JP7482075B2 - 強誘電液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、強誘電液晶表示装置及びその製造方法に関する。

従来技術における強誘電液晶表示装置について、図を用いて以下に説明する。図７（ａ）は従来技術における強誘電液晶表示装置の上面図、図７（ｂ）は従来技術における強誘電液晶表示装置のＡ－Ａ’断面図である。図７（ａ）および図７（ｂ）に示す強誘電液晶表示装置２０は、反射型の液晶パネルである強誘電液晶表示素子１を備えている。強誘電液晶表示素子１においては、配向膜が形成された一対の第一基板２および第二基板３がスペーサー５を含有したシール材４を介して互いに対向する様、貼り合わされ、シール材４により形成された基板間の隙間にシール材４の一部に設けられた液晶注入用の注入口１０から強誘電液晶６が充填され、注入口１０が封止材１１により封止されている。強誘電液晶表示素子１は、両面テープ７を介して回路基板１３に接着されている。強誘電液晶表示素子１は、シール材４で囲まれた領域に設けられた所定の画像表示領域１８に画像を表示する。

第一基板２および第二基板３間に充填された強誘電液晶６の液晶分子は、所定の配向処理が施されることで規則正しく配列した状態となっており、液晶層の高さ方向の中心で「くの字」に屈曲し、横方向に連続した層であるシェブロン構造と呼ばれる層構造を形成し、液晶層全体としてスメクティックＣ相（ＳｍＣ相）を呈している。

強誘電液晶表示素子１の製造方法について、以下に説明する。

配向膜が形成された一対の第一基板２および第二基板３のうちどちらか一方にシール材４を塗布した上で他方の基板を貼り合せ、強誘電液晶６が注入される前の液晶セル、即ち空セルを作製し、空セルのシール材４の一部に設けられた液晶注入用の注入口１０近傍に強誘電液晶６を適量塗布し、空セル全体を真空チャンバー内において真空圧下に晒して基板間の隙間を真空状態にする。

続いて、空セル全体を加熱して強誘電液晶６の流動性を高め、毛細管現象により強誘電液晶６を隙間の内部へ浸透させ、その後、空セル全体を大気圧下に晒して空セル内部と外部との圧力差を利用して液晶の注入を継続し、隙間の内部に強誘電液晶６を充填させる。

強誘電液晶６の充填が完了した後、強誘電液晶６が充填された空セルの加熱温度を徐々に低下させ、その過程で強誘電液晶６の流動性が低下して強誘電液晶６が液晶セル内部に定着すると共に、強誘電液晶６がＳｍＣ相を呈する配向状態となる。その後、注入口１０周辺に付着した余分な液晶材料を洗浄した上で注入口１０に樹脂からなる封止材１１を塗布して硬化させ、完成状態の液晶セルを得る。

図２（ａ）は強誘電液晶表示素子にジグザグ欠陥が発生していない状態を示す断面図、図２（ｂ）は強誘電液晶表示素子にジグザグ欠陥が発生している状態を示す断面図である。強誘電液晶６を基板間の隙間へ注入する際、強誘電液晶６は結晶相の状態から液晶分子が配列の規則性を失う液状となる等方相（Ｉｓｏ相）となる温度にまで加熱され、その後、空セルに充填された強誘電液晶６は、加熱温度が低下するに連れて等方相（Ｉｓｏ相）からネマティック相（Ｎ相）、スメクティックＡ相（ＳｍＡ相）を経て目的となるスメクティックＣ相（ＳｍＣ相）へと順次相転移していく。

この時、強誘電液晶６は、ＳｍＡ相からＳｍＣ相へ相転移する際に液晶分子が構築するシェブロン構造１６の方向性がばらつくことで、ジグザグ欠陥と呼ばれる配向欠陥が生じることがある。シェブロン構造１６は、スメクティック層の折れ曲がる方向によって二種類に分類される。ここでは、一軸配向処理方向（ラビング方向）とスメクティック層の折れ曲がり方向とが反対のものをＣ１配向、一軸配向処理方向とスメクティック層の折れ曲がり方向とが一致するものをＣ２配向と称する。

