JP2002006279A

JP2002006279A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2002006279A
Application number: JP2000193167A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Takiguchi; 康之滝口; Kenji Kameyama; 健司亀山; Masaharu Tanaka; 正治田中
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-06-27
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】可撓性基板を用いた場合の押圧や振動、衝撃
による気泡の問題がなく、均一なセルギャップの得られ
る液晶表示装置および該液晶表示装置を備えた表示機能
付き装置の提供。【解決手段】液晶を一対の基板で挟持した構造を有す
る液晶セルを有する液晶表示装置において、液晶セルの
外側に液晶セルを加圧する手段を設けるとともに、該液
晶セルに印加される圧力が経時的に増加するように構成
したことを特徴とする液晶表示装置および該液晶表示装
置を備えた表示機能付き装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置、特に
樹脂製の基板を用いた液晶表示装置および該表示装置を
用いた表示機能付き装置に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、可撓性を有する樹脂基板を用いた液
晶表示素子が実用化されている。これは、従来のガラス
基板の代わりに樹脂基板を用いたものであり、ガラス基
板の液晶表示素子に比べて軽量、薄型、割れにくい等の
特徴を有しており、携帯電話、ページャーなどの携帯機
器の表示装置として需要が拡大している。

【０００３】しかしながら、樹脂基板はガラス基板に比
べて以下のような欠点があった。（１）ガスの透過率が大きく、透過したガスが経時的に
液晶中に溶解してしまう。（２）可撓性であるため、液晶セルに与えられた押圧で
部分的に基板が変形すると、基板が元の状態に復帰する
際にキャビテーションにより気泡を生ずる。（３）ガスの溶存濃度が低いときは気泡は再度液晶に溶
解するが、長期保存によってガス溶存濃度が高くなると
溶解速度が遅くなり、気泡の消滅に時間を要するように
なる。また、溶存濃度が飽和ないし過飽和状態となった
ときにはキャビテーション気泡は残存してしまい、表示
品位に影響を及ぼすこととなる。このような問題を防ぐために、樹脂基板にはガスバリヤ
ー層と呼ばれる有機膜ないし無機膜が設けられ、基板の
ガス透過を低減させるよう構成されている（持公平６−
０９０３７９）。しかしながら、このようなガスバリヤ
ー層の効果は実際には十分でなく、特にガスバリヤー層
のガス透過率が上昇する高温で長期保存した場合には、
依然として押圧による気泡の問題を生じていた。

【０００４】押圧気泡を改善するには、ガスバリヤー層
を設けるほかに液晶セル内の圧力を大気圧に比べて等し
いか、または高く設定する方法が示唆されている（特開
平９−１０１５０９）。前記方法においては、電極とは
別の透明導電膜を設け、これにより電極パターンによる
基板のひずみを低減させ、セル内の圧力が大気圧に対し
て高い場合おけるセル厚の均一性を向上させようという
ものである。しかしこの構成ではセル内圧が大気圧と等
しい場合にはギャップ精度を保つことは可能であるが、
内圧を正圧とした場合にはセルギャップが広がってしま
い所望のセルギャップおよびセルギャップの均一性を確
保することが困難であり、気泡に対して十分な効果を上
げることができない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、可撓
性基板を用いた場合の押圧や振動、衝撃による気泡の問
題がなく、均一なセルギャップの得られる液晶表示装置
および該液晶表示装置を備えた表示機能付き装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１は、液晶を
一対の基板で挟持した構造を有する液晶セルを有する液
晶表示装置において、液晶セルの外側に液晶セルを加圧
する手段を設けるとともに、該液晶セルに印加される圧
力が経時的に増加するように構成したことを特徴とする
液晶表示装置にある。本発明の第２は、液晶セルを加圧
する加圧部材が、液晶セルの外側に配置された変形可能
な弾性部材であることを特徴とする前記第１の液晶表示
装置にある。本発明の第３は、液晶セルを加圧する加圧
部材が、変形可能な弾性部材が液晶セルの外側に配置さ
れた剛性板状部材であることを特徴とする前記第２の液
晶表示装置にある。

