JP2009103856A - 液晶素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 プラスチックフィルムなど可撓性基板からなる液晶セルの側面から侵入するガスを阻止し長期信頼性が確保された液晶素子を提供すること。
【解決手段】 第２の保護シート７、第２の偏光板６、液晶セル２８、第１の偏光板２、第１の保護シート１が順に積層し、第１と第２の保護シート１、７の延出部と液晶セル２８の側面とを含む空間にガスバリア部材を充填した。
【選択図】 図２

Description

この発明は、プラスチックフィルムなど可撓性のある基板を使った液晶素子に関する。

プラスチックフィルム基板からなる液晶素子は、軽量で薄いという性質を活かし携帯電話機の表示パネルとして実用化されたことがある。最近では、割れにくい、曲げられる、平面形状の自由度が高い、という特徴にも注目が集まるようになり様々な応用製品が提案されるようになった。

これらの可撓性樹脂材料は、ガラスと違いガス或いは水蒸気透過性があるため、常温常
圧下でガスあるいは水蒸気が透過する。もし仮に可撓性樹脂材料だけを使った基板で液晶セルを作成すると、ガスが基板を通して液晶内に溶け込み、液晶内に溶け込んだガスが飽和状態に達していると落下等の衝撃により液晶素子内に気泡が発生してしまう。そこでプラスチックなどの基板支持材（以下基板の可撓性樹脂材料を基板支持材と称する）の表面にガスが透過し難い無機物ないし有機物からなるガスバリア層を設けていた。ガスバリア層は、基板のどちらの面に設けても良いが、基板の液晶層側には透明電極層や透明電極の密着力を高めるための中間層等があるので、層構造を簡単にするため液晶層とは反対側の面に設けられることが多い。

ガスバリア層を有する液晶素子は、平面的にはガスの浸入を押さえ込んでいるが、基板の切断によって生じた側面は基板支持材がむき出しになっている。前述の液晶層側とは反対側にだけガスバリア層がある場合、側面から基板内を通して液晶層にガスが浸入する。たとえガスバリア層を基板の両面に形成しても、液晶層側のガスバリア層が樹脂であると長期的にはガスが基板側面から液晶層に浸入する(例えば文献１)。また液晶層側に無機ガスバリア層があっても、無機ガスバリア層のピンホールからガスが液晶層に侵入する。更に、いずれの場合もシール材を通ってガスが侵入する。したがって、液晶セル（以下２枚の可撓性基板とシールによって囲まれた空間に液晶を充填したものを液晶セルと称する）の側面には何らかのガスバリア性を持たせる必要があった。

これらの対策として文献１に示された従来例１（文献中では実施例１）では、シールを含めた液晶セルの側面にエポキシ接着剤を塗布し、側面からのガスの浸入を防いでいる。この断面図を図４に示す。液晶セル（以下液晶セルに他の部材を積層したものを液晶セルと称する）は、図の下から、反射板４８、偏光板４７、液晶セル、偏光板４７が積層している。ここで液晶素子は、可撓性基板４１、透明電極４２、配向膜４３、スペーサ４４が混入した液晶層４６、配向膜４３、透明電極４２、可撓性基板４１が積層したものであり、両端のシール４５で上下の可撓性基板４１を接着している。可撓性基板４１は、ポリカーボネートフィルムを基板支持材とし、両面にＥＶＡ（エチレンと酢酸ビニルの共重合体）とフェノキシ樹脂からなる２層のガスバリア層を有している。液晶セルの側面部では、シール４５と２枚の可撓性基板４１の側面（液晶セルの側面に相当する）にエポキシ接着剤４９が塗布されている。

