JP6265599B2 - Polymer liquid crystal display element - Google Patents

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Description

本発明は、高分子液晶を用いた液晶表示素子に関し、特に、寒暖があるような場所でも使用できる高分子液晶表示素子に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display element using a polymer liquid crystal, and more particularly to a polymer liquid crystal display element that can be used even in places where there is cold or warm.

高分子分散液晶を用いた液晶表示素子は配向膜を必要とせず、また偏光板も必要としないことからコストメリットが大きく、また、偏光板を用いないことから光透過率が高く、明るい表示が得られなどの利点がある。そのため、近年においてはさまざまな分野で使用されるようになってきている。例えば、下記の特許文献1に記載されたカメラのファインダ装置もその一つである。   A liquid crystal display element using a polymer dispersed liquid crystal does not require an alignment film and does not require a polarizing plate, so it has a large cost merit, and since a polarizing plate is not used, it has a high light transmittance and a bright display. There are advantages such as being obtained. Therefore, in recent years, it has been used in various fields. For example, a camera finder apparatus described in Patent Document 1 below is one of them.

特許文献1に記載されたファインダ装置に用いられる液晶表示素子について図3、4を用いて説明する。図3は高分子分散液晶の液晶表示素子を用いた表示ユニットの斜視図を表しており、図4はファインダ装置の視野の様子を示す平面図を示している。なお、図中において、符号は主旨を逸脱しない範囲で修正している。
特許文献1に記載されたファインダ装置は対物系レンズ、プリズムなどからなる対物光学系と、ダハプリズム、接眼レンズなどからなる接眼光学系と、対物光学系と接眼光学系の間に配設した表示ユニットからなる。そして、対物光学系を通った光は表示ユニットで結像する。図3は表示ユニットの斜視図を示している。図3において、表示ユニットは一対の透明なガラスからなる下基板1と上基板2の間に高分子分散液晶を封止して形成した液晶表示素子10と、液晶表示素子10の側方に配設したLEDなる光源50と、液晶表示素子10の前方に配設した視野枠板51とから構成している。視野枠板51は光が液晶表示素子10に入射する前側に設けており、視野枠板51の開口部51aを通った光のみが液晶表示素子10に入射して液晶表示素子10に画像が結像するようになっている。そして、接眼光学系側に導かれて視認されるようになっている。
A liquid crystal display element used in the finder apparatus described in Patent Document 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a perspective view of a display unit using a liquid crystal display element of polymer dispersed liquid crystal, and FIG. 4 is a plan view showing a field of view of the finder device. In the figure, the reference numerals are corrected without departing from the spirit of the invention.
A viewfinder device described in Patent Document 1 includes an objective optical system including an objective lens and a prism, an eyepiece optical system including a roof prism and an eyepiece, and a display unit disposed between the objective optical system and the eyepiece optical system. Consists of. The light passing through the objective optical system forms an image on the display unit. FIG. 3 shows a perspective view of the display unit. In FIG. 3, the display unit includes a liquid crystal display element 10 formed by sealing a polymer-dispersed liquid crystal between a pair of transparent glass lower substrate 1 and upper substrate 2, and a liquid crystal display element 10. The light source 50 is an LED provided, and a field frame plate 51 disposed in front of the liquid crystal display element 10. The field frame plate 51 is provided on the front side where light enters the liquid crystal display element 10, and only the light that has passed through the opening 51 a of the field frame plate 51 is incident on the liquid crystal display element 10 and an image is formed on the liquid crystal display element 10. It has come to image. And it is guided to the eyepiece optical system side and visually recognized.

また、表示ユニットの表示を制御する制御装置を有しており、通常撮影モード、パノラマ撮影モードをモードセレクタによって選択する機能を持っている。また、高分子分散液晶からなる液晶表示素子10には、図4に示すように、パノラマ撮影領域61、近距離補正領域62、パノラマ上枠領域63、パノラマ下枠領域64、ターゲットマークの領域65、視野枠板51によって遮光される領域66などを設けている。また、視野枠板51によって遮光される領域66以外の上記の各領域の部分には一対の対向したガラスからなる下基板1と上基板2にセグメント電極(透明電極)を設けていて、セグメント電極への電圧印加(通電)で透明状態になり、電圧不印加(非通電)により不透明(白濁)状態が現れるようになっている。   Further, it has a control device for controlling the display of the display unit, and has a function of selecting a normal photographing mode and a panoramic photographing mode by a mode selector. As shown in FIG. 4, the liquid crystal display element 10 made of polymer dispersed liquid crystal has a panorama shooting area 61, a short distance correction area 62, a panorama upper frame area 63, a panorama lower frame area 64, and a target mark area 65. A region 66 that is shielded by the field frame plate 51 is provided. Further, segment electrodes (transparent electrodes) are provided on the lower substrate 1 and the upper substrate 2 made of a pair of opposed glass in the respective regions other than the region 66 shielded by the field frame plate 51, and the segment electrodes It becomes transparent when a voltage is applied (energized) to it, and an opaque (white turbid) state appears when no voltage is applied (non-energized).

