(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール材を介して対向配置されてなる一対の可とう性のプラスチックフィルム基板間に液晶が封入された液晶表示素子において、
前記プラスチックフィルム基板は、支持基板上にガスバリア層を有してなり、
前記プラスチックフィルム基板は、その断面がレーザーまたは２５０℃の熱刃で切断され、
前記液晶の酸素飽和溶解度が１０μl/ｍｌ以上、窒素飽和溶解度が１０μl/ｍｌ以上、水蒸気飽和溶解度が１００ｐｐｍ以上である液晶を用いてなり、
前記プラスチックフィルム基板間に配置されるスペーサーの設置密度が１５０コ〜３００コ／ｍｍ2であり、前記プラスチックフィルム基板の内面と前記配向膜との間に鉛筆硬度Ｈ以上のハ−ドコ−ト層を有することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示素子を搭載したことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可とう性のある基板を用いた液晶表示素子及び液晶表示素子を搭載した電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラスチックフィルム等の可とう性のある基板を用いた液晶表示素子の基板断面にはガスバリア処理は行われていなかった。また、プラスチックフィルム等の可とう性のある基板を用いた液晶表示素子の液晶は、ガラス基板を用いた液晶表示素子の液晶と同様に気体溶解度及び気体飽和度を管理せず製造されていた。
また、プラスチックフィルム等の可とう性のある基板を用いた液晶表示素子のスペ−サ−密度は初期的に一定の厚さを挟持させることを目的に設置密度を１００コ〜１５０コ／ｍｍ２にしていた。
また、プラスチックフィルム等の可とう性のある基板を用いた液晶表示素子の再生は行われずにいた。
また、プラスチックフィルム等の可とう性のある基板を用いた液晶表示素子の保管はガラス基板を用いた液晶表示素子と同様に常温常圧下で行われていた。
【０００３】
また、プラスチックフィルム等の可とう性のある基板から成る液晶表示素子を搭載した電子機器の構造は、ガラス基板を用いた液晶表示素子を搭載した電子機器の構造と同様に、外圧が直接液晶表示素子にかかるような構造となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プラスチックフィルム等の可とう性のある基板から成る液晶表示素子は、ガラス基板と違いプラスチックフィルム基板自身にガスあるいは水蒸気透過性があるため、常温常圧下で保管あるいは使用することによりガスあるいは水蒸気がプラスチックフィルム基板等を透過して液晶内に溶け込んでしまうことが確認されている。このようにして液晶内に溶け込んだ気体等が飽和状態に達した場合、外力により変形しやすい可とう性のある基板から成る液晶表示素子の特性から、例えば指で押されたり、落下等により、表示面に衝撃が加わったりすると液晶表示素子内に気泡が発生し表示不良になることがあった。
【０００５】
そこで本発明はこのような課題を解決するもので、その目的は長時間保管あるいは使用しても液晶表示素子内に気泡が発生しない信頼性の高い液晶表示素子及び液晶表示素子を搭載した電子機器を提供するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示素子は、シール材を介して対向配置されてなる一対の可とう性のプラスチックフィルム基板間に液晶が封入された液晶表示素子において、
前記プラスチックフィルム基板は、支持基板上にガスバリア層を有してなり、
前記プラスチックフィルム基板は、その断面がレーザーまたは２５０℃の熱刃で切断され、
前記液晶の酸素飽和溶解度が１０μl/ｍｌ以上、窒素飽和溶解度が１０μl/ｍｌ以上、水蒸気飽和溶解度が１００ｐｐｍ以上である液晶を用いてなり、
前記プラスチックフィルム基板間に配置されるスペーサーの設置密度が１５０コ〜３００コ／ｍｍ2であり、前記プラスチックフィルム基板の内面と前記配向膜との間に鉛筆硬度Ｈ以上のハ−ドコ−ト層を有することを特徴とする。