ジグザグ欠陥は、図２（ｂ）に示すように、シェブロン構造１６の「くの字」に屈曲する方向が、隣接するシェブロン構造１６との間で逆の方向となる境界面１７付近に発生する。Ｃ１配向とＣ２配向とは互いに異なる光学特性を有するので、ジグザグ欠陥が発生した領域では均一な表示画面が得られない。

強誘電液晶６の加熱温度が低下する際に発生するジグザグ欠陥の対策の一例として、強誘電液晶６に対して液晶セルの外部から電界を印加し、ジグザグ欠陥を減少させる、クリアリングと呼ばれる配向処理が知られている。（例えば、特許文献１参照）

クリアリングを実施すれば、印加された電界が液晶分子の極性に作用することで液晶分子の規則的な配列が促され、ジグザグ欠陥の主な発生要因であるシェブロン構造１６の配向の方向性のばらつきが解消されてジグザグ欠陥が減少する。

特開２０１７－１３８４６３号公報

強誘電液晶にジグザグ欠陥が発生した液晶セルに対してクリアリングを実施すれば、発生していたジグザグ欠陥を減少させることができるが、液晶セルの製造工程に本来は不要であるクリアリング工程が追加されるため、生産コスト面や効率面等のデメリットが生じてしまう。

本発明は、以上のような問題点に鑑みて成されたものであり、配向不良を効率良く減少させることが可能な強誘電液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

強誘電液晶表示素子と支持基板とが接着された強誘電液晶表示装置であって、前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板とを接着する接着部材として、第一の熱伝導率を有する第一接着部材が前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板との間の第一領域に配置され、前記第一の熱伝導率よりも低い第二の熱伝導率を有する第二接着部材が前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板との間の第二領域に配置されている、強誘電液晶表示装置とする。

前記第一領域は、前記強誘電液晶表示素子の強誘電液晶分子のダイレクタ方向の端部のうち何れか一方の端部と重なり、前記第二領域は、前記強誘電液晶表示素子の強誘電液晶分子のダイレクタ方向の端部のうち何れかもう一方の端部と重なる、強誘電液晶表示装置であっても良い。

前記第一領域は、前記強誘電液晶表示素子のラビング方向の始点側の端部と重なり、前記第二領域は、前記強誘電液晶表示素子のラビング方向の終点側の端部と重なる、強誘電液晶表示装置であっても良い。

前記第一領域は、前記強誘電液晶表示素子のラビング方向の終点側の端部と重なり、前記第二領域は、前記強誘電液晶表示素子のラビング方向の始点側の端部と重なる、強誘電液晶表示装置であっても良い。

前記第一領域は、前記強誘電液晶表示素子の画像表示領域を挟んで液晶注入口とは反対側の端部と重なり、前記第二領域は、前記液晶注入口と重なる、強誘電液晶表示装置であっても良い。

前記第一領域は、前記強誘電液晶表示素子の液晶注入口と重なり、前記第二領域は、前記強誘電液晶表示素子の画像表示領域を挟んで前記液晶注入口とは反対側の端部と重なる、強誘電液晶表示装置であっても良い。

強誘電液晶表示素子と支持基板とが接着された強誘電液晶表示装置の製造方法であって、前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板とを接着する接着部材として、第一の熱伝導率を有する第一接着部材を前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板との間の第一領域に配置し、前記第一の熱伝導率よりも低い第二の熱伝導率を有する第二接着部材を前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板との間の第二領域に配置し、前記第一接着部材及び前記第二接着部材により前記強誘電性液晶表示素子と前記支持基板とを接着する接着工程と、前記強誘電液晶表示素子の強誘電液晶をＳｍＣ相を呈する第一温度よりも高い第二温度に加熱する加熱工程と、前記強誘電液晶表示素子の強誘電液晶を前記第二温度から前記第一温度に冷却する冷却工程と、を有する、強誘電液晶表示装置の製造方法とする。