通常撮影モードの撮影は液晶表示素子10のパノラマ撮影領域61、近距離補正領域62、パノラマ上枠領域63、パノラマ下枠領域64を通電状態での透明状態にして撮影を行う構成をとっている。
また、パノラマ撮影モードの場合で被写体輝度が一定値以上(例えば、昼間の屋外での撮影)場合は、パノラマ撮影領域61を通電状態での透明状態にし、近距離補正領域62、パノラマ上枠領域63、パノラマ下枠領域64、ターゲットマークの領域65は非通電状態での不透明状態にして撮影を行うようにし、被写体輝度が一定値以下(例えば、夜景や薄暗い所での撮影)である場合はパノラマ撮影領域61及び近距離補正領域62が通電状態での透明状態にし、パノラマ上枠領域63、パノラマ下枠領域64及びターゲットマークの領域65が非通電状態で不透明状態にして撮影を行う構成をとっている。
Shooting in the normal shooting mode has a configuration in which the panorama shooting area 61, the short distance correction area 62, the panorama upper frame area 63, and the panorama lower frame area 64 of the liquid crystal display element 10 are set in a transparent state when energized. .
In the case of the panorama shooting mode, when the subject brightness is a certain value or more (for example, shooting outdoors in the daytime), the panorama shooting area 61 is set to the transparent state in the energized state, and the short distance correction area 62 and the panorama upper frame area 63, the panorama lower frame area 64, and the target mark area 65 are set to be in an opaque state in a non-energized state, and shooting is performed, and the subject brightness is below a certain value (for example, shooting in a night view or a dim place). The panorama shooting area 61 and the short-range correction area 62 are set in a transparent state when energized, and the panorama upper frame area 63, the panorama lower frame area 64, and the target mark area 65 are set in an opaque state when not energized. I'm taking it.

ここで、高分子分散液晶は、0.5〜数μmの液晶微粒子が高分子材料中に分散、あるいはネットワーク状に配列したものであり、電界の有無により光透過の状態(透明)と光散乱の状態(白濁)の間を変化する。このような液晶としては、PNLC(Polymer Network liquid Crystal)、PDLC(Polymer Dispersed liquid Crystal)などが知られている。以降、本明細書においては、PNLC、PDLCなどを高分子液晶と呼称し、それを用いた液晶表示素子を高分子液晶表示素子と呼称して説明する。   Here, the polymer-dispersed liquid crystal is composed of 0.5 to several μm fine liquid crystal particles dispersed in a polymer material or arranged in a network, and the state of light transmission (transparent) and light scattering depending on the presence or absence of an electric field. It changes between the states (white turbidity). As such liquid crystal, PNLC (Polymer Network Liquid Crystal), PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) and the like are known. Hereinafter, in this specification, PNLC, PDLC, and the like are referred to as polymer liquid crystal, and a liquid crystal display element using the same is referred to as a polymer liquid crystal display element.

PNLCは高分子材料(モノマー)と液晶材料(例えば、ネマティック液晶)を用いたものであり、紫外線照射によってモノマーが重合して3次元網目状のポリマーネットワークを形成し、その網目状の中に液晶分子が分散した状態をなしたものである。そして、所定の電圧印加状態で透明になり、電圧無印加状態で白濁を示す。このPNLCは1V〜3Vの低い電圧で応答し、しかも、応答速度が10〜30msと早いことから、一般的に多用されている。   PNLC uses a polymer material (monomer) and a liquid crystal material (for example, nematic liquid crystal). The monomer is polymerized by ultraviolet irradiation to form a three-dimensional network polymer network, and liquid crystal is formed in the network. This is a state in which molecules are dispersed. And it becomes transparent when a predetermined voltage is applied, and becomes cloudy when no voltage is applied. This PNLC responds at a low voltage of 1V to 3V, and the response speed is as fast as 10 to 30 ms.

高分子液晶としてPNLCを用いた高分子液晶表示素子は、一般に、図5に示すような構成をなす。図5はPNLCを用いた高分子液晶表示素子の要部断面図を示したものである。
図5において、10は高分子液晶表示素子を表しており、図3に示した液晶表示素子10に相当するものであるので、同一符号を付与している。高分子液晶表示素子10は、その内面にITO膜からなる画素電極3を設けたガラス板などからなる下基板1と、内面にITO膜からなる対向電極4を設けたガラス板などから上基板2を一定の隙間を設けて配設し、その隙間の中に高分子液晶5をシール材6でもって封入した構成をなしている。なお、図5において、画素電極3と対向電極4は特許文献1に記載されたセグメント電極に相当するものである。
A polymer liquid crystal display element using PNLC as a polymer liquid crystal generally has a configuration as shown in FIG. FIG. 5 shows a cross-sectional view of the main part of a polymer liquid crystal display element using PNLC.
In FIG. 5, reference numeral 10 represents a polymer liquid crystal display element, which corresponds to the liquid crystal display element 10 shown in FIG. The polymer liquid crystal display element 10 includes a lower substrate 1 made of a glass plate provided with a pixel electrode 3 made of an ITO film on the inner surface and an upper substrate 2 made of a glass plate made of a counter electrode 4 made of an ITO film on the inner surface. Is arranged with a certain gap, and the polymer liquid crystal 5 is sealed with the sealing material 6 in the gap. In FIG. 5, the pixel electrode 3 and the counter electrode 4 correspond to the segment electrodes described in Patent Document 1.

