(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、輝度の高いバックライトを用いても画質品位の低下が生じない液晶表示素子を提供することにある。【解決手段】  １対の偏光板、１枚以上の位相差フィルム、基板の一方の表面に電極層を有する２枚の電極基板によって該電極層が対向するようにして液晶層を挟持してなり、電圧の印加もしくは除去によって光の透過と吸収を調節し、明状態と暗状態を切り替えることの可能な液晶表示素子であって、当該基板の熱伝導率をＡ（Ｗ／ｍ・Ｋ）としたとき、該電極基板の電極層を有しない他方の表面であり、偏光板または位相差フィルムと接していない表面部分及び／又は該電極基板の側面が熱伝導率Ｂ（Ｗ／ｍ・Ｋ）である材料で覆われており、かつ熱伝導率の関係がＡ＞Ｂを満たすことを特徴とする液晶表示素子。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の偏光板、１枚以上の位相差フィルム、基板の一方の表面に電極層を有する２枚の電極基板によって該電極層が対向するようにして液晶層を挟持してなり、電圧の印加もしくは除去によって光の透過と吸収を調節し、明状態と暗状態を切り替えることの可能な液晶表示素子であって、当該基板の熱伝導率をＡ（Ｗ／ｍ・Ｋ）としたとき、該電極基板の電極層を有しない他方の表面であり、偏光板または位相差フィルムと接していない表面部分及び／又は該電極基板の側面が熱伝導率Ｂ（Ｗ／ｍ・Ｋ）である材料で覆われており、かつ熱伝導率の関係がＡ＞Ｂを満たすことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記偏光板または位相差フィルムと接していない表面部分及び／又は該電極基板の側面が、高分子を含む材料で被覆されている請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記偏光板または位相差フィルムと接していない表面部分及び／又は該電極基板の側面が、断熱材料で被覆されていることを特徴とする請求項２記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、特にバックライトを必要とする透過型、半透過型のＬＣＤである液晶ＴＶ用ＬＣＤ、ノートパソコン用ＬＣＤ、携帯端末用ＬＣＤ、携帯電話用ＬＣＤに用いられる液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶表示素子としては、薄く、軽く、画質が良く、しかも消費電力が低いという有用性から携帯電話用ディスプレイ、中小型モバイル電子機器用ディスプレイ、パソコン用ディスプレイ、また、液晶ＴＶ用ディスプレイに用いられている。液晶の駆動方式としても、ＴＮ（ツイストネマティック）、ＳＴＮ（スーパーツイストネマティック）方式が大半を占めていたが、表示画面に対し、上及び下方向角度、ならびに／または左及び右方向角度から見た場合の輝度、コントラストを求めると共に、ＶＡ（バーティカルアライメント）、ＩＰＳ（インプレインスイッチング）方式が市場に広がりつつある。このような中で、出来る限り明るくするために、バックライトの輝度の向上が図られ、現在では、非常に明るい輝度を実現することが出来た（特許文献１）。しかし、輝度を高めたために、液晶表示素子のパネルにかかる熱負荷は大きなものとなり、基板の一方の表面に電極層を有する２枚の電極基板によって液晶層を挟持する電極基板の熱による膨張、収縮を無視できない。これにより、液晶表示素子の基板での温度勾配による内部応力が発生し、基板に位相差を発生させて、液晶表示装置の画面に光抜けを生じさせる結果が生じて、画質品位を低下させる大きな問題が発生した。
【特許文献１】特開平９−２１８４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、輝度の高いバックライトを用いても画質品位の低下が生じない液晶表示素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者は、上記課題を解決するために液晶表示素子を鋭意検討した結果、液晶表示素子の面内における温度分布を低減させ、ガラスやプラスチックからなる基板での内部応力の発生を抑制させることで、電極基板からの位相差の発生を抑えることができることを見出した。そして電極を有する基板(以下電極基板ということがある)の面内の温度分布をほぼ均一に保つことに注力し、液晶表示装置を連続点灯時に、画質品位の低下が生じにくい液晶表示素子を提供することに成功したものである。