本発明によれば、強誘電液晶表示素子と支持基板とを接着する接着部材として、高熱伝導率のものと、低熱伝導率のものを使用することにより、強誘電液晶の温度が下がる際に発生する配向不良を抑制することができる。

本発明の実施例１における強誘電液晶表示装置の上面図。 本発明の実施例１における強誘電液晶表示装置のＡ－Ａ’断面図。 強誘電液晶表示素子にジグザグ欠陥が発生していない状態を示す断面図。 強誘電液晶表示素子にジグザグ欠陥が発生している状態を示す断面図。 本発明の実施例１における両面テープの第一形態を示す上面図。 本発明の実施例１における両面テープの第二形態を示す上面図。 本発明の実施例２における両面テープの第一形態を示す上面図。 本発明の実施例２における両面テープの第二形態を示す上面図。 注入口側の角部に発生したジグザグ欠陥（小）の上面図。 注入口側の角部に発生したジグザグ欠陥（大）の上面図。 注入口とは反対側の角部に発生したジグザグ欠陥（小）の上面図。 注入口とは反対側の角部に発生したジグザグ欠陥（大）の上面図。 従来技術における強誘電液晶表示装置の上面図。 従来技術における強誘電液晶表示装置のＡ－Ａ’断面図。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。

以下、本発明の実施例１について説明する。図１（ａ）は本発明の実施例１における強誘電液晶表示装置の上面図、図１（ｂ）は本発明の実施例１における強誘電液晶表示装置のＡ－Ａ’断面図である。本発明の実施例１における強誘電液晶表示装置１９は、反射型の液晶パネルである強誘電液晶表示素子１を備えている。強誘電液晶表示素子１においては、配向膜が形成された一対の第一基板２および第二基板３がスペーサー５を含有したシール材４を介して互いに対向する様、貼り合わされ、それにより形成された基板間の隙間に強誘電液晶６が充填され、シール材４の一部に設けられた液晶注入用の注入口１０が封止１１により封止されている。強誘電液晶表示素子１は、両面テープ７を介して回路基板１３に接着されている。強誘電液晶表示素子１は、シール材４で囲まれた領域に設けられた所定の画像表示領域１８に画像を表示する。

配向膜は、例えば、有機材料で構成され、ラビング法を用いて配向処理される。ラビング法は、配向膜を塗布した第一基板２および第二基板３に対して、ナイロンなどの布を巻いたローラーを一定圧力で押し込みながら回転させ、配向膜の表面を一定方向に擦る方法である。配向膜の表面を一定方向に擦ることによって、配向膜の表面の高分子鎖が一定方向に潰れるため高分子膜上に異方性が生じ、液晶分子の配向方向を規定する。配向方向は、強誘電液晶表示素子１の設計により各種異なるが、本発明の実施例１では、例えば、強誘電液晶６を挟持する第一基板２および第二基板３に対して、各々の基板が有する配向膜に施された一軸配向処理の方向が互いに平行且つ配向方向が逆向きになるような、いわゆるアンチパラレル（反平行）配向処理を行っている。

強誘電液晶表示装置１９の製造過程において、強誘電液晶表示素子１はＰＣＢ基板、もしくはフレキシブル基板等の回路基板１３上に搭載される。その際、強誘電液晶表示素子１と回路基板１３とは、両面テープを介して接着される。両面テープは、強誘電液晶表示素子１の第二基板３の外形の範囲内に貼り付けられる。両面テープは、従来技術では、単一のものを一面に貼り付けていたが、本発明の実施例１では、熱伝導率の高いものと低いものの２種類をジグザグ欠陥１２の発生し易い箇所と発生しにくい箇所に選択的に貼り付けている。