高分子液晶5は、前述したように、紫外線硬化型のアクリル樹脂など高分子材料(モノマー)にネマティック液晶などの液晶材料を混合したものからなり、高分子液晶5を封止した状態で紫外線を照射すると、モノマーが重合して3次元網目状のポリマーネットワークを形成する。そして、その網目の中に液晶分子が分散した状態になる。   As described above, the polymer liquid crystal 5 is formed by mixing a polymer material (monomer) such as an ultraviolet curable acrylic resin with a liquid crystal material such as a nematic liquid crystal. Upon irradiation, the monomers polymerize to form a three-dimensional network polymer network. Then, liquid crystal molecules are dispersed in the mesh.

ここで、高分子液晶表示素子は電圧印加による透明状態での光の透過と、電圧無印加による白濁状態での光の不透過でもって映像や画像の表示を行っている。そのような中で、電圧無印加状態における白濁状態は高分子液晶表示素子の高分子液晶層の厚さに大きく影響を受ける。つまり、高分子液晶層の厚さが小さいと白濁状態が薄くなって光が透過するようになり、鮮明な映像が得られなくなるという問題が発生する。また、高分子液晶層の厚さが大きいと良好な白濁状態が得られるものの駆動するために高い電圧が必要となり、電力消費を早めるという問題が発生する。このような問題を回避するために、高分子液晶層の厚さを概ね4〜8μmの範囲内に抑えることが好ましいとされている。   Here, the polymer liquid crystal display element displays images and images by transmitting light in a transparent state by applying a voltage and not transmitting light in a cloudy state by applying no voltage. Under such circumstances, the cloudiness state when no voltage is applied is greatly affected by the thickness of the polymer liquid crystal layer of the polymer liquid crystal display element. In other words, if the thickness of the polymer liquid crystal layer is small, the white turbid state becomes thin and light is transmitted, which causes a problem that a clear image cannot be obtained. Further, when the thickness of the polymer liquid crystal layer is large, although a good cloudy state can be obtained, a high voltage is required for driving, which causes a problem that power consumption is accelerated. In order to avoid such a problem, it is considered preferable to suppress the thickness of the polymer liquid crystal layer within a range of about 4 to 8 μm.

特開2000−171860号公報JP 2000-171860 A

高分子液晶表示素子の寒冷保証に係る1つの試験として、急冷試験なる信頼性試験がある。これは、常温状態にある高分子液晶表示素子を−30°Cに冷却した冷凍装置内に入れて急冷し、この急冷によって品質特性がどのように変化するかを見る試験である。   As one test related to the cold guarantee of the polymer liquid crystal display element, there is a reliability test called a rapid cooling test. This is a test in which a polymer liquid crystal display element in a room temperature state is put into a refrigeration apparatus cooled to −30 ° C. and rapidly cooled, and how quality characteristics change due to the rapid cooling.

図6は、上記急冷試験の結果、発生した問題点を説明する模式的に示した説明図で、高
分子液晶表示素子10に電圧印加によって透明状態にし、上基板2の上面側から見た状態を示したものである。なお、急冷試験に用いた高分子液晶表示素子は、セルギャップ量8μmのものを用いている。
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing the problems that have occurred as a result of the rapid cooling test. The polymer liquid crystal display element 10 is made transparent by voltage application and is viewed from the upper surface side of the upper substrate 2. Is shown. In addition, the polymer liquid crystal display element used for the rapid cooling test has a cell gap amount of 8 μm.

図6において、Aは硬化した高分子液晶層のクラックを表していて、シール材6の内側に、封止材6に沿った状態で、硬化した高分子液晶層にクラックAが無数に発生する。なお、以降において、このクラックAを単にクラックと呼称して説明することにする。   In FIG. 6, A represents a crack in the cured polymer liquid crystal layer, and innumerable cracks A are generated in the cured polymer liquid crystal layer inside the sealing material 6 along the sealing material 6. . In the following description, the crack A will be simply referred to as a crack.

クラックが発生する原因としては、高分子液晶表示素子の構成部材が急冷によって、それぞれ急激に熱収縮を起こすためと考えられる。構成部材はそれぞれ熱収縮率が異なり、また、高分子液晶層は、他の構成部材より特に熱収縮率が大きいことから、急冷された結果、上下基板に挟まれたセル内部に負圧力が発生する。そのため、上下基板のシール材で強固に固定された近傍は、基板に変形が起き難いことから、硬化した樹脂に負圧力による大きな負荷力がかかってクラックが発生する。一方、シール材から離れた部位は、基板が負圧力による大きな負荷力で反りなどの変形が起こり、そのため、先に基板が変形して、高分子液晶層には大きな負荷力がかからず、クラックが発生しにくいと推察される。   The reason for the occurrence of cracks is considered to be that the constituent members of the polymer liquid crystal display element undergo rapid thermal contraction due to rapid cooling. Each component has a different thermal shrinkage rate, and the polymer liquid crystal layer has a particularly higher thermal shrinkage rate than the other components, so as a result of rapid cooling, negative pressure is generated inside the cell sandwiched between the upper and lower substrates. To do. For this reason, the vicinity of the upper and lower substrates that are firmly fixed by the sealing material is unlikely to be deformed on the substrate, so that a large load force due to negative pressure is applied to the cured resin and cracks occur. On the other hand, at the part away from the sealing material, the substrate is deformed such as warping due to a large load force due to negative pressure, so the substrate is deformed first, and the polymer liquid crystal layer is not subjected to a large load force, It is assumed that cracks are unlikely to occur.