文献１で示された従来例２（文献中では実施例４）の断面図を図５に示す。従来例２は、液晶セル全体をエポキシ接着剤に浸潤してから偏光板４７を貼り付け、基板側面からのガスの浸入を防いでいる。従来例１と同じ部材は同じ番号で示している。従来例１との違いとして、偏光板４７と基板４１の間にもエポキシ接着剤４９の層があること、偏光板４７が基板４１より外側にはみ出していること、および側面のエポキシ接着剤４９が左右に盛り上がっていないこと、があげられる。

その他、文献１には側面にガスバリア部材を設ける例として、偏光板まで含めた液晶素子の側面にエポキシ接着剤を塗布する例、基板側面にのみエポキシ接着剤を塗布する例などが示されている。
特開２００１−２２１９９８号公報

液晶セルの側面にガスバリア部材を塗布する方法では、文献１の従来例１の断面（図４）から分かるように液晶セル側面の上側と下側はガスバリア材料が著しく薄くなっている。このようにガスバリア部材が部分的に薄くなっているため、我々の実験ではここからガスが進入し気泡発生を招いてしまった。さらに厚さが２００μｍ程度しかない液晶セルの側面に均一かつ充分な厚さをもってガスバリア部材を塗布することが困難であった。

文献１の従来例２のように液晶セル全体をエポキシ接着剤に浸潤してから偏光板を貼り付ける方法なら、基板に対する偏光板の延出量でガスバリア部材の厚みを調整できるが、基板表面に粘着物質が存在する状態で偏光板を貼付けることとなり組立作業に支障をきたしてしまう。

これに対し偏光板を貼ってから偏光板の延出部と液晶セル側面からなる空間にガスバリア部材を注入する方法を検討したが、上下の偏光板間が前述のように２００μｍ程度と狭いため効率よく注入することができなかった。

また液晶セルの周辺部を切断するとき、液晶セル周辺部表面の無機ガスバリア層が割れることがある。これは、切断時に樹脂からなる基板支持材が伸びるため、硬質でもろい無機ガスバリア層が破壊することで起きる。無機ガスバリア材料は樹脂ガスバリア部材にくらべてガスバリア性が著しく大きいことが知られているが、割れが発生するとここからガスの侵入が起こり長期信頼性を低下させる原因となる。

本発明は、上記従来技術の有する問題に鑑みてなされたものであり、液晶セル側面を覆うガスバリア層が充分な厚みを持ちながら、ガスバリア層形成において作業性の良い液晶素子を提供することを第１の目的とする。

そして、第１の目的を達成した上でさらにガスバリア機能が向上した液晶素子を提供することを第２の目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも一方が可撓性を有する２枚の基板を備えた液晶セルを具備する液晶素子において、少なくとも一方の基板上に保護シートを積層配置し、この保護シートの周辺部の少なくとも一部を基板より延出させ、液晶セルの側面と保護シートの延出した部分にガスバリア部材を設けたことを特徴とするものである。

保護シートは、２枚の基板の外側にそれぞれ積層配置されていてもよい。

好ましくは、基板と保護シートとの間に偏光板を供える。

この場合、基板は、偏光板より延出していることが好ましい。

また好ましくは、保護シートの液晶セル側の面に無機ガスバリア層が形成されている。

更に好ましくは、ガスバリア部材が外気と接する面に無機ガスバリア層を備える。

この発明の液晶素子の端部では、保護シートが液晶セルの端部より延出しているので、保護シートと液晶セルの側面とによって、一部が外気に接し、残りが液晶セルの側面を含む領域が形成される。ここにガスバリア部材を注入すると、ガスバリア部材の厚さは概ね保護シートの延出量と等しくなる。これにより液晶セル側面を覆うガスバリア層が充分厚みを持つことになる。さらに、液晶セルの両面に偏光板と保護シートとを配設した場合、２つの保護シートの間隔は、およそ２枚の可撓性基板と２枚の偏光板の厚みの和となる。これは容易にガスバリア部材を注入できる間隔であるため、ガスバリア層に充分な厚みを持たせることができると共に、そのガスバリア層形成においても作業性が良くなる。