【０００７】本発明の第４は、圧力の経時的な増加が、
弾性部材の弾性率変化または圧縮率変化、板状部材の曲
率変化または圧縮率変化または剛性変化によって圧力の
変化をもたらされるものであることを特徴とする前記第
１〜３の液晶表示装置にある。本発明の第５は、液晶セ
ルを加圧する手段が、加圧部材（Ａ）と液晶セルおよび
／または加圧部材の支持部材（Ｂ）で少なくとも構成さ
れたものであることを特徴とする前記第１〜４の液晶表
示装置にある。本発明の第６は、支持部材の少なくとも
１つが表示前面に設けられた保護板である前記第５の液
晶表示装置にある。本発明の第７は、加圧手段を構成す
る加圧部材が、表示面全面を覆うように配置されたこと
を特徴とする前記第１〜６の液晶表示装置にある。

【０００８】本発明の第８は、液晶セルを加圧する部材
が、液晶セルの非表示領域のみに配置されたことを特徴
とする前記第１〜６の液晶表示装置にある。本発明の第
９は、剛性板状部材が液晶セル側に凸構造を有する曲面
で構成されたものであることを特徴とする前記第３〜８
の液晶表示装置にある。本発明の第１０は、液晶セルの
基板が樹脂基板であることを特徴とする前記第１〜８の
液晶表示装置にある。本発明の第１１は、前記第１〜１
０の液晶表示装置を備えた表示機能付き装置にある。

【０００９】本発明の液晶表示装置は、上述のような加
圧する手段を備え、該部材によって常に加圧されている
ために、液晶セルの内圧を外気圧より高く保つことがで
きる。これによって、たとえ液晶中の溶存ガス濃度が高
くなり、かつ表示装置に圧力が加わった場合にも、気泡
が不安定化されるため、気泡が生じにくく、また気泡が
生じた場合にも不安定であるために直ちに消失し、表示
欠陥となりにくい。

【００１０】

【本発明の実施の態様】以下、本発明の実施の態様を図
に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の表示装置
の１例を模式的断面で示したものである。１１、２１は
可撓性樹脂からなる基板であり、基板間に挟持されて液
晶層３０が形成されている。４０は液晶層の厚さを制御
するためのスペーサーであり、５０で示す外周シール剤
と基板によって液晶が密封された構造を有している。基
板内面には液晶に電圧を印加するための電極（図示せ
ず）および必要によっては液晶を配列させるための配向
膜等の配列手段（図示せず）が設けられる。６１、６２
は必要により設けられる偏光板であり、反射型の場合に
は６２として偏光反射板を用いることもできる。また、
偏光を必要としない場合には６２の位置に反射板を設け
ることもできる。７１は本発明の特徴的構成である加圧
部材であり、これによって液晶セルが加圧されている。
本実施態様では加圧部材の支持部材９０およびパネルの
支持部材８０が設けてあり、両者を偏光板６１、６２を
介して連結部材１０１で接合し加圧部材を圧縮すること
により液晶セルへの加圧を得ている。このように本実施
態様は加圧部材を設けて密閉された液晶セルを加圧する
ことにより気泡を生じ難くするものである。

【００１１】本実施態様においては、加圧部材の支持部
材９０は液晶駆動用プリント基板、または他の回路基板
やバックライトユニット、導光板、装置の構成部品（例
えばハウジングその他）などと共用することができる。
また、液晶パネル支持部材８０は液晶パネルの保護板な
どで共用させることもできる。上述のように、本発明の
表示装置においては、支持部材を装置の構成部材で兼用
させることが、部品増加を抑えながら気泡の発生を抑制
できるため好ましい。また連結部材１０１は、直接パネ
ルの支持部材８０、加圧部材の支持部材９０を連結して
いる必要はなく、何らかの方法で液晶パネルに圧力がか
かるよう構成されていればよい。例えば８０、９０が装
置のハウジングである場合には連結部材はハウジング自
体の側面構造であっても良い。

【００１２】図１に示した加圧部材としては、弾性部材
を好ましく例示できる。弾性部材としては、例えばゴム
状弾性体、スポンジ状弾性構造体、またゲル状弾性体な
どを例示することができる。図１のように弾性部材を表
示部に重畳して設け、かつ表示素子を透過で用いる場合
には透明な弾性部材の使用が必要である。弾性部材の位
置は図１のように液晶パネルの下部であっても上部であ
っても良い。ただし、弾性部材による光損失等の表示へ
の影響を考慮すると、液晶セルの下部に配置することが
好ましい。反射型で、弾性部材を下部に配置した場合に
は弾性部材の光学特性を考慮する必要がないので、特に
好ましい。