このように発生したクラックは外観品質を悪くする。また、厳寒の中での繰り返し使用が頻繁に行われると、そのクラックの程度が大きくなると共に広がりを見せ、屈折率の変化が起きて表示画像を悪くするという問題が発生する。   The cracks thus generated deteriorate the appearance quality. In addition, if repeated use in severe cold is frequently performed, the degree of the crack increases and spreads, causing a problem that the refractive index changes and the display image is deteriorated.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、厳寒の中での繰り返し使用が行われても、クラックが発生しない良品質の高分子液晶表示素子を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a high-quality polymer liquid crystal display element that does not generate cracks even when used repeatedly in severe cold. That is.

上記課題を解決するための手段として、本発明の高分子液晶表示素子は、一対の基板間に高分子液晶をシール材によって封止した高分子液晶表示素子において、表示領域の外周位置に対応する見切り枠を設定し、一対の基板の両方の基板のそれぞれの内側に、かつ、見切り枠の外側となる領域に、シール材に沿って、絶縁膜を設け、高分子液晶表示素子の見切り枠の外側における高分子液晶層の厚さは見切り枠の内側の高分子液晶層の厚さより小さいことを特徴とするものである。 As means for solving the above-mentioned problems, the polymer liquid crystal display element of the present invention corresponds to the outer peripheral position of the display region in a polymer liquid crystal display element in which polymer liquid crystal is sealed between a pair of substrates with a sealing material. A parting frame is set , and an insulating film is provided along the sealing material inside each of both substrates of the pair of substrates and along the outside of the parting frame , and the parting frame of the polymer liquid crystal display element The thickness of the polymer liquid crystal layer on the outer side is smaller than the thickness of the polymer liquid crystal layer on the inner side of the parting frame .

一対の基板の両方の基板のそれぞれの内側に、そして、見切り枠の外側となる領域に、シール材に沿って絶縁膜を設けると、見切り枠の外側の領域の高分子液晶層の厚さは見切り枠の内側の領域の高分子液晶層の厚さより小さくなる。 When an insulating film is provided along the sealing material inside each of both substrates of the pair of substrates and outside the parting frame, the thickness of the polymer liquid crystal layer in the region outside the parting frame is It becomes smaller than the thickness of the polymer liquid crystal layer in the region inside the parting frame.

高分子液晶表示素子を急冷すると、従来技術で説明したように、使用されている材料に急激な熱収縮が起き、そして、この急激な熱収縮によって上下基板内に負圧力が発生する。
本発明において、シール材に沿って見切り枠の外側の領域部分に絶縁膜を設けて高分子液晶層の厚さを小さくしている。それによって、見切り枠の外側の領域部分は存在する高分子液晶層の容量は少ない。そのため、その領域部分で生じる負圧力も小さくなり、硬化した高分子液晶層への負荷力も小さくなってクラックの発生が抑制される。なお、見切り枠の外側の領域部分は、高分子液晶層の厚さが小さくなることで液晶材料による白濁状態は薄くなるが、その部分は目に視認されない部分であるので、外観的には何の支障も生じない。
When the polymer liquid crystal display element is rapidly cooled, as described in the prior art, rapid thermal shrinkage occurs in the materials used, and negative pressure is generated in the upper and lower substrates due to the rapid thermal contraction.
In the present invention, an insulating film is provided in the region outside the parting frame along the sealing material to reduce the thickness of the polymer liquid crystal layer. Thereby, the capacity of the polymer liquid crystal layer in which the region outside the parting frame is present is small. Therefore, the negative pressure generated in the region portion is also reduced, the load force on the cured polymer liquid crystal layer is also reduced, and the generation of cracks is suppressed. Note that the area outside the parting frame is thinned by the liquid crystal material as the polymer liquid crystal layer is thinned. There will be no trouble.

一方、見切り枠の内側の領域部分は高分子液晶層の厚さが大きいので、その領域部分に存在する高分子液晶層の容量も多い。そのため、発生する負圧力も大きくなるが、その部分の上下基板は固定されている部分から離れているので基板自体が変形し易くなり、負圧力による負荷力で基板に反りなどが生じて変形する。このため、硬化した高分子液晶層への負荷力も小さくなってクラックの発生が抑制される。   On the other hand, the region inside the parting frame has a large thickness of the polymer liquid crystal layer, so that the capacity of the polymer liquid crystal layer existing in the region is large. As a result, the generated negative pressure increases, but the upper and lower substrates of the portion are separated from the fixed portion, so that the substrate itself is easily deformed, and the substrate is warped and deformed by a load force due to the negative pressure. . For this reason, the load force to the cured polymer liquid crystal layer is also reduced, and the occurrence of cracks is suppressed.

本発明によれば、厳寒の中で使用してもクラックが発生せず、高品質の高分子液晶表示素子が得られる。   According to the present invention, cracks do not occur even when used in severe cold, and a high-quality polymer liquid crystal display element can be obtained.