【００１２】
【実施例】
〔実施例１〕
図１に本実施例の液晶表示素子の断面図を示す。ここで１は基板であり両方とも図１０に示すような支持基板にポリカ−ボネ−トフィルム９を用いその両側にガスバリア層としてＥＶＡ（エチレンと酢酸ビニルの共重合体）１０を塗布し更にその両側にハ−ドコ−ト層として鉛筆硬度Ｈ（日本工業規格ＪＩＳ  Ｋ５４００  ６．１４項による硬度）以上のフェノキシ樹脂１１を塗布したガスバリアフィルムを用いた。２はＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）膜からなる透明電極、３は配向膜、４はスペーサー、５はシール材、６は液晶である。
【００１３】
本液晶表示素子の製造方法は、ガスバリアフィルム上に低温スパッタリング法により透明電極２を形成し、フォトリソグラフィー法により所定のパターンを形成する。その上に配向膜３をオフセット印刷により膜付けし、焼成することにより成膜する。次に、前記配向膜３を布で所定の方向に擦って配向処理を行った後、一方の基板上にシール材として所定のギャップ材を入れたエポキシ系接着剤をスクリーン印刷し、基板上へスペ−サ−を湿式スプレー法により散布し、２枚の基板を対向接着した。スペーサ−の散布密度は、１５０コ／ｍｍ２とした。次に、液晶６を真空注入法により充墳し、注入部をエポキシ系接着剤で封止した。この液晶セル端面に図１のようにエポキシ接着剤１３を塗布して硬化させ、更にセルの上下に偏光板を貼付けて液晶表示素子を完成させた。また、同時に比較品として端面に接着剤を塗布しない液晶表示素子も作製した。
【００１４】
このようにして作製した本発明の液晶表示素子と比較品の液晶表示素子を常温常圧下に放置し、放置した液晶表示素子を図１２に示すように直径約１ｃｍの硬球のついた試験具１６で２ｋｇ＊３秒の押し圧をかけ、液晶表示素子内に図１３のような約３０μｍの気泡核１４を作り、その消滅時間を測定する試験を行った。その結果、図６に示すように本発明の液晶表示素子のエポキシ接着剤を塗布して硬化させたものと比較品の液晶表示素子では、気泡核の消え方に差があり、比較品が２００００時間で気泡核が消えなくなり、図１４の気泡１５のように逆に成長してしまったのに対して、本発明品は４００００時間放置しても気泡核が消えることが確認された。
【００１５】
〔実施例２〕
図２に示すように、偏光板を貼付けてから端面にエポキシ接着剤を塗布して硬化させた場合も実施例１と同様の効果が得られた。
【００１６】
〔実施例３〕
図３の１７に示すように、液晶セルの端面をレ−ザ−または２５０℃の熱刃で切断し、基板断面を溶着した場合も実施例１と同様の効果が得られた。
【００１７】
〔実施例４〕
図４に示すように、偏光板を貼付ける前の液晶セルをエポキシ接着剤の中に浸漬し液晶セル全体に皮膜を設けた後、偏光板を貼付けた場合も実施例１と同様な結果が得られた。
【００１８】
〔実施例５〕
図５に示すように、液晶セルの端面のみエポキシ接着剤に浸漬し皮膜を設けた場合も実施例１と同様の効果が得られた。
【００１９】
〔実施例６〕
実施例１のガスバリアフィルムに図１１に示すような偏光素膜１２をポリカ−ボネ−トフィルム９とＥＶＡ１０とフェノキシ樹脂１１で構成したフィルムで挟み込んだフィルムを使用し、実施例１と同様に液晶セルの端面にエポキシ接着剤を塗布して硬化させ、更にセルの上下に偏光板を貼付けて液晶表示素子を完成させた。この液晶表示素子に実施例１と同様の押し圧試験を行ったところ実施例１と同様の効果が得られた。
【００２０】
また、実施例１から実施例６ではエポキシ接着剤を用いてガスバリア処理を行ったがＥＶＡやＰＶＡ（ポリビニルアルコ−ル）といった他の樹脂でも同様な効果が得られる事が判明している。
【００２１】
このように複層で構成されているガスバリアフィルムを使用した液晶表示素子であればその基板フィルムの断面を接着剤等の樹脂で覆うか、または、熱等で溶着してガスバリア処理することにより、液晶内へのガスあるいは水蒸気の透過を減少することが判明している。
【００２２】
〔実施例７〕
