JP4720206B2 - 液晶素子 - Google Patents

Description

本発明は、液晶注入穴を封止材により封止した液晶素子に関する。

液晶素子は、一対のガラス基板等の透明基板間に液晶を封入し、この封入された液晶に電界を印加し、その電気光学作用によって光の透過を制御して、所望の表示や光シャッタ等の効果を得るものである。従って、封入された液晶中に狭雑物や気泡等が混入すると電気光学作用が変化し、所望の効果を得ることができない。

従来、液晶素子は、一対の基板をその基板の端面に沿って、液晶を注入するための注入穴部分を切欠いた枠状のシール材によって接合し、この枠状シール材に形成された前記注入穴から液晶を前記枠状シール材で囲まれた空間内に注入し、その後、前記注入穴にＵＶ硬化樹脂等の封止材を充填して液晶を封入することにより製造される。

上述した液晶注入穴の封止の信頼性を向上させるために、従来は、特許文献１に示されるように、封止材を注入穴に隙間無く充填するだけでなく、注入穴の外側のガラス基板端面にも多量の封止材が塗布されていた。これにより、液晶注入穴が確実に遮蔽されるとともに、封止材とガラス基板の接触面積が増し封止材のガラス基板に対する固着強度が増大する。

しかるに、封止の信頼性向上のために多量に塗布された封止材は、基板端面から突出することになるため、この液晶素子を収納するケースのサイズをその突出した封止材の分だけ大きくする必要が生じる。これは、この液晶素子を搭載する製品の小型薄型化を促進する上で大きな障害となる。
特開平２０００−３３８５０７号公報

本発明の課題は、液晶を高い信頼性で封止できると共に搭載製品の小型薄型化に適した液晶封止構造を備える液晶素子を提供することである。

本発明の液晶素子は、第１の基板と第２の基板とがこれら基板の端面に沿って配設された枠状シール材により所定の間隙を保って接合され、前記間隙における前記枠状シール材で囲まれた空間内に液晶が封入されてなる液晶素子であって、前記枠状シール材には、液晶を前記空間内に注入するための注入穴が形成され、前記第１の基板と前記第２の基板は、前記注入穴が形成される側の端面のうちの少なくとも前記注入穴に対応する領域が傾斜面として形成され、前記第１の基板における前記傾斜面は、前記第２の基板における前記傾斜面の延長上に位置するように且つ前記第２の基板における前記傾斜面に平行になるように形成されていることを特徴とするものである。

本発明の液晶素子によれば、液晶注入穴に対応する一対の基板端面部を傾斜面に形成したから、端面を傾斜させることにより拡大された傾斜端面部に封止材を充分に塗布できるとともに塗布した封止材が基板から突出する不具合も防止でき、その結果、本液晶素子を搭載する製品の小型薄型化を促進できるとともに、液晶を長期にわたり高い信頼性で封止することができる。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態としての液晶表示素子を示す平面図で、図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ封止前と封止後の状態を示す図１のII−II線断面図である。

本実施形態の液晶表示素子は、一対の第１、第２のガラス基板１、２を、枠状シール材３により所定の間隙を保って接合し、枠状シール材３で囲まれた第１、第２のガラス基板１、２間に液晶４を封入して、構成されている。なお、図示されてはいないが、第１、第２のガラス基板１、２の液晶４を介して対向する内面には、それぞれ、電極や配向膜等が積層されている。第１、第２のガラス基板１、２は、大きさが異なり、大きい方の第２のガラス基板２の一端部を小さい方の第１のガラス基板１の対応する端面よりも所定長突出させて、接合されている。この第２のガラス基板２の突出部には、各電極から引き出された配線（不図示）や各配線の接続端子（不図示）がそれぞれ所定の配列で設置されている。

枠状シール材３には、液晶４を枠状シール材３と第１、第２のガラス基板１、２で囲まれた内部空間内に注入するための注入穴３ａが、少なくとも１箇所に形成されている。本実施形態においては、図示されるように、液晶注入穴３ａが第１のガラス基板１の一方の短手辺中央部に１箇所だけ形成されている。

そして、第１、第２のガラス基板１、２の端面のうち、液晶注入穴３ａが形成される側の各端面の少なくとも前記液晶注入穴３ａに対応する領域に、それぞれ傾斜面を形成した各端面部が設けられている。

本実施形態においては、図２（ａ）のＡ矢視図である図３（ａ）に示されるように、第１、第２のガラス基板１、２の液晶注入穴３ａに対応する各端面部１ａ、２ａとその両側の端面部１ｂ、２ｂが、それぞれ、所定の傾斜角度をなす傾斜面に形成されている。この場合、第１のガラス基板１の傾斜端面部１ａ、１ｂと第２のガラス基板２の傾斜端面部２ａ、２ｂは、基板端面から液晶注入穴３ａに向かって、一対の基板間の間隔が徐々に狭まるようにつまり奥細状に傾斜している。ここで、第１のガラス基板１の傾斜端面部１ａ、１ｂと第２のガラス基板２の傾斜端面部２ａ、２ｂの傾きは、各基板１、２の各端面における前記基板端面のエッジｅの位置から前記各端面における各基板１、２の厚さｔの１／３程度の垂直端面部１ｃ、２ｃを残した位置と、これら垂直端面部１ｃ、２ｃからシール材３に至る距離Ｌの２／３〜５／６程度の位置とを結んだ傾きで傾斜する角度に設定することが好ましく、より好ましくは、各基板１、２の厚さｔの１／６〜１／４程度の垂直端面部１ｃ、２ｃを残した位置と、これら垂直端面部１ｃ、２ｃからシール材３に至る距離Ｌの３／４〜４／５程度の位置とを結んだ傾きで傾斜する角度に設定するのがよい。