本発明の第1実施形態に係る高分子液晶表示素子の平面図と断面図を示したもので、図1(a)は平面図、図1(b)は図1(a)におけるX−X断面図である。The top view and sectional drawing of a polymer liquid crystal display element concerning a 1st embodiment of the present invention are shown, and Drawing 1 (a) is a top view and Drawing 1 (b) is XX in Drawing 1 (a). It is sectional drawing. 本発明の第2実施形態に係る高分子液晶表示素子の平面図と断面図を示したもので、図2(a)は平面図、図2(b)は図2(a)におけるY−Y断面図である。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view of a polymer liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is YY in FIG. It is sectional drawing. 特許文献1に示された高分子分散液晶の液晶表示素子を用いた表示ユニットの斜視図である。It is a perspective view of the display unit using the liquid crystal display element of the polymer dispersion liquid crystal shown by patent document 1. FIG. 特許文献1に示されたファインダ装置の視野の様子を示す平面図である。It is a top view which shows the mode of the visual field of the finder apparatus shown by patent document 1. FIG. PNLCを用いた高分子液晶表示素子の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the polymer liquid crystal display element using PNLC. 従来の高分子液晶表示素子の外観図で、急冷試験によって発生した問題点を説明する模式的に示した図である。It is the external view of the conventional polymer liquid crystal display element, and is the figure shown typically explaining the problem which arose by the rapid cooling test.

以下、発明を実施するための実施形態について図を用いながら説明する。
[第1実施形態]
最初に、本発明の第1実施形態に係る高分子液晶表示素子の構成について図1を用いて説明する。図1は本発明の第1実施形態に係る高分子液晶表示素子の平面図と断面図を示したもので、図1(a)は平面図、図1(b)は図1(a)におけるX−X断面図を示したものである。なお、前述の図5をもって説明した従来技術における構成部品と同じ仕様をなす構成部品は同一符号を付して説明する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, the configuration of the polymer liquid crystal display element according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a plan view and a cross-sectional view of a polymer liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) is a plan view, and FIG. 1 (b) is a view in FIG. The XX sectional view is shown. Note that components having the same specifications as the components in the prior art described with reference to FIG. 5 will be described with the same reference numerals.

図1(a)の平面図において、2点鎖線で示した符号Mのラインは見切り枠のラインを表している。この見切り枠Mは、表示領域と非表示領域との境を示すラインを表している。また、図1(b)の断面図において、mは見切り枠Mの内側の領域を示していて、見切り枠Mの内側の領域mは表示画像が目に視認される部分、即ち、表示領域になっている。また、見切り枠Mの外側は表示領域外の部分で、目に視認されない部分になっている。
本実施形態における高分子液晶表示素子20は、図1(a)に示すように、透明なガラス基板などからなる上基板2の上面側から見ると、一周に渡る最外縁部分にシール材6が見え、見切り枠Mの外側の領域にあってシール材6の内側に、シール材6に沿って設けた絶縁膜21が見える。
In the plan view of FIG. 1 (a), the line of reference sign M indicated by a two-dot chain line represents a parting frame line. The parting frame M represents a line indicating the boundary between the display area and the non-display area. Further, in the cross-sectional view of FIG. 1B, m indicates an area inside the parting frame M, and an area m inside the parting frame M is a portion where the display image is visually recognized, that is, the display area. It has become. In addition, the outside of the parting frame M is a portion outside the display area and is not visible to the eyes.
As shown in FIG. 1 (a), the polymer liquid crystal display element 20 in the present embodiment has a sealing material 6 at the outermost edge part over one circumference when viewed from the upper surface side of the upper substrate 2 made of a transparent glass substrate or the like. The insulating film 21 provided along the sealing material 6 can be seen inside the sealing material 6 in the region outside the parting frame M.

第1実施形態における高分子液晶表示素子20の構成は、図1(b)に示すように、内面にITO膜からなる画素電極3を設けた透明なガラス板などからなる下基板1と、内面
にITO膜からなる対向電極4と上基板2の見切り枠Mの外側の領域部分に絶縁膜21とを設けた透明なガラス板などからなる上基板2とを所要の隙間を設けて対向して配置し、その隙間内に高分子液晶5をシール材6で封入した構成をとる。なお、図中においては、画素電極3及び対向電極4に接続される配線パターン、高分子液晶層を注入するための注入孔は省略している。
As shown in FIG. 1B, the polymer liquid crystal display element 20 according to the first embodiment has a lower substrate 1 made of a transparent glass plate provided with a pixel electrode 3 made of an ITO film on the inner surface, and an inner surface. A counter electrode 4 made of an ITO film and an upper substrate 2 made of a transparent glass plate provided with an insulating film 21 in a region outside the parting frame M of the upper substrate 2 are opposed to each other with a necessary gap. The polymer liquid crystal 5 is sealed with a sealing material 6 in the gap. In the figure, the wiring pattern connected to the pixel electrode 3 and the counter electrode 4 and the injection hole for injecting the polymer liquid crystal layer are omitted.