図５（ａ）は注入口側の角部に発生したジグザグ欠陥（小）の上面図、図５（ｂ）は注入口側の角部に発生したジグザグ欠陥（大）の上面図、図６（ａ）は注入口とは反対側の角部に発生したジグザグ欠陥（小）の上面図、図６（ｂ）は注入口とは反対側の角部に発生したジグザグ欠陥（大）の上面図である。ジグザグ欠陥１２は、シール材４に沿った注入口１０付近や角部付近に発生することが多く、シール材４で囲まれた領域の内側に向かって延びるように発生する傾向がある。ジグザグ欠陥１２が注入口１０付近に発生した場合は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、注入口１０と画像表示領域１８との間の距離が比較的大きいことから、ジグザグ欠陥１２は画像表示領域１８に達しにくいが、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、ジグザグ欠陥１２が注入口１０とは反対側の角部に発生した場合は、ジグザグ欠陥１２が画像表示領域１８にまで達しやすい。また、ジグザグ欠陥１２が注入口１０付近に発生した場合でも、ジグザグ欠陥１２の発生した角度や大きさによっては画像表示領域１８にまで達してしまうことがある。これらのことを踏まえ、本発明の実施例１では、強誘電液晶表示素子１と回路基板１３とを接着する両面テープを以下のように構成している。

図３（ａ）は本発明の実施例１における両面テープの第一形態を示す上面図、図３（ｂ）は本発明の実施例１における両面テープの第二形態を示す上面図である。例えば、強誘電液晶表示素子１の注入口１０側の角部にジグザグ欠陥１２が発生する場合には、図３（ａ）または図３（ｂ）に示すように、注入口１０側の角部と重なるように、その角部の外形に倣った三角形状の低熱伝導率両面テープ９を貼り付け、さらに、注入口１０側の角部以外の部分と重なるように、低熱伝導率両面テープ９よりも熱伝導率の高い高熱伝導率両面テープ８を貼り付ける。このように、両面テープの熱伝導率を強誘電液晶表示素子１の部位毎に異なるようにすることで、加熱された強誘電液晶表示素子１の強誘電液晶６を等方相（Ｉｓｏ相）からスメクティックＣ相（ＳｍＣ相）になるまで冷却する際には、高熱伝導率両面テープ８を貼り付けた角部から温度が低下し始めるため、低熱伝導率両面テープ９を貼り付けた注入口１０付近のほうが相対的にやや温度が高い状態となり、強誘電液晶表示素子１の水平面上において温度差を生じさせることができる。

強誘電液晶６の温度が低下する際にジグザグ欠陥１２が発生したとしても、温度が下がっていく過程で、上述の両面テープの熱伝導率の違いによる温度差が生じることによって、ジグザグ欠陥１２は、注入口１０付近に向かって徐々に移動し、最終的に注入口１０付近で消滅あるいは画像表示領域１８に達しない程度の大きさに縮小する。

なお、このような効果は、強誘電液晶表示装置１９の製造過程においてのみ得られるわけではなく、強誘電液晶表示装置１９の使用過程においても得られる。例えば、強誘電液晶表示装置１９の使用過程において自己発熱などにより強誘電液晶６の温度が上昇した場合には、その温度が低下する際に、高熱伝導率両面テープ８と低熱伝導率両面テープ９による温度差が生じることによって、ジグザグ欠陥１２の発生が抑制される。

強誘電液晶６を等方相（Ｉｓｏ相）になるまで加熱する工程は、例えば、強誘電液晶表示素子１が高熱伝導率両面テープ８と低熱伝導率両面テープ９を介して回路基板１３に接着された状態で強誘電液晶表示素子１をヒーターにより加熱することにより行われる。そして、強誘電液晶６をスメクティックＣ相（ＳｍＣ相）になるまで冷却する工程は、例えば、上述の状態のまま強誘電液晶表示素子１を自然冷却することにより行われる。なお、強誘電液晶６を加熱する温度は、強誘電液晶６が等方相（Ｉｓｏ相）を呈する温度が好ましいが、スメクティックＣ相（ＳｍＣ相）を呈する温度よりも高い温度であれば、その他の温度であっても良い。