たとえガスバリア部材で上記の領域を埋め尽くしても、長期的にはガスがガスバリア部材を通ってセル側面近傍に達する。また、可撓性基板と偏光板の間の粘着層が高温になるとガスを噴出することがあるように、液晶セルの層構成部材がガスを発生する場合がある。これに対し液晶セルの周辺部において基板を偏光板より延出させ、液晶セル切断時に生じた基板表面のガスバリア層の破壊部分をガスバリア部材が取り囲むようにすると、破壊部や液晶セル側面から基板にこのガスが侵入しにくくなるのでガスバリア機能が向上する。

保護シートが樹脂であると、保護シート経由でガスバリア部材にガスが侵入する可能性がある。そこで保護シートの液晶セル側の面に無機ガスバリア層を形成すれば保護シートを経由するガス侵入経路が著しく小さくなりガスバリア機能が向上する。

前述のようにガスバリア部材は樹脂であるので長期的にはガスを浸透する。ガスバリア部材が外気と接する面にガス透過率が著しく小さい無機ガスバリア層を形成すると側面からのガス侵入が抑えられガスバリア機能が向上する。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また縮尺は適宜変更している。
（第１実施形態）

図１と図２を用いて本発明の第１の実施形態を説明する。図１は第１の実施形態の積層構造を示すため層別に分解した斜視図である。図２は第１の実施形態の断面図である。

図１において、図の下から、第２の保護シート７、第２の偏光板６、第２の可撓性基板５、シール４、第１の可撓性基板３、第１の偏光板２、第１の保護シート１が積層されており、これらで液晶素子を構成している。第１と第２の保護シート１、７及び第１と第２の可撓性基板３、５は、厚さが約０．１ｍｍのポリカーボネートフィルムからなる。第１と第２の偏光板２，６は厚さが０．１ｍｍで偏光層をＴＡＣ（トリアセチルセルロース）で挟み込んだものである。シール４は幅が１ｍｍで厚さが５μｍのエポキシ系接着剤からなり、液晶注入孔子４ａを有している。

図２においてさらに詳しく部材の積層情況とガスバリア部材の充填情況を説明する。

まず各層部材間の接続情況と側面の位置関係を説明する。第１の保護シート１と第１の偏光板２は粘着材（図示せず）により粘着している。同様に第１の偏光板２と第１の可撓性基板３、第２の可撓性基板５と第２の偏光板６、第２の偏光板６と第２の保護シート７
もそれぞれ粘着材（図示せず）で粘着している。第１と第２の保護シート１、７は、第１と第２の偏光板２、６、第１と第２の可撓性基板３、５、シール４の側面から０．５ｍｍ延出している。なお第１と第２の偏光板２、６、第１と第２の可撓性基板３、５、シール４の側面は一致している。

次に第１と第２可撓性基板３，５とシールによって囲まれた液晶セル２８についてさらに詳しく説明する。第１の可撓性基板３は、ポリカーボネートからなる基板支持部材２７の上面に２酸化シリコンからなる無機ガスバリア層２６が積層している。同様に第２の可撓性基板５も、ポリカーボネートからなる基板支持部材２７の下面に２酸化シリコンからなる無機ガスバリア層２６が積層している。第１の可撓性基板３の下面には厚さが３０ｎｍでＩＴＯからなる透明電極２４があり、この透明電極２４をポリイミドからなる配向膜２５が覆っている。同様に第２の可撓性基板５の上面にも厚さが３０ｎｍでＩＴＯからなる透明電極２４があり、この透明電極２４をポリイミドからなる配向膜２５が覆っている。上下の配向膜２５の間には直径５μｍのプラスチックビーズからなるスペーサ２３があり、液晶層２２の間隙を一定に保っている。