絶縁膜21は、第1実施形態においては、上基板2の内面に設けている。この絶縁膜21はこの部位における高分子液晶層の厚さを小さくするために設けているもので、第1実施形態においては2μmの厚みの絶縁膜を設けて、この部位の高分子液晶層の厚さを6μmに抑制している。従って、見切り枠Mの内側の領域mでの高分子液晶層の厚さは8μmに設定している。この絶縁膜21はこの部位の高分子液晶層の厚さを小さくするために設けるものであるから、必ずしも上基板2に限るものではなく、下基板1側に設けても良いものである。また、上下基板の両方に設けても構わない。   The insulating film 21 is provided on the inner surface of the upper substrate 2 in the first embodiment. This insulating film 21 is provided in order to reduce the thickness of the polymer liquid crystal layer in this part. In the first embodiment, an insulating film having a thickness of 2 μm is provided, and the polymer liquid crystal layer in this part is provided. The thickness is suppressed to 6 μm. Therefore, the thickness of the polymer liquid crystal layer in the region m inside the parting frame M is set to 8 μm. Since the insulating film 21 is provided to reduce the thickness of the polymer liquid crystal layer at this portion, the insulating film 21 is not necessarily limited to the upper substrate 2 and may be provided on the lower substrate 1 side. Further, it may be provided on both the upper and lower substrates.

ここで、上記の構成をなす構成部品の仕様について説明する。下基板1、上基板2は透明なガラス板からなっており、ソーダガラス,石英ガラス,ホウケイ酸ガラス,普通板ガラスなどのものが利用でき、多くは03〜1.1mmのものが選択される。   Here, the specification of the component which comprises said structure is demonstrated. The lower substrate 1 and the upper substrate 2 are made of a transparent glass plate, and soda glass, quartz glass, borosilicate glass, normal plate glass, and the like can be used, and most of them are selected from 03 to 1.1 mm.

画素電極3、対向電極4はITO膜からなり、真空蒸着法,スパッタリング法,CVD法などで形成した後、エッチング法で所望の形状に形成している。その厚みは、高い電圧を得るために、概ね100〜200Åの厚みに薄く形成し、約10KΩ〜500Ωの高いシート抵抗値にしている。   The pixel electrode 3 and the counter electrode 4 are made of an ITO film, formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, or the like, and then formed into a desired shape by an etching method. In order to obtain a high voltage, the thickness is generally reduced to a thickness of about 100 to 200 mm and a high sheet resistance value of about 10 KΩ to 500Ω.

絶縁膜21には熱硬化性のアクリル樹脂やポリイミド樹脂などの樹脂が好適に選択できる。これらの樹脂を用いて印刷法、スピン法などで所要の厚みに形成し、熱硬化処理を施して形成する。この絶縁膜21は見切り枠Mの外側に形成するにあたり、配設位置精度が厳しく求められる場合はフォトリソグラフィ法によってその形状を形成するのが好ましい。   A resin such as a thermosetting acrylic resin or polyimide resin can be suitably selected for the insulating film 21. These resins are formed to have a required thickness by a printing method, a spin method, and the like, and are subjected to a thermosetting treatment. In forming the insulating film 21 outside the parting frame M, it is preferable to form the shape by a photolithography method when the disposition position accuracy is strictly required.

高分子液晶5は高分子材料(モノマー)に液晶材料を混合したPNLCを用いており、高分子液晶材料としては紫外線硬化性アクリル樹脂が例示され、特に紫外線照射によって重合硬化するアクリルモノマー、アクリルオリゴマーを含有するのが好ましい。また、液晶材料としては、ネマティック液晶,スメスティック液晶,コレステリック液晶が好ましく選択される。これらの液晶材料の混合割合は好ましくは60〜90重量%で、60重量%以下であると散乱の効果が乏しくなり、90重量%以上になると高分子と液晶が上下2層に相分離する傾向が強まり、界面の割合が小さくなり散乱特性は低下する。   The polymer liquid crystal 5 uses a PNLC in which a liquid crystal material is mixed with a polymer material (monomer). Examples of the polymer liquid crystal material include an ultraviolet curable acrylic resin, and particularly an acrylic monomer and an acrylic oligomer that are polymerized and cured by ultraviolet irradiation. It is preferable to contain. As the liquid crystal material, nematic liquid crystal, smectic liquid crystal, and cholesteric liquid crystal are preferably selected. The mixing ratio of these liquid crystal materials is preferably 60 to 90% by weight, and if it is 60% by weight or less, the scattering effect is poor, and if it is 90% by weight or more, the polymer and the liquid crystal tend to phase-separate into upper and lower two layers. Becomes stronger, the ratio of the interface becomes smaller, and the scattering characteristics are lowered.

なお、図示はしていないが、所要のセルギャップを得るために所要粒径の絶縁性のスペーサを配合する。スペーサ材としてはガラスビーズなどが用いられる。   Although not shown, an insulating spacer having a required particle size is blended in order to obtain a required cell gap. Glass beads or the like are used as the spacer material.

上記の高分子液晶5を一対の基板に封入後に水銀ランプなどを用いて紫外線照射を行うと、高分子液晶材料が重合して3次元網目状のポリマーネットワークを形成する。そして、その網目の中に液晶分子が分散した状態が得られる。紫外線照射は、温度はネマティック−アイソトロピック相転移温度以上に加温して行うが、通常、40°C前後の温度で、強度20〜80mW/cm、時間30〜120秒の範囲の中で信頼性と表示特性を考慮して適宜に設定するのが良い。 When the polymer liquid crystal 5 is sealed in a pair of substrates and then irradiated with ultraviolet rays using a mercury lamp or the like, the polymer liquid crystal material is polymerized to form a three-dimensional network polymer network. A state in which liquid crystal molecules are dispersed in the mesh is obtained. The ultraviolet irradiation is performed by heating at a temperature higher than the nematic-isotropic phase transition temperature. Usually, the temperature is around 40 ° C., and the intensity is 20 to 80 mW / cm 2 and the time is in the range of 30 to 120 seconds. It is preferable to set appropriately considering the reliability and display characteristics.