図４（ａ）は本発明の実施例２における両面テープの第一形態を示す上面図、図４（ｂ）は本発明の実施例２における両面テープの第二形態を示す上面図である。例えば、強誘電液晶表示素子１の画像表示領域１８を挟んで注入口１０とは反対側の角部にジグザグ欠陥１２が発生する場合には、図４（ａ）または図４（ｂ）に示すように、高熱伝導率両面テープ８と低熱伝導率両面テープ９の配置を実施例１とは反対となるように変更する。強誘電液晶表示素子１のジグザグ欠陥１２が画像表示領域１８を挟んで注入口１０とは反対側の角部付近に発生した場合には、注入口１０が無いため、画像表示領域１８に達する広範囲にわたりジグザグ欠陥１２が発生することがある。この場合には、高熱伝導率両面テープ８および低熱伝導率両面テープ９の配置を実施例２のようにすることで実施例１と同様の原理によりジグザグ欠陥１２を消滅または縮小させることが出来る。

なお、上述の実施例１、２では、ジグザグ欠陥１２が注入口１０付近またはそれとは反対側の角部付近に発生する場合について説明したが、ジグザグ欠陥１２は、それらのこととは関係なく、配向膜のラビング方向、または、強誘電液晶６の液晶分子のダイレクタ（配向子）のベクトル方向に起因して発生する場合がある。

例えば、ジグザグ欠陥１２は、ラビング方向の始点から終点に向かって発生する場合があり、この場合には、ラビング方向の始点側に位置する強誘電液晶表示素子１の端部に低熱伝導率両面テープ９を配置し、ラビング方向の終点側に位置する強誘電液晶表示素子１の端部に高熱伝導率両面テープ８を配置する。ジグザグ欠陥１２がそれとは逆方向へ発生する場合には、低熱伝導率両面テープ９と高熱伝導率両面テープ８の位置を互いに入れ替える。このようにすることで、ジグザグ欠陥１２の発生を抑制することができる。

また、ジグザグ欠陥１２は、強誘電液晶６の液晶分子のダイレクタのベクトル方向（ダイレクタ方向）の一端側から他端側に向かって発生する場合があり、この場合には、液晶分子のダイレクタのベクトル方向の一端側に位置する強誘電液晶表示素子１の端部に低熱伝導率両面テープ９を配置し、それとは反対側に位置する強誘電液晶表示素子１の他端部に高熱伝導率両面テープ８を配置する。ジグザグ欠陥１２がそれとは逆方向へ発生する場合には、低熱伝導率両面テープ９と高熱伝導率両面テープ８の位置を互いに入れ替える。このようにすることで、ジグザグ欠陥１２の発生を抑制することができる。

本発明では、両面テープの位置、数、形状などは必ずしも実施例１および実施例２のようにしなければならない訳ではなく、予想されるジグザグ欠陥の発生状態などを考慮して適宜選択すれば良い。例えば、高熱伝導率両面テープ８と低熱伝導率両面テープ９との間に、熱伝導率がそれらの中間程度である両面テープを配置しても良い。このようにすれば、両面テープの熱伝導率の違いにより生じる温度差に緩やかな温度勾配を与えることができる。また、強誘電液晶表示素子１と回路基板１３とを接着する接着部材としては、両面テープに限らず、接着剤などであっても良い。また、強誘電液晶表示素子１を支持する支持基板としては、回路基板１３に限らず、回路機能を備えない基板などであっても良い。また、配向膜の材料、配向方向、配向処理方法などは、適宜選択すれば良い。また、スペーサー５は、必須ではなく、省略されていても良い。また、強誘電液晶表示素子１は、反射型の液晶パネルに限らず、透過型の液晶パネルであっても良い。