【０００５】
すなわち本発明は、下記の［１］〜［３］のより達成することが出来た。
［１］  １対の偏光板、１枚以上の位相差フィルム、基板の一方の表面に電極層を有する２枚の電極基板によって該電極層が対向するようにして液晶層を挟持してなり、電圧の印加もしくは除去によって光の透過と吸収を調節し、明状態と暗状態を切り替えることの可能な液晶表示素子であって、当該基板の熱伝導率をＡ（Ｗ／ｍ・Ｋ）としたとき、該電極基板の電極層を有しない他方の表面であり、偏光板または位相差フィルムと接していない表面部分及び／又は該電極基板の側面が熱伝導率Ｂ（Ｗ／ｍ・Ｋ）である材料で覆われており、かつ熱伝導率の関係がＡ＞Ｂを満たすことを特徴とする液晶表示素子。
［２］  前記偏光板または位相差フィルムと接していない表面部分及び／又は該電極基板の側面が、高分子を含む材料で被覆されている上記［１］の液晶表示素子。
［３］  前記偏光板または位相差フィルムと接していない表面部分及び／又は該電極基板の側面が、断熱材料で被覆されていることを特徴とする上記［２］の液晶表示素子。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、基板の位相差の発生を無くし、液晶表示装置を連続点灯時に、画質品位の低下がほとんど生じない液晶表示素子を提供することができ、液晶表示素子の表示品位をさらに高めるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
〔液晶表示素子〕
本発明における液晶表示素子とは、１対の偏光板と１枚以上の位相差フィルム、そして、対向して配される２枚の基板と液晶層から構成される。２枚の偏光板の光軸は互いに直行するように配置されている。電極基板は、ベースとなるガラスやプラスチックなどからなる基板（透光性基板）の表面にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる透明電極が形成されており、その上に配向膜が設けられている。位相差フィルムは、高分子フィルムからなる延伸フィルムにより形成されている。液晶層は、正、または負の誘電異方性を有するネマチック液晶を主成分として、これにカイラル材料が添加されている材料を用いることが出来る。液晶表示素子の配向方式としては、例えば、ＳＴＮ（スーパーツイストネマティック）方式、ＴＮ（ツイストネマティック）方式、ＶＡ（バーティカルアライメント）方式、ＩＰＳ（インプレインスイッチング）方式、ＯＣＢ（オプティカルコンペンセーティッドベンド）方式等様々な手段が挙げられるがそのいずれにおいても本発明を用いることができる。特に、この中でも、黒輝度が低く、コントラストが高いＶＡ（バーティカルアライメント）方式が、本発明に好適に用いることが可能である。また、液晶表示素子の方式であるが、反射型液晶表示素子、透過型液晶表示素子、半透過反射型液晶表示素子等の方式が挙げられるが、そのいずれにおいても本発明を用いることができる。この中でも、バックライトをもちいる透過型、半透過型の液晶表示素子が、本発明において良好な効果を与えることができる。
【０００８】
本発明は、液晶表示素子における電極を有する基板において、当該基板の熱伝導率をＡ（Ｗ／ｍ・Ｋ）としたとき、電極基板表面、又は電極基板の側面が熱伝導率Ｂ（Ｗ／ｍ・Ｋ）である材料で覆われており、かかる熱伝導率の関係がＡ＞Ｂであることを特徴としている。これは、本発明の液晶表示素子が、液晶表示素子の液晶層を挟む形態で用いられている電極基板の電極層を有しない他方の表面であり、かつ偏光板または位相差フィルムと接していない表面部分及び／又は該電極基板の側面が、熱伝導率Ｂからなる材料で覆われており、電極基板の電極以外の基板部分が、熱伝導率Ａからなる材料でできており、かつ熱伝導率Ａは熱伝導率Ｂより大きい構成であることを示している。一般に、この電極基板は、ガラスを組成とするものであり、厚みは１枚で約０．２〜１．０ｍｍ程度の厚み、２枚で０．４〜２．０ｍｍの厚みとなる。この電極基板の画像を表示する面においては、１枚以上の位相差フィルム、または偏光板が粘着剤を介して設置されており、空気に露出することは無い。しかし、この基板の側面においては、通常は何ら加工がされて無く、ガラス表面が空気と直接接する形となっているのが現状である。
【０００９】