シール材6の材料としては熱硬化性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂などが好適に用いられる。また、所要のセルギャップを設けるために所要粒径の絶縁性のガラスボールやガラスファイバーが配合する。スクリーン印刷法などで形成し、一対の上下基板を加圧・加熱
の下で樹脂を硬化させてシール材6を形成する。
As the material of the sealing material 6, a thermosetting epoxy resin or an acrylic resin is preferably used. Further, in order to provide a required cell gap, an insulating glass ball or glass fiber having a required particle size is blended. The sealing material 6 is formed by screen printing or the like, and curing the resin under pressure and heating between a pair of upper and lower substrates.

第1実施形態において、見切り枠Mの内側の領域はセルギャップを8μmに設定し、見切り枠Mの外側の領域は2μm厚みの絶縁膜21を設けて、高分子液晶層の厚さを6μmに設定した。このような高分子液晶層の厚さ設定の下で、従来技術で説明した急冷試験と同じ急冷試験を行った。   In the first embodiment, the cell gap is set to 8 μm in the region inside the parting frame M, the insulating film 21 having a thickness of 2 μm is provided in the region outside the parting frame M, and the thickness of the polymer liquid crystal layer is set to 6 μm. Set. Under such a thickness setting of the polymer liquid crystal layer, the same quenching test as the quenching test described in the prior art was performed.

急冷試験の結果、シール材6の近傍のポリマーネットワークを形成した高分子液晶層には従来発生を見たクラックの発生は見られなかった。また、見切り枠Mの内側の領域もクラックの現象は現れなかった。   As a result of the rapid cooling test, no cracks were observed in the polymer liquid crystal layer in which the polymer network in the vicinity of the sealing material 6 was formed. In addition, no cracking phenomenon appeared in the area inside the parting frame M.

また、実験的に、見切り枠Mの内側の領域、見切り枠Mの外側の領域共に高分子液晶層の厚さを6μmに設定して急冷試験を行った結果、クラックの現象は全く現れなかった。しかしながら、電圧無印加時における液晶の白濁性は僅かではあるが薄められるという結果が現れた。   Experimentally, as a result of a rapid cooling test in which the thickness of the polymer liquid crystal layer was set to 6 μm in both the region inside the parting frame M and the region outside the parting frame M, no cracking phenomenon appeared. . However, the result showed that the white turbidity of the liquid crystal when no voltage was applied was slightly reduced.

以上のことから、見切り枠Mの外側の領域のセルギャップ量を6μm以下に抑えるとクラックが発生しないことが判明した。また見切り枠Mの外側の領域は、高分子液晶層の厚さが小さくなって白濁性は薄くなるが、目に視認されない部分であるので何ら支障も生じない。   From the above, it has been found that cracks do not occur when the cell gap amount in the region outside the parting frame M is suppressed to 6 μm or less. In addition, the region outside the parting frame M has a reduced thickness of the polymer liquid crystal layer and is less turbid, but does not cause any trouble because it is a portion that is not visually recognized.

これは、高分子液晶層の厚さを小さくすると、その部位の高分子液晶層の容量が少なくなり、急冷による急激な熱収縮による負圧力発生も小さく抑制されると判断されるものである。よって、見切り枠Mの外側の領域に絶縁膜を設けて高分子液晶層の厚さを小さく抑えることでクラック発生を防止することができる。   It is judged that when the thickness of the polymer liquid crystal layer is reduced, the capacity of the polymer liquid crystal layer at that portion is reduced, and the generation of negative pressure due to rapid thermal contraction due to rapid cooling is suppressed to a small level. Therefore, the generation of cracks can be prevented by providing an insulating film in the region outside the parting frame M and suppressing the thickness of the polymer liquid crystal layer to be small.

なお、ここで、セルギャップ量を小さくするために設ける絶縁膜21の形成幅はクラックの発生と密接な関係を持つ。図1において、nは絶縁膜21の幅を表している。絶縁膜21が見切り枠Mの外側に設けられているとはいえ、絶縁膜21の幅nが小さすぎると、絶縁膜21の幅nから外れた部位にクラックが発生してくる。そして、幅nの小さい絶縁膜21とぎりぎりのラインに見切り枠Mが設けられていると、見切り枠Mの内側にクラック発生が現れてくる。このようなことから、絶縁膜21の幅nは、熱収縮によって発生するセルギャップ内の負圧力が上下基板の変形で吸収される位置の近い所にまで絶縁膜21を設けるように、幅nを設定するのが好ましい。このようにすると、絶縁膜21から外れた所においては、急激な熱収縮によって生じる負圧力は上下基板が反りなどの変形を起こして圧力吸収を行うので、高分子液晶層への圧力負荷が和らげられてクラック発生が抑制されるからである。   Here, the formation width of the insulating film 21 provided to reduce the cell gap amount is closely related to the occurrence of cracks. In FIG. 1, n represents the width of the insulating film 21. Although the insulating film 21 is provided outside the parting frame M, if the width n of the insulating film 21 is too small, a crack is generated at a portion outside the width n of the insulating film 21. Then, if the parting frame M is provided in the marginal line with the insulating film 21 having a small width n, cracks appear inside the parting frame M. For this reason, the width n of the insulating film 21 is such that the insulating film 21 is provided close to the position where the negative pressure in the cell gap generated by thermal contraction is absorbed by the deformation of the upper and lower substrates. Is preferably set. In this way, the negative pressure generated by the rapid thermal contraction at the place deviated from the insulating film 21 causes the upper and lower substrates to be deformed such as warping and absorbs pressure, so that the pressure load on the polymer liquid crystal layer is reduced. This is because the generation of cracks is suppressed.