上述の傾斜端面部１ａ、１ｂ及び２ａ、２ｂは、ガラス基板１、２を枠状シール３で接合して得られる液晶セルの液晶注入穴３ａに対応する端面部に、例えば微細加工用トリマの円錐形回転刃を回転させつつ垂直に当接させ、所要の距離と深さにわたり端面を研磨することにより、容易に形成することができる。

このようにして、第１のガラス基板１の傾斜端面部１ａ、１ｂと第２のガラス基板２の傾斜端面部２ａ、２ｂを形成することにより、液晶表示素子の端面に液晶注入穴３ａに通じる奥細状のガイド凹部が形成される。従って、液晶４を封入空間内に注入した後、液晶注入穴３ａを封止する際は、目印となる広く開かれたガイド凹部の開口から充分な量の封止材５を容易に注入し液晶注入穴３ａ内に隙間無く充填できる。

注入された封止材５は、図２（ｂ）のＡ矢視図である図３（ｂ）に示されるように、液晶注入穴３ａ内に密封充填されるだけでなく、広く開かれた上記ガイド凹部の傾斜端面部１ａ、１ｂ及び２ａ、２ｂを含む略全域にわたって塗布される。

封止材５の充填が終了した後は、例えば紫外線硬化型樹脂材料からなる封止材の場合は紫外線を照射して、封止材５を硬化させる。これにより、液晶が封入された液晶表示素子が完成するが、この液晶表示素子においては、図１に示されるように、硬化した封止材５がガラス基板１、２の液晶注入側端面から突出していない。従って、本実施形態の液晶表示素子の収納ケースは、液晶表示素子の液晶注入穴側端面との間に封止材の突出分に見合う隙間を確保する必要がなくなり、収納ケースを含む液晶表示素子モジュールの小型化に寄与する。

以上のように、本実施形態の液晶表示素子は、第１、第２のガラス基板１、２の液晶注入穴３ａに対応する端面部１ａ、２ａ及びそれらの両側の端面部１ｂ、２ｂを液晶注入穴３ａに向かって徐々に狭まる対向傾斜面に形成したから、封止材５を液晶注入穴３ａに充填する際に、封止材５の注入箇所を容易に見つけることができるとともに、広く開かれた開口から容易に充分な量の封止材５を注入し液晶注入穴３ａ内に隙間無く充填できる。その結果、液晶注入穴３ａの封止工程の作業性が格段に向上するとともに、封止材５が液晶注入穴３ａ内へ密閉充填され、且つ、封止材５のガラス基板１、２に対する接触面積が増して固着強度が上昇することにより、封止の信頼性が大幅に向上する。そして、本実施形態の液晶封止構造は、封止材５をガラス基板１、２の液晶注入側端面から外側へ突出させないから、搭載される製品の小型化を促進する上で極めて好都合である。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態としての液晶表示素子を示す平面図で、図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ封止前と封止後の状態を示す図４のＶ−Ｖ線断面図である。なお、上記第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

本第２実施形態の液晶表示素子は、ガラス基板１、２の液晶注入穴３ａが臨む短手端面１ｄ、２ｄを、その全長にわたり、一方の例えば端面１ｄの延長上に他方の端面２ｄが存在するように傾斜させたものである。

すなわち、本実施形態では、図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、ガラス基板１の傾斜端面１ｄとガラス基板２の傾斜端面２ｄは、共に、各ガラス基板１、２の平面方向に対して角度αで傾斜する１個の仮想傾斜面ｓ上に存在する。この仮想傾斜面ｓは、枠状シール３を切断せず且つ双方のガラス基板１、２を切断できるように、傾斜角度αとその形成位置が設定される。この場合、図５（ａ）に示されるように両ガラス基板１、２の端面１ｄ、２ｄ全体が傾斜面となり且つ傾斜角度αが可及的に大きい形態がより好ましいが、図６に示されるように、一方のガラス基板２の端面２ｅが傾斜端面部２ｆと垂直端面部２ｇとからなる形態としてもよい。

上述した傾斜端面１ｄ、２ｄは、角板の端面を面取りする場合と同じ手法で、容易に形成できる。すなわち、ガラス基板１、２を枠状シール３により接合した後、サンドペーパ等の平面研磨具で双方のガラス基板１、２の対象端面を一括して均一に研磨すればよい。