このため、ある一定熱量を定常的に与えた場合、位相差フィルムと偏光板により挟まれている面（電極基板の画像表示部に相当する面）とガラス表面が露出している面（電極基板の側面）では、熱の放熱量に差を有することになるので、ガラス基板面内全体において温度ムラ(温度分布)を有する。ここで、ガラスは温度の違いにより体積的に膨張、収縮を行うので、この温度ムラは直接ガラスの面内で発生する応力ひずみを発生させる原因となる。応力ひずみとは、定常的に力がガラスに加えられていることを示しており、このため、ガラス内部では位相差が発生することとなる。クロスニコルに配置し、黒状態とした偏光板の間に、その２枚の偏光板の偏光軸と角度を有する状態に位相差を有するものを配置した場合、偏光板間を透過する光の偏光状態は変化して、クロスニコルに配置された偏光板では光を透過させることとなる。この現象が、液晶表示素子のガラス基板で発生した場合、画質品位の低下という結果となり現れる。つまり、液晶表示素子において、その電極基板における側面からの放熱が多いために、現状の液晶表示素子の構成では、バックライトや電子基板からの放熱が生じる場合は経過時間と共に、その画質品位がガラスに発生する応力ひずみとともに低下する。これを抑制させるためには、電極基板において、その位相差フィルムと偏光板で覆ってあるような状態を基板の側面でも実施して、電極基板の面内における温度分布を抑制する必要がある。このとき、基板の熱伝導率は、一般にガラスであり、０．６〜１．１（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。一方、粘着剤を介して設置される位相差フィルム、及び偏光板の積層体の熱伝導率は、約０．２（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、ガラス基板の表面に対して熱伝導率が低い材料が設置されており、熱の拡散を抑制する構成となっている。しかし、電極基板の側面に関しては、ガラス基板表面が露出している状態となっており、熱の拡散が偏光板が設置されている面と比較して大きく、ガラス面内において温度分布を生じさせる原因となる。このため、電極基板の表面を空気に露出しない構成とすること、つまり、液晶表示素子の電極基板において、その基板の熱伝導率をＡ（Ｗ／ｍ・Ｋ）としたとき、基板表面、又は側面が熱伝導率Ｂ（Ｗ／ｍ・Ｋ）とする材料で覆っており、熱伝導率の関係がＡ＞Ｂ、好ましくはＡ−Ｂ＞０．１（Ｗ／ｍ・Ｋ）、より好ましくは好ましくはＡ−Ｂ＞０．２（Ｗ／ｍ・Ｋ）であるであることにより、側面からの過剰な放熱を抑制できるので、画質品位の低下を抑制することが出来る。
【００１０】
電極基板（主として電極基板の側面）の空気への接触を抑える方法（封止方法ということがある）としては、例えば位相差フィルムと偏光板を粘着剤を用いて、電極基板の画像表示面と同一に、電極基板のすべての面を覆い、電極基板表面を封止することが好適と考えられる。しかし、電極基板の側面においては、空気と接触している部分の形状が小さいため、位相差フィルムと偏光板を粘着剤を用いて行う封止方法では、加工が困難であり、十分な露出抑制が出来にくい可能性がある。これに対して、高分子を含む材料、例えば高分子樹脂そのものによる封止（被覆）が加工の面からも簡易であると考えられる。高分子樹脂の種類としては、熱可塑性高分子、または硬化型樹脂等が挙げられるが、金属のような過剰な熱伝導率を有さないものであれば、ガラス基板との密着性を有することが出来ればいずれを用いても構わない。さらに、加工性の面から考慮した場合、封止を行う際は液体であって、その後放置、または外部励起エネルギーを与えることにより架橋反応などを経て硬化する樹脂が好適である。放置後、硬化するものとしては、接着剤や糊に用いられるいずれの樹脂であっても構わない。また、架橋性の硬化樹脂では、外部励起エネルギーにより架橋反応などを経て硬化する樹脂であるが、紫外線や電子線等の活性線照射によって硬化する活性線硬化樹脂と熱により架橋反応を開始する熱架橋樹脂等が挙げられるがそのいずれでも構わない。
【００１１】