実施例１の製造方法に基ずき、酸素飽和溶解度が１０μｌ／ｍｌ以上、望ましくは５０μｌ／ｍｌ以上の液晶を用いて作成した液晶表示素子を２００日放置後図１２に示すような直径約１ｃｍの硬球で２ｋｇ＊３秒の押し圧をかけたところ前記液晶表示素子には何の異常も見られなかったのに対し、酸素飽和溶解度が１０μｌ／ｍｌ未満の液晶を用いて作成した液晶表示素子には図１４に示すような気泡の発生が見られた。
【００２３】
〔実施例８〕
実施例１と同様の方法で作成した液晶表示素子に窒素飽和溶解度が１０μｌ／ｍｌ以上、望ましくは５０μｌ／ｍｌ以上の液晶を用いた場合において、２００日放置後実施例１と同様の押し圧試験を行ったところ、前記液晶表示素子には何の異常も見られなかったのに対し、窒素飽和溶解度が１０μｌ／ｍｌ未満の液晶を用いて作成した液晶表示素子には気泡の発生が見られた。
【００２４】
〔実施例９〕
実施例１と同様の方法で作成した液晶表示素子に水蒸気飽和溶解度が１００ｐｐｍ以上、望ましくは３００ｐｐｍの液晶を用いた場合において、２００日放置後実施例１と同様の押し圧試験を行ったところ、前記液晶表示素子には何の異常も見られなかったのに対し、水蒸気飽和溶解度が１００ｐｐｍ未満の液晶を用いて作成した液晶表示素子には気泡の発生が見られた。
【００２５】
〔実施例１０〕
実施例１と同様の方法で作成した液晶表示素子の製造直後における液晶中の酸素、窒素、及び水蒸気それぞれ、かつ、合わせた気体飽和度が０．９以下、望ましくは０．５以下である液晶表示素子に２００日放置後実施例１と同様の押し圧試験を行ったところ、前記液晶表示素子には何の異常も見られなかったのに対し、酸素、窒素、及び水蒸気それぞれ、かつ、合わせた気体飽和度が１以上である液晶表示素子には気泡の発生が見られた。
【００２６】
〔実施例１１〕
実施例１のスペーサ−の散布密度を６０コ／ｍｍ２、１５０コ／ｍｍ２、３００コ／ｍｍ２の３水準とし、作成した３水準の液晶表示素子を２００日放置後、図１２に示す様な直径約１ｃｍの硬球で２ｋｇ＊３秒の押し圧をそれぞれかけたところ、スペーサーの散布密度１５０コ／ｍｍ２と３００コ／ｍｍ２の液晶表示素子には何の異常も見られなかったのに対し、前記密度６０コ／ｍｍ２の液晶表示素子には図１４に示す様な気泡の発生が見られた。
【００２７】
比較例１として、実施例１のハ−ドコ−ト層のない液晶表示素子に実施例１と同様の押し圧試験を行なったところ、スペーサー散布密度６０コ／ｍｍ２と１５０コ／ｍｍ２と３００コ／ｍｍ２の液晶表示素子に図１４に示す様な気泡の発生が見られた。
【００２８】
〔実施例１２〕
実施例１で作成した液晶表示素子を常温、常圧で２００日間放置した後、真空乾燥機内に減圧状態（５０Ｔｏｒｒ）で２４時間放置し、図１２に示すように直径約１ｃｍの硬球で２ｋｇ＊３秒の押し圧をかけたところ減圧状態で放置した液晶表示素子には何の異常も見られなかったのに対し、２００日間放置したままの液晶表示素子には図１４に示すような気泡の発生が見られた。
【００２９】
〔実施例１３〕
実施例１で製造した液晶表示素子を電子機器に搭載し２００日間以上使用し、何らかの衝撃が加わり液晶表示素子に気泡が発生してしまったものを加圧槽で５０時間加圧（３ｋｇ／ｃｍ２）して気泡を消滅させた後、真空乾燥機内に減圧状態（５０Ｔｏｒｒ）で２４時間放置し、図１２に示すように直径約１ｃｍの硬球で２ｋｇ＊３秒の押し圧をかけたところ気泡の発生は見られなかった。
【００３０】
〔実施例１４〕
実施例１で作成した液晶表示素子を直ちに真空乾燥機内の減圧下（５０Ｔｏｒｒ）に置き、その状態で２００日間保管した液晶表示素子と常圧下で２００日間保管した液晶表示素子を図１２に示すように直径約１ｃｍの硬球で２ｋｇ＊３秒の押し圧をかけたところ、減圧下で保管した液晶表示素子には何の異常も見られなかったのに対し、常圧下で保管した液晶表示素子には図１４に示す様な気泡の発生が見られた。
【００３１】
〔実施例１５〕
実施例１で製造した液晶表示素子を図７に示すようにガスバリア−性のあるフィルムで真空パックした場合も実施例１と同様の効果が得られた。
【００３２】
〔実施例１６〕
実施例１で製造した液晶表示素子を図８に示すようにトレイに並べガスバリア−性のあるフィルムで真空パックした場合も実施例１と同様の効果が得られた。
【００３３】
〔実施例１７〕