見切り枠Mは求められ製品仕様などによって設定される。従って、設定された見切り枠Mの大きさに上記の内容を考慮して設定した絶縁膜21の幅nとシール材6の幅を考慮して液晶表示素子の大きさを設定するようにするのが好ましい。   The parting frame M is obtained and set according to product specifications and the like. Therefore, the size of the liquid crystal display element is set in consideration of the width n of the insulating film 21 and the width of the sealing material 6 set in consideration of the above contents in the set size of the parting frame M. Is preferred.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る高分子液晶表示素子の構成について図2を用いて説明する。図2(a)は、本実施形態に係る高分子液晶表示素子の平面図、図2(b)は図2(a)におけるY−Y断面図を示したものである。
[Second Embodiment]
Next, the structure of the polymer liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2A is a plan view of the polymer liquid crystal display element according to the present embodiment, and FIG. 2B is a YY cross-sectional view of FIG. 2A.

第2実施形態に係る高分子液晶表示素子の構成で前述の第1実施形態での高分子液晶表示素子の構成と異なる所は、図2(b)に示すように、見切り枠Mの外側の領域に設ける絶縁膜21を上基板2と下基板1のそれぞれの内面2箇所に設けたことが異なる点である
。そして、他の構成部分は第1実施形態における構成と同じ構成をとっている。
The configuration of the polymer liquid crystal display element according to the second embodiment is different from the configuration of the polymer liquid crystal display element according to the first embodiment described above, as shown in FIG. The difference is that the insulating film 21 provided in the region is provided at two locations on the inner surface of each of the upper substrate 2 and the lower substrate 1. And the other component has taken the same structure as the structure in 1st Embodiment.

第2実施形態に係る高分子液晶表示素子30は、図2(b)に示すように、見切り枠Mの外側の領域に、上基板2と下基板1のそれぞれの内面側に2μm厚みの絶縁膜21を設けている。そして、見切り枠Mの内側の領域(m)の高分子液晶層の厚さを8μmに設定し、絶縁膜21を設けた部位の高分子液晶層の厚さを4μmに設定している。   As shown in FIG. 2B, the polymer liquid crystal display element 30 according to the second embodiment has an insulation with a thickness of 2 μm on the inner surface side of each of the upper substrate 2 and the lower substrate 1 in a region outside the parting frame M. A film 21 is provided. The thickness of the polymer liquid crystal layer in the region (m) inside the parting frame M is set to 8 μm, and the thickness of the polymer liquid crystal layer in the region where the insulating film 21 is provided is set to 4 μm.

以上の構成をとった結果、急冷試験を行ったところ、第1実施形態の場合と同じように、見切り枠Mの外側の領域及び内側の領域共にクラックの発生は現れなかった。   As a result of adopting the above configuration, when a rapid cooling test was performed, the occurrence of cracks did not appear in the outer region and the inner region of the parting frame M as in the case of the first embodiment.

1 下基板
2 上基板
3 画素電極
4 対向電極
5 高分子液晶層
6 シール材
10、20、30 高分子液晶表示素子
21 絶縁膜
A クラック
M 見切り枠
m 見切り枠の内側の領域
n 幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower substrate 2 Upper substrate 3 Pixel electrode 4 Counter electrode 5 Polymer liquid crystal layer 6 Sealing material 10, 20, 30 Polymer liquid crystal display element 21 Insulating film A Crack M Parting frame m Area n inside parting frame Width

Claims (1)

一対の基板間に高分子液晶層をシール材によって封止した高分子液晶表示素子において、表示領域の外周位置に対応する見切り枠を設定し、前記一対の基板の両方の基板のそれぞれの内側に、かつ、前記見切り枠の外側となる領域に、前記シール材に沿って、絶縁膜を設け
前記高分子液晶表示素子の前記見切り枠の外側における前記高分子液晶層の厚さは前記見切り枠の内側の前記高分子液晶層の厚さより小さいことを特徴とする高分子液晶表示素子。
In a polymer liquid crystal display element in which a polymer liquid crystal layer is sealed with a sealing material between a pair of substrates, a parting frame corresponding to the outer peripheral position of the display region is set, and the inside of each of both substrates of the pair of substrates is set. And an insulating film is provided along the sealing material in a region that is outside the parting frame ,
A polymer liquid crystal display element, wherein a thickness of the polymer liquid crystal layer outside the parting frame of the polymer liquid crystal display element is smaller than a thickness of the polymer liquid crystal layer inside the parting frame .
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