対して、全面ほぼ均一な色度を有す
る平面光を照射するバックライトを適用して、同様に表
示面の走査電極方向における色度分布を測定した。結果
を図２０（ａ）、（ｂ）に示す。

【００８１】これら結果によれば、セルギャップに分布
が設けられた液晶素子に対してこのセルギャップ分布に
対応した色度分布を有するバックライトを用いることに
よって、表示面の過度の色度分布を、色度分布の小さい
バックライトを用いる場合に比較して低減し、セルギャ
ップが均一である液晶素子と同等のレベルにすることが
可能であることが明らかである。

【００８２】（実験例５）本例では、セルギャップの分
布の設定によって素子の製造時に生じ得る周縁部におけ
るシール剤の損傷の抑制について検討した。

【００８３】図２１に示す平面構造のようにシール剤を
基板の全周縁部に亘って単層構造で形成し、注入口２０
の幅を当該注入口が設けられる辺のシール剤の長さの１
／４としシール剤の硬化の条件を１６０℃、２ｋｇｆ／
ｃｍ²、１時間とすることを除いて他は、実験例１のサ
ンプル１と同様に液晶素子を作成した。

【００８４】この場合、素子１０個の製造で、８個まで
が図２１の１７ａ及び１７ｂの領域付近でシール剤と交
差する電極の方向に沿ってかかるシール剤の剥離が発生
した。

【００８５】これに対し、シール剤のパターンを図２２
のように二重構造とし、注入口２０の幅を当該注入口が
設けられるシール剤の長さの１／４としまたシール剤の
加熱硬化の条件を上記のようにすることを除いて、サン
プル１と同様の設計及び条件で液晶素子で作製した。こ
こでシール剤２２の部分の幅を０．１５ｍｍとし、シー
ル剤１８の部分との間隔を４．６ｍｍとした。この場
合、素子１０個の製造で、シール剤の剥離を生じたもの
はなかった。

【００８６】この結果、セルギャップに分布が設けら
れ、特にセルギャップが小さく設定された側に液晶注入
口が形成される場合、液晶素子に対してシール剤を二重
構造で形成することによって、シール剤の加熱硬化の条
件が厳しくても当該液晶素子をより安定的に得ることが
でき、また得られた素子についても実験例１等で立証さ
れたような優れた表示品位が長期的且つ安定して確保さ
れることが明らかである。

【００８７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
液晶素子及びこれを用いた液晶表示装置において、特に
駆動ＩＣ等が実装された部分近傍での発熱に起因した液
晶パネル面内での過度に不均一な温度分布を解消し、面
内での表示ムラが改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の液晶素子の構造の一例を示す斜
視図。（ｂ）図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図２】（ａ）本発明の液晶素子の製造において適用す
るラビング処理を説明する斜視図。（ｂ）本発明の液晶素子の製造において適用するラビン
グ処理を説明する断面図。

【図３】（ａ）（ｂ）本発明の液晶素子の製造プロセス
を示す断面図。

【図４】本発明の液晶素子における、基板間からの排気
の状態を模式的に示す斜視図。

【図５】本発明の実施例で用いる駆動波形を示す図。

【図６】（ａ）本発明の実施例のサンプル１の素子の構
造を模式的に示す図。（ｂ）サンプル１におけるスペーサー散布密度の分布を
示す図。（ｃ）サンプル１におけるセルギャップの分布を示す
図。

【図７】（ａ）サンプル１の素子における温度分布を示
す図。（ｂ）サンプル１の素子における閾値分布を示す図。

【図８】（ａ）本発明の実施例のサンプル１の構造を模
式的に示す図。（ｂ）サンプル２におけるスペーサー散布密度の分布を
示す図。（ｃ）サンプル２におけるセルギャップの分布を示す
図。

【図９】（ａ）サンプル２の素子における温度分布を示
す図。（ｂ）サンプル２の素子における閾値分布を示す図。

【図１０】（ａ）本発明の実施例のサンプル３の構造を
模式的に示す図。（ｂ）サンプル３におけるスペーサー散布密度の分布を
示す図。（ｃ）サンプル３におけるセルギャップの分布を示す
図。