傾斜端面１ｄ、２ｄを形成した後は、適宜な手法により液晶を注入穴３ａから注入し、その注入穴３ａを封止材５で封止する。このとき、傾斜端面１ｄ、２ｄが形成されているから、作業者は、液晶注入穴３ａの開口位置を容易に視認できるとともに、充分な量の封止材５を容易に液晶注入穴３ａ内に隙間なく密封充填できる。

この後は、封止材５を硬化させることにより、図５（ｂ）に示される液晶封止構造が得られる。本第２実施形態の液晶封止構造も、第１実施形態の液晶封止構造と同様に、硬化した封止材５が液晶表示素子の液晶注入側端面位置よりも外側へ突出していないから、収納ケースにおいて封止材の突出分に見合う隙間を確保する必要がなくなり、搭載される液晶表示モジュールの小型化に寄与する。

以上のように、本第２実施形態の液晶表示素子は、ガラス基板１、２における液晶注入穴３ａ側の一対の短手端面１ｄ、２ｄを一方の延長上に他方が存在する斜面に形成したから、一対の傾斜端面１ｄ、２ｄを一括研磨により容易に形成できると共に、封止材５を液晶注入穴３ａに充填する際に、容易に、封止材５の注入箇所を見つけて充分な量の封止材５を液晶注入穴３ａ内に隙間無く充填できる。その結果、液晶注入穴３ａを封止する工程の作業性が格段に向上するとともに、封止材５が液晶注入穴３ａ内へ隙間無く密閉充填されるだけでなく、封止材５が塗布される端面１ｄ、２ｄが傾斜面であるために封止材５とガラス基板１、２との接触面積が増して固着強度が上昇し、封止の信頼性が大幅に向上する。そして、封止材５が液晶表示素子の液晶注入側端面位置から外側へ突出していないから、本液晶表示素子が搭載される製品の小型化を促進する上で障害となることはない。

なお、本発明は、上記の第１、第２実施形態に限定されるものではない。例えば、液晶注入穴に対応する端面部に形成される斜面は、平坦な斜面に限らずに湾曲した斜面や凸凹状の斜面であってもよく、要は、液晶注入穴に対応する一対の端面部を傾斜させて、塗布されても液晶注入穴内に充填されずに食み出す封止材が広い面積にわたり基板に接触するとともに、その食み出し分の封止材が収容されるだけの、空間が形成される構成とすればよい。

また、本発明は、形成されている液晶注入穴が１個の液晶素子に限らず、２個以上の複数の液晶注入穴が形成されている液晶素子にも有効に適用されるものであり、その場合、個々の液晶注入穴に対応する各一対の端面部をそれぞれ斜面に形成した構成となる。

加えて、本発明の液晶素子は、液晶表示素子に限らず、液晶シャッタや光スイッチ等の種々の液晶素子に広く適用できることは、勿論である。

本発明の第１実施形態としての液晶表示素子を示す平面図である。 上記液晶表示素子を図１のII−II線で切断した部分断面図で、（ａ）は封止材を塗布する前の状態を示し、（ｂ）は封止材を塗布し硬化させた状態を示している。 （ａ）は上記図２（ａ）でのＡ矢視図であり、（ｂ）は上記図２（ｂ）でのＡ矢視図である。 本発明の第２実施形態としての液晶表示素子を示す平面図である。 上記液晶表示素子を図４のＶ−Ｖ線で切断した部分断面図で、（ａ）は封止材を塗布する前の状態を示し、（ｂ）は封止材を塗布し硬化させた状態を示している。 上記第２実施形態の液晶表示素子の変形例を示す図５（ｂ）に対応した部分断面図である。

符号の説明

１ 第１のガラス基板
２ 第２のガラス基板
１ａ、１ｂ、２ａ、
２ｂ、２ｆ 傾斜端面部
１ｃ、２ｃ、２ｇ 垂直端面部
１ｄ、２ｄ 短手端面
３ 枠状シール材
３ａ 液晶注入穴
４ 液晶
５ 封止材

Claims (3)

1. 第１の基板と第２の基板とがこれら基板の端面に沿って配設された枠状シール材により所定の間隙を保って接合され、前記間隙における前記枠状シール材で囲まれた空間内に液晶が封入されてなる液晶素子であって、
   前記枠状シール材には、液晶を前記空間内に注入するための注入穴が形成され、
   前記第１の基板と前記第２の基板は、前記注入穴が形成される側の端面のうちの少なくとも前記注入穴に対応する領域が傾斜面として形成され、
   前記第１の基板における前記傾斜面は、前記第２の基板における前記傾斜面の延長上に位置するように且つ前記第２の基板における前記傾斜面に平行になるように形成されていることを特徴とする液晶素子。
2. 前記注入穴を封止するための封止材が、前記注入穴に充填されるとともに、前記第１の基板における前記傾斜面と前記第２の基板における前記傾斜面とに被着されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
3. 前記第１の基板における前記傾斜面と前記第２の基板における前記傾斜面は、前記注入穴の幅よりも幅広に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶素子。

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