【００１３】加圧部材の好ましい例としては、剛性板状
弾性部材を例示できる。この場合の例を図３に示す。図
３は図２における剛性板状弾性部材７２の例であり、液
晶パネルに向けて凸状の形状を有している。このような
部材７２を図１の７１の代わりに用いることにより、同
様にして液晶パネルの加圧を行わせることができる。な
お、剛性板状弾性部材を加圧部材として用いる場合に
は、加圧部材の支持部材９１、９２は液晶パネルの全面
である必要はなく、図４のようにパネルの周囲等の一部
を固定することでより簡略化された構造でパネルを加圧
することができる。また、このような構成では、装置を
透過型として用いた場合、加圧部材の光学特性の影響を
うけないという利点もある。

【００１４】剛性板状弾性部材としては、樹脂の成型品
や金属板、セラミツク板などを例示できる。また、剛性
板状弾性部材を用いた別の好ましい例として、偏光板な
いし反射板６２１を図３のように凸形状に形成し、これ
を加圧部材として用いる方法を例示できる。これを図示
したものが図５、図６であり、このような構成により、
部品点数の増加無しに気泡発生を抑制できるために好ま
しい。なお、剛性板状弾性部材と液晶パネルの間に弾性
部材を設けることもできる．このような構成とすること
により、より均一に加圧することができ、セルギャップ
の均一性を維持して表示を均一なまま信頼性を改善でき
るので好ましい。

【００１５】本発明の別の実施態様は、液晶セルを加圧
部材によって加圧するとともに、液晶セルに印加される
圧力が経時的に増加することを特徴とする。前述の液晶
パネルの押圧気泡は、経時的にガスがセル内の液晶にと
け込み、飽和濃度に近づくにつれキャビテーションによ
り発生した気泡が再溶解しにくくなる現象である。一
方、セル内圧と外気圧との差圧は大であるほど気泡が不
安定化し、気泡が消滅しやすくなる。従って、液晶セル
に印加される圧力を経時的に増加させることによって、
経時的にガス溶存濃度が高くなった場合でも効果的に気
泡の発生、成長を抑制することができる。

【００１６】圧力を経時的に増加させる方法としては、
弾性部材の経時的な弾性率変化または圧縮率変化を好ま
しく用いる。前者は用いる弾性部材の経時的な物理特性
の変化を利用するもので、例えば材料の吸湿または乾
燥、硬化反応の進行、熱的または光学的な変質等に伴い
弾性率が変化することを利用する。より具体的にはゴム
状物質に潜在的架橋材を混練したりすることによって架
橋反応が徐々に進行するようにした弾性部材の使用を例
示できる。後者は、弾性部材の圧縮率を経時的に増加さ
せるものであり、たとえば、図１に示す構造において、
支持部材８０、９０間の距離を可変とする手段を備えた
り、部材や構造によって経時的に８０と９０の距離が短
縮されるようにパネルの実装法を工夫することができ
る。例えば、連結部材１０１を用いる場合には連結部材
が硬化反応や乾燥などによって経時的に短くなるような
材質を用いることで実現可能である。圧力を経時的に増
加させる別の方法としては、板状部材の曲率変化または
圧縮率変化または剛性変化の利用を好ましく用いる。こ
れは、図２に示すような曲率を有する板状部材を加圧部
材として用いる場合に適用されるものである。

【００１７】板状部材の圧縮率変化を利用する方法とし
ては、たとえば、図１にしめす構造において、支持部材
８０、９０間の距離を可変とする手段を備えたり、部材
や構造によって経時的に８０と９０の距離が短縮される
ようにパネルの実装法を工夫することができる。例え
ば、連結部材１０１を用いる場合には連結部材が硬化反
応や乾燥などによって経時的に短くなるような材質を用
いることで実現可能である。

【００１８】曲率を変化させる方法としては、図７のよ
うに板状部材を経時的な伸縮率の異なる部材７２１、７
２２の貼り合わせ構造で形成し、経時的に曲率を大にす
ることによって実現する方法を好ましく例示できる。た
とえば、７２１を経時変化のほとんどないアルミ等の金
属膜で構成し、７２２をポリビニルアルコールやトリア
セチルセルロース、ジアセチルセルロースのように乾燥
によって徐々に収縮するような部材または反応等の進行
によって収縮が進む部材を用いることで、好ましく具体
化することができる。また、樹脂同士であっても経時的
な寸法変化の少ないポリエステル等の樹脂を７２２に用
いることで同様の作用を好ましく実現することができる