１．強誘電液晶表示素子
２．第一基板
３．第二基板
４．シール材
５．スペーサー
６．強誘電液晶
７．両面テープ
８．高熱伝導率両面テープ
９．低熱伝導率両面テープ
１０．注入口
１１．封止材
１２．ジグザグ欠陥
１３．回路基板
１６．シェブロン構造
１７．境界面
１８．画像表示領域
１９．液晶表示装置
２０．液晶表示装置

Claims (5)

1. 強誘電液晶表示素子と支持基板とが接着された強誘電液晶表示装置であって、
   前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板とを接着する接着部材として、第一の熱伝導率を有する第一接着部材が前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板との間の第一領域に配置され、前記第一の熱伝導率よりも低い第二の熱伝導率を有する第二接着部材が前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板との間の第二領域に配置されており、
   前記第一領域は、前記強誘電液晶表示素子の強誘電液晶分子のダイレクタ方向の端部のうち何れか一方の端部と重なり、前記第二領域は、前記強誘電液晶表示素子の強誘電液晶分子のダイレクタ方向の端部のうち何れかもう一方の端部と重なる、
   ことを特徴とする強誘電液晶表示装置。
2. 強誘電液晶表示素子と支持基板とが接着された強誘電液晶表示装置であって、
   前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板とを接着する接着部材として、第一の熱伝導率を有する第一接着部材が前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板との間の第一領域に配置され、前記第一の熱伝導率よりも低い第二の熱伝導率を有する第二接着部材が前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板との間の第二領域に配置されており、
   前記強誘電液晶表示素子の第一基板に形成された配向膜のラビング方向と第二基板に形成された配向膜のラビング方向は、所定の一軸に沿って互いに平行であり、
   前記第一領域は、前記一軸の一端側に位置する前記強誘電液晶表示素子の端部と重なり、前記第二領域は、前記一軸の他端側に位置する前記強誘電液晶表示素子の端部と重なる、
   ことを特徴とする強誘電液晶表示装置。
3. 強誘電液晶表示素子と支持基板とが接着された強誘電液晶表示装置であって、
   前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板とを接着する接着部材として、第一の熱伝導率を有する第一接着部材が前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板との間の第一領域に配置され、前記第一の熱伝導率よりも低い第二の熱伝導率を有する第二接着部材が前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板との間の第二領域に配置されており、
   前記第一領域は、前記強誘電液晶表示素子の画像表示領域を挟んで液晶注入口とは反対側の端部と重なり、前記第二領域は、前記液晶注入口と重なる、
   ことを特徴とする強誘電液晶表示装置。
4. 強誘電液晶表示素子と支持基板とが接着された強誘電液晶表示装置であって、
   前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板とを接着する接着部材として、第一の熱伝導率を有する第一接着部材が前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板との間の第一領域に配置され、前記第一の熱伝導率よりも低い第二の熱伝導率を有する第二接着部材が前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板との間の第二領域に配置されており、
   前記第一領域は、前記強誘電液晶表示素子の液晶注入口と重なり、前記第二領域は、前記強誘電液晶表示素子の画像表示領域を挟んで前記液晶注入口とは反対側の端部と重なる、
   ことを特徴とする強誘電液晶表示装置。
5. 強誘電液晶表示素子と支持基板とが接着された強誘電液晶表示装置の製造方法であって、
   前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板とを接着する接着部材として、第一の熱伝導率を有する第一接着部材を前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板との間の第一領域に配置し、前記第一の熱伝導率よりも低い第二の熱伝導率を有する第二接着部材を前記強誘電液晶表示素子と前記支持基板との間の第二領域に配置し、前記第一接着部材及び前記第二接着部材により前記強誘電性液晶表示素子と前記支持基板とを接着する接着工程と、
   前記強誘電液晶表示素子の強誘電液晶をＳｍＣ相を呈する第一温度よりも高い第二温度に加熱する加熱工程と、前記強誘電液晶表示素子の強誘電液晶を前記第二温度から前記第一温度に冷却する冷却工程と、を有する、
   ことを特徴とする強誘電液晶表示装置の製造方法。

Images