最後にガスバリア部材２１の充填情況を説明する。第１と第２の可撓性基板３、５の側面とシール４の側面からなる液晶セル２８の側面と、第１と第２の偏光板２、６の側面、第１の保護シート１の延出部の下面、第２の保護シート７の上面とを含む空間に、２液混合型のエポキシ系樹脂からなるガスバリア部材２１が充填されている。、第１の保護シート１の延出部の下面と第２の保護シート７の上面の間の距離は概ね０．４ｍｍと薄いので、硬化前のガスバリア部材は表面張力で外気に触れる面を形成し、第１と第２の保護シート１、７の間に留まる。なお充填後、化学反応の進行によりガスバリア部材２１は硬化する。
（第２実施形態）

図３を用いて本発明の第２の実施形態を説明する。図３は第２の実施形態の断面図である。図３において、図２（第１の実施形態）と同じ番号で示したものは同等の部材なので説明を省略する。

図３において、図３と図２の違いは、第１と第２の偏光板３２、３６の側面がそれぞれ第１と第２の可撓性基板３、５の側面より中心側に寄っていることと、充填したガスバリア部材３１が第１の保護シート１の下面と第１の偏光板３２の側面と第１の可撓性基板３の上面からなる空間、及び第２の保護シート７の上面と第２の偏光板３６の側面と第２の可撓性基板５の下面からなる空間にも充填されていることである。

これで第１と第２の可撓性基板３、５のコーナーに生じる破壊部をガスバリア部材３１が保護している。また第１の可撓基板３と第１の偏光板３２の間、及び第１の偏光板３２と第１の保護シート１の間の粘着層がら放出されるガスを液晶セル２８の端部から遠ざけている（図３下側も同様）。

なお、さらにガスバリア性を向上させるためには、例えば図２において、２酸化シリコンや窒シリコン、ダイアモンド格子を組んだ炭素などからなる無機ガスバリア層を第１の保護シート１の下面、および第２の保護シート７の上面に予め設けておくと良い。また、ガスバリア部材３１が外気と接する面に同様な材料からなる無機ガスバリア層をスパッタリング法で形成しておくのも良い。

なお、本発明に係る液晶素子は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、保護シートと偏光板は、液晶セルの両側に配設されているが、いずれか一方の面側だけに設けられていてもよい。また、上記実施形態では、２枚の基板が両方と
も可撓性を有する基板である場合を示しているが、いずれか一方のみが可撓性基板であってもよく、他方は例えばガラス基板であってもよい。

本発明の第１の実施形態の分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態の断面図である。 本発明の第２の実施形態の断面図である。 従来例１の断面図である。 従来例２の断面図である。

符号の説明

１ 第１の保護シート
２、３２ 第１の偏光板
３ 第１の可撓性基板
４ シール
５ 第２の可撓性基板
６、３６ 第２の偏光板
７ 第２の保護シート
２１、３１ ガスバリア部材
２６ ガスバリア層
２８ 液晶セル

Claims (6)

1. 少なくとも一方が可撓性を有する２枚の基板を備えた液晶セルを具備する液晶素子において、
   少なくとも一方の前記基板上に保護シートを積層配置し、この保護シートの周辺部の少なくとも一部を前記基板より延出させ、
   前記液晶セルの側面と前記保護シートの延出した部分にガスバリア部材を設けたことを特徴とする液晶素子。
2. 前記保護シートは、前記２枚の基板の外側にそれぞれ積層配置されていることを特徴とする請求項１記載の液晶素子。
3. 前記基板と前記保護シートとの間に偏光板を供えたことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶素子。
4. 前記基板は、前記偏光板より延出していることを特徴とする請求項３記載の液晶素子。
5. 前記保護シートの前記液晶セル側の面に無機ガスバリア層が形成されていることを特徴とする請求項１〜４いずれか一項記載の液晶素子。
6. 前記ガスバリア部材が外気と接する面に無機ガスバリア層を備えたことを特徴とする請求項１〜５いずれか一項記載の液晶素子。

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