【図１１】（ａ）サンプル３の素子における温度分布を
示す図。（ｂ）サンプル３の素子における閾値分布を示す図。

【図１２】（ａ）サンプル４の素子における温度分布を
示す図。（ｂ）サンプル４の素子における閾値分布を示す図。

【図１３】（ａ）（ｂ）サンプル１の素子に対して均一
平面光のバックライトを適用した際のパネル面における
色度分布を示す図。

【図１４】（ａ）（ｂ）サンプル３の素子に対して均一
平面光のバックライトを適用した際のパネル面における
色度分布を示す図。

【図１５】本発明の実施例で液晶素子に対して使用する
バックライトの構造を模式的に示す断面図。

【図１６】（ａ）（ｂ）本発明の実施例でサンプル１の
素子に対して使用するバックライトのみの色度分布を示
す図。

【図１７】（ａ）（ｂ）図１６に示す色度分布のバック
ライトをサンプル１の素子に対して適用した場合の色度
分布を示す図。

【図１８】（ａ）（ｂ）本発明の実施例でサンプル３の
素子に対して使用するバックライトのみの色度分布を示
す図。

【図１９】（ａ）（ｂ）図１８に示す色度分布のバック
ライトをサンプル１の素子に対して適用した場合の色度
分布を示す図。

【図２０】（ａ）（ｂ）サンプル２の素子のみにおける
色度分布を示す図。

【図２１】本発明の液晶素子におけるシール剤の配置の
一例を示す平面図。

【図２２】本発明の液晶素子におけるシール剤の配置の
他の例を示す平面図。

【符号の説明】

１１ａ、１１ｂ基板１２ａ、１２ｂ電極１３ａ、１３ｂ絶縁膜１４ａ、１４ｂ配向制御膜１５液晶１６スペーサー１７ａ、１７ｂ偏光板１８シール剤２０液晶注入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者齊藤哲郎東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者小村明彦東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】夫々電極を備え、所定長のギャップを隔
てて対向した一対の基板間にカイラルスメクチック相を
呈する液晶を挟持し、少なくとも１辺に前記電極に対し
て液晶駆動用の電圧を供給する駆動回路が接続される部
位を有する液晶素子であって、前記駆動回路が接続される辺の少なくとも一辺からの距
離が大きくなるに伴って、前記ギャップが小さくなるこ
とを特徴とする液晶素子。
【請求項２】前記一方の基板に形成された電極が走査
電極であり、他方の基板に形成された電極が情報電極で
あり、これらの電極がマトリクス電極構造をなし、該走
査電極に電圧を供給する駆動回路が形成された辺からの
距離が大きくなるに伴って、前記ギャップが小さくなる
ことを特徴とする請求項１記載の液晶素子。
【請求項３】前記一対の基板間のギャップが、前記カ
イラルスメクチック相を呈する液晶に固有に存在する液
晶分子のらせん配列構造が解除されるのに十分な大きさ
である、請求項１又は２記載の液晶素子。
【請求項４】前記一対の基板が複数のスペーサーを介
して対向しており、前記駆動回路が接続される辺の少な
くとも一辺からの距離に応じて、該スペーサーの分散密
度を変化させた請求項１記載の液晶素子。
【請求項５】前記駆動回路が接続される辺の少なくと
も一辺からの距離が大きくなるに伴って、スペーサーの
分散密度を小さくした請求項１記載の液晶素子。
【請求項６】前記一対の基板が複数のスペーサーを介
して対向しており、前記走査電極に電圧を供給する駆動
回路が接続される辺からの距離に応じて、該スペーサー
の分散密度を変化させた請求項２記載の液晶素子。
【請求項７】前記走査電極に電圧を供給する駆動回路
が接続される辺からの距離が大きくなるに伴って、スペ
ーサーの分散密度を小さくした請求項６記載の液晶素