【００１９】液晶セルを加圧する部材は、図１、図２の
ように表示面全体を覆うように構成することも、部分的
に設けることもできる。液晶層の厚さを均一に保ち、表
示上の不良を発生させないためには、表示面全体を覆う
ように構成することが最も好ましい。また、加圧部材を
部分的に設ける場合には、図８のように、液晶セルの表
示領域１１１を避けて非表示領域１１２内に加圧部材を
配置することが好ましい。このようにして構成された液
晶表示装置においてパネルの内圧は大気圧以上であるこ
とが必要である。内圧の上限は、本実施態様のように外
部から圧力を加える場合には、シール強度および圧力む
らに伴うセルギャップのむらによって制限される。これ
らは、用いる基板、基板の厚さ、シール剤の種類、ギャ
ップ材の種類および粒径精度等多くの因子で決定され、
実験的に設定するものであるが、おおむね大気圧の１．
５倍以内、より好ましくは大気圧の１．２倍以内である
ことが好ましい。

【００２０】用いることのできる基板としては、ポリカ
ーボネート、ポリアリレート、エポキシ樹脂、オレフイ
ン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエー
テルスルフォン樹脂などの樹脂製基板を用いることがで
きる。加圧部材の厚さは用いる材料やその物性値によっ
て異なるが、０．１ｍｍ〜数ｍｍの範囲が好ましい。ま
た、本実施態様では加圧部材を一方のみに形成した場合
について説明したが、両側に設けることもできる。

【００２１】

【実施例】実施例１ＳｉＯ_２からなるガスバリヤー膜を有した１００μｍ厚
のポリカーボネートを主体とする樹脂基板を用いてＳＴ
Ｎ型の液晶表示素子（対角３５ｍｍ）を作成した。この
パネルのＰは０．９５であった。このパネルの上面には
偏光板を、下面には偏光反射板を粘着層を介して貼り合
わせ、液晶パネルとした。パネルの内圧はパネル端部を
切断した際の気泡混入量を用いて、

【数１】Ｐ＝（外周シールの内側の面積−気泡部面積）
／外周シールの内側の面積で評価した。パネル上面には図１の８０のように厚さ２
ｍｍの透明アクリル板を、下面にも同図９０のように厚
さ２ｍｍのアクリル板を設けた。液晶パネルと下部アク
リル板の間には厚さ２ｍｍの発泡ウレタンスポンジを挟
み込みスペーサー１０１の長さを調節することにより、
スポンジを１．５ｍｍの厚さに圧縮した。この状態でセ
ル端部を切断しても気泡の混入が無く、逆に液晶の漏出
があることから、セル内部が大気圧以上であることを確
認した。この表示装置を７０℃、１００時間の高温保存
を行い、衝撃試験および振動試験を行ったところ気泡の
発生は見られなかった。

【００２２】比較例２実施例１において発泡ウレタンスポンジを用いず、ま
た、下部アクリル板も用いずに表示装置を作成した。こ
の装置を同条件で試験を行ったところ、気泡が発生し
た。

【００２３】実施例２実施例１において、発泡ウレタンスポンジの代わりに液
晶パネル側に凸である板状のアクリル板（厚さ０．３ｍ
ｍ）を用いて表示装置を作成した。この表示装置を７０
℃、１００時間の高温保存を行い、衝撃試験および振動
試験を行ったところ気泡の発生は見られなかった。

【００２４】実施例３実施例１において、剛性板状弾性部材として図３に示す
ように２０μｍ厚のアルミ箔と５０μｍ厚のポリビニル
アルコールフィルムの貼り合わせ構造で形成した。この
複合フィルムは経時的にアルミ面を凸としたカールを生
ずる。このようにして作成した液晶表示装置は７０℃、
２００時間の保存後も衝撃試験および振動試験を行った
ところ気泡の発生は見られなかった。

【００２５】実施例４実施例３において複合フィルムと液晶パネルの間に１ｍ
ｍ厚のウレタンスポンジを挟み、液晶表示装置を構成し
た。このようにして作成した液晶表示装置は、７０℃、
２００時間の保存後も衝撃試験および振動試験を行った
ところ気泡の発生は見られなかった。また、実施例３に
くらべてより高い均一性が得られた。

【００２６】実施例５実施例１の液晶パネルを用い、図４に示す液晶表示装置
を作成した。加圧部材には、実施例３の積層フィルムを
用いた。背面の支持部材は非表示領域のみを保持する構
造とした。この表示装置を７０℃、１００時間の高温保
存を行い、衝撃試験および振動試験を行ったところ気泡
の発生は見られなかった。