実施例１で製造した液晶表示素子を図９に示すような構造で電子機器例えば卓上計算機に搭載させた。２０は保護板、２１は外形枠、２２は化粧板。外形枠２１で保護板２０を挟持させ電子機器を完成させた。ここで保護板９の厚さ１及び液晶表示素子１９と保護板２０の間隔ｄを表１に示すような値として押し圧試験を行った。図１２に示すような先端形状が直径約１０ｍｍの硬球の試験治具１６で、２ｋｇ＊３秒の押し圧を保護板２０の鉛直方向から各構造にかけた。図１４に示すような液晶表示素子内に気泡１５の発生が見られた構造には以下の表１にて「気泡発生」と示した。この表１より明かなように、本実施例による可とう性のある基板から成る液晶表示素子８を搭載した電子機器の構造は、保護板９の厚さが０．５ｍｍ以上または液晶表示素子１９と保護板２０が０．５ｍｍ以上の間隔を有していることが、気泡発生の起こらない最適な構造条件であるという結果が得られた。なお、本発明の液晶表示素子は、上記の卓上計算機のみならず、ポケット・ベルや電子手帳、計測器、電話機、ファクシミリ装置、ＩＣカード、パーソナルコンピュータ等の表示装置として使用できる。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構成としたことにより、気泡の原因である水蒸気あるいはガスの液晶内への侵入を防止するとともに、外力による気泡の発生の防止も可能である。
【００３６】
また、気体飽和状態にある液晶表示素子を減圧下で放置することにより液晶表示素子の再生が可能であり、また、何らかの原因で気泡が発生した液晶表示素子についても加圧して気泡を消滅させた後、減圧下で放置することにより再生が可能である。
【００３７】
また、液晶表示素子の保管を減圧下で行うことにより、液晶内への水蒸気あるいはガスの透過を最小限にすることが可能である。
【００３８】
さらに、可とう性を有する液晶表示素子を搭載した電子機器において、液晶表示素子上に保護板を設置する構造とし、外力から液晶表示素子を保護することにより、気泡による表示不良の防止が可能である。
【００３９】
したがって、水蒸気やガス等の侵入を防止し、かつ、外力に対しても長寿命で信頼性の高い液晶表示素子の提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の液晶表示素子の断面を示す図。
【図２】本発明の実施例２の液晶表示素子の断面を示す図。
【図３】本発明の実施例３の液晶表示素子の断面を示す図。
【図４】本発明の実施例４の液晶表示素子の断面を示す図。
【図５】本発明の実施例５の液晶表示素子の断面を示す図。
【図６】本発明の実施例１の押し圧試験による放置時間と気泡核消滅時間の関係を示す図。
【図７】本発明の実施例１５の真空パックを示す図。
【図８】本発明の実施例１６の真空パックを示す図。
【図９】本発明の実施例１７の液晶表示素子を搭載した電子機器の構造を示す図。
【図１０】本発明の実施例１のガスバリアフィルムの構成を示す図。
【図１１】本発明の実施例６のガスバリアフィルムの構成を示す図。
【図１２】本発明の実施例１の押し圧試験具を示す図。
【図１３】本発明の実施例１の気泡核を示す図。
【図１４】本発明の実施例１の気泡を示す図。
【図１５】従来の液晶表示素子の断面を示す図。
【符号の説明】
１  ．  ガスバリアフィルム
２  ．  透明電極
３  ．  配向膜
４  ．  スペ−サ−
５  ．  シール材
６  ．  液晶
７  ．  偏光板
８  ．  反射板
９  ．  ポリカ−ボネ−ト
１０  ．  ＥＶＡ
１１  ．  フェノキシ樹脂
１２  ．  偏光素膜
１３  ．  エポキシ接着剤
１４  ．  気泡核
１５  ．  気泡
１６  ．  押し圧試験具
１７  ．  フィルム溶着部
１８  ．  トレイ
１９  ．  液晶表示素子
２０  ．  保護板
２１  ．  外形枠
２２  ．  化粧板
２３  ．  減圧用パック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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