子。
【請求項８】前記走査電極に電圧を供給する駆動回路
が、一辺のみに形成される請求項２記載の液晶素子。
【請求項９】前記走査電極に電圧を供給する駆動回路
が、互いに対向する二辺に形成される請求項２記載の液
晶素子。
【請求項１０】前記一対の基板が、その周縁部に形成
されたシール剤により貼り合わせられており、該シール
剤が少なくとも一部において二重構造をとる請求項１又
は２記載の液晶素子。
【請求項１１】最大セルギャップｄｍａｘ、最小セル
ギャップｄｍｉｎとしたとき、これが【外１】の関係を有する請求項１記載の液晶素子。
【請求項１２】最大セルギャップｄｍａｘ、最小セル
ギャップｄｍｉｎの関係が、【外２】となる、請求項１１記載の液晶素子。
【請求項１３】夫々電極を備え、スペーサーを介して
所定長のギャップを隔て対向した一対の基板間に液晶を
挟持し、少なくとも１辺に前記電極に対して液晶駆動用
の電圧を供給する駆動回路が接続される部位を有する液
晶素子であって、前記駆動回路が接続される辺の少なくとも一辺からの距
離に応じて、前記スペーサーの分散密度を変化させたこ
とを特徴とする液晶素子。
【請求項１４】前記駆動回路が接続される辺の少なく
とも一辺からの距離が大きくなるに伴って、スペーサー
の分散密度を小さくした請求項１３記載の液晶素子。
【請求項１５】前記一方の基板に形成された電極が走
査電極であり、他方の基板に形成された電極が情報電極
であり、これら電極がマトリクス電極構造をなし、該走
査電極に電圧を供給する駆動回路が形成された辺からの
距離に応じて、前記スペーサーの分散密度を変化させた
ことを特徴とする請求項１３記載の液晶素子。
【請求項１６】前記走査電極に電圧を供給する駆動回
路が接続される辺からの距離が大きくなるに伴って、ス
ペーサーの分散密度を小さくした請求項１３記載の液晶
素子。
【請求項１７】夫々電極を備え、スペーサーを介して
所定長のギャップを隔てて対向した一対の基板間に液晶
を挟持し、少なくとも１辺に前記電極に対して液晶駆動
用の電圧を供給する駆動回路が接続される部位を有する
液晶素子の製造方法であって、一方の基板の周縁部に前記液晶を基板間に注入するため
の部分を除いて、少なくとも一部を二重構造としたシー
ル剤パターンを形成する工程と、前記一対の基板のいずれか一方に、前記駆動回路が接続
される辺の少なくとも一辺からの距離に応じて分布をも
った分散密度でスペーサーを散布する工程と、前記シール剤パターンが形成され、スペーサーが散布さ
れた一対の基板を対向させ、加熱及び加圧を施してシー
ル剤を硬化させ、該一対の基板を貼り合わせる工程と、
を具備してなる液晶素子の製造方法。
【請求項１８】夫々電極を備え、スペーサーを介して
所定長のギャップを隔て対向した一対の基板間に液晶を
挟持し、少なくとも１辺に前記電極に対して液晶駆動用
の電圧を供給する駆動回路が接続される部位を有する液
晶素子であって、前記駆動回路が接続される辺の少なく
とも一辺からの距離に応じて、前記基板間のギャップを
変化させた液晶素子と、前記液晶素子の背面側に配置され、該液晶素子に対し、
前記基板間ギャップの変化に応じた色度分布を有する平
面光を照射する照明手段と、を具備してなる液晶表示装
置。
【請求項１９】夫々電極を備え、スペーサーを介して
所定長のギャップを隔て対向した一対の基板間に液晶を
挟持し、少なくとも１辺に前記電極に対して液晶駆動用
の電圧を供給する駆動回路が接続される部位を有する液
晶素子であって、前記駆動回路が接続される辺の少なく
とも一辺からの距離に応じて、前記スペーサーの分散密
度を変化させた液晶素子と、前記液晶素子の背面側に配置され、該液晶素子に対し、
前記スペーサーの分散密度を変化に応じた色度分布を有
する平面光を照射する照明手段と、を具備してなる液晶
表示装置。