【００２７】実施例６実施例１の液晶パネルを用い、図８に示す液晶表示装置
を作成した。加圧部材には、実施例３の積層フィルムを
用いた。背面の１．５ｍｍ厚のウレタンスポンジ製加圧
部材は非表示領域のみを加圧する構造とし、支持部材は
表示部に対応する部分に１ｍｍの凸構造を設け、ウレタ
ンスポンジを１ｍｍ厚までに圧縮した。この表示装置を
７０℃、１００時間の高温保存を行い、衝撃試験および
振動試験を行ったところ気泡の発生は見られなかった。

【００２８】

【効果】本発明の液晶表示装置は、上述のような加圧す
る手段を備え、該部材によって常に加圧されているため
に、液晶セルの内圧を外気圧より高く保つことができ
る。これによって、たとえ液晶中の溶存ガス濃度が高く
なり、かつ表示装置に圧力が加わった場合にも、気泡が
不安定化されるため、気泡が生じにくく、また気泡が生
じた場合にも不安定であるために直ちに消失し、表示欠
陥となりにくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の１例の模式的断面である。

【図２】本発明の表示装置の他の例の模式的断面であ
る。

【図３】本発明の表示装置で用いる剛性板状部の１例で
ある。

【図４】支持部材を液晶パネルの一部に固定した本発明
の液晶表示装置の１例である。

【図５】加圧部材として、偏光板ないし反射板を凸形状
に形成した剛性板状部材を用いた本発明の液晶表示装置
の１例である。

【図６】加圧部材として、偏光板ないし反射板を凸形状
に形成した剛性板状部材を用いた本発明の液晶表示装置
の他の例である。

【図７】本発明の液晶表示装置で用いる連結部材の１例
である。

【図８】液晶セルの表示領域を避けて非表示領域内に加
圧部材を配置した液晶表示装置の例である。

【符号の説明】

１１可撓性樹脂基板２１可撓性樹脂基板３０液晶層４０液晶層の厚さを制御するためのスペーサー５０外周シール剤６１偏光板６２偏光板（あるいは偏光反射板）７１加圧部材７２剛性板状弾性部材７３連結部材８０パネルの支持部材９０加圧部材の支持部材９１加圧部材の支持部材９２加圧部材の支持部材１０１連結部材１１１表示領域１１２非表示領域６２１偏光板ないし反射板７２１７３を構成する７２２と伸縮率の異なる部材７２２７３を構成する７２１と伸縮率の異なる部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中正治東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H088 FA01 FA20 FA29 FA30 HA01 MA17 MA20 2H090 JB03 JC14 5G435 AA06 BB12 EE12 KK05 LL07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶を一対の基板で挟持した構造を有す
る液晶セルを有する液晶表示装置において、液晶セルの
外側に液晶セルを加圧する手段を設けるとともに、該液
晶セルに印加される圧力が経時的に増加するように構成
したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】液晶セルを加圧する加圧部材が、液晶セ
ルの外側に配置された変形可能な弾性部材であることを
特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】液晶セルを加圧する加圧部材が、変形可
能な弾性部材が液晶セルの外側に配置された剛性板状部
材であることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装
置。
【請求項４】圧力の経時的な増加が、弾性部材の弾性
率変化または圧縮率変化、板状部材の曲率変化、圧縮率
変化または剛性変化によってもたらされるものであるこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表
示装置。
【請求項５】液晶セルを加圧する手段が、加圧部材
（Ａ）と液晶セルおよび／または加圧部材の支持部材
（Ｂ）で少なくとも構成されたものであることを特徴と
する請求項１〜４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】支持部材の少なくとも１つが表示前面に
設けられた保護板であることを特徴とする請求項５記載
の液晶表示装置。
【請求項７】加圧手段を構成する加圧部材が、表示面
全面を覆うように配置されたことを特徴とする請求項１
〜６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】液晶セルを加圧する部材が、液晶セルの
非表示領域のみに配置されたことを特徴とする請求項１
〜６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】剛性板状部材が液晶セル側に凸構造を有
する曲面で構成されたものであることを特徴とする請求
項３〜８のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１０】液晶セルの基板が樹脂基板であること
を特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の液晶表示
装置。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかに記載の液
晶表示装置を備えた表示機能付き装置。