活性線硬化型樹脂としては、紫外線硬化型樹脂が代表として挙げられるが、その例としては紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂、紫外線硬化型アクリルウレタン系樹脂、紫外線硬化型メタクリル酸エステル系樹脂、紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂及び紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂などが挙げられる。特に、紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂が良く、例えばトリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタエリスリトール等の光重合モノマーオリゴマーが好まれる。これらのポリオールアクリレート系樹脂は高架橋性で硬化性が大きい、硬度が大きい、硬化収縮が小さい、又低臭気性で低毒性であり比較的安全性が高いなどの利点がある。
【００１２】
電子線硬化型樹脂の例としては、好ましくは、アクリレート系の官能基を有するもの、例えば比較的低分子量のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂などが挙げられる。
【００１３】
熱硬化型樹脂の例としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、フェノキシエーテル樹脂、フェノキシエステル樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂が挙げられ、またその混合物でもよい。この中でも、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、フェノキシエーテル樹脂、フェノキシエステル樹脂含有組成物が好ましい。
上記高分子材料で覆う部分の厚さとしては、例えば、５０μｍ〜１０ｍｍである。
【００１４】
また、本発明の別の実施態様としては、電極基板の空気に露出している部分の封止方法として、発泡スチロールやスポンジ等の断熱材料を粘着剤により設置した状態でも同様の効果が期待されるので、これらに該当する材料を好ましく用いることが出来る。
上記断熱材料の厚さとしては、例えば、５０μｍ〜１０ｍｍである。
【００１５】
さらに、本発明の別の実施態様としては、一般に市販されているビニルテープ、ガムテープ、セロハンテープ、メンディングテープ等の粘着剤と熱可塑性高分子フィルムが一体化されている材料を、液晶表示素子の電極基板の空気露出の封止材料に用いることも、ガラス基板側面からの放熱を抑制する効果が得られるので、いずれの熱可塑性高分子フィルムと粘着剤を組み合わせたテープをこの封止材料に用いても構わない。
上記テープの厚さとしては、例えば、５０〜５００μｍである。
【００１６】
本発明では、液晶表示素子の電極基板において、その電極基板表面、及び側面が空気に露出しない構成とすることで、電極基板からの一部分からの偏った放熱を抑制し、電極基板に発生する応力ひずみ、またはそれにより発生する位相差を抑えることができ、表示品位を高品位に保つことができる。
【実施例】
【００１７】
以下本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、熱伝導率は、熱流計法（JIS-A1412、ASTM-C518、ISO8301準拠）で行い、英弘精機株式会社熱伝導率測定装置HC-110を用いて、測定を行った。
【００１８】
〔液晶セルの作成〕
ポリビニルアルコール３重量％水溶液に、オクタデシルジメチルアンモニウムクロライド（カップリング剤）を１重量％添加した。これをＩＴＯ電極付きのガラス基板（５５ｍｍｘ４６ｍｍｘ０．６ｍｍ）上にスピンコートし、１６０℃で熱処理した後、ラビング処理を施して、垂直配向膜を形成した。ラビング処理は、２枚のガラス基板において反対方向となるように実施した。セルギャップ（ｄ）が５．５μｍとなるように２枚のガラス基板を向かい合わせた。セルギャップに、エステル系とエタン系を主成分とする液晶性化合物（Δｎ：０．０５）を注入し、垂直配向液晶セル（ＶＡセル）を作成した。Δｎとｄとの積は２７５ｎｍであった。
【００１９】
〔液晶表示素子の作成〕
ＶＡセルに、位相差フィルムがセルを挟むように粘着剤を用いて２枚配置した。さらに、これらの両側に、偏光板をクロスニコルに粘着剤を用いて配置し、液晶表示素子を作成した。この液晶表示素子に対して５５Ｈｚ短形波で電圧を印加し、黒表示２Ｖにて駆動を行った。
【００２０】
〔液晶表示素子の評価〕
この液晶表示素子の片側に表面輝度２００ｃｄ／ｍ２であるバックライト設置して、連続点灯を３０分実施した。その際、表示画面は黒表示とし、点灯直後の液晶表示素子における面内の黒状態の均一性と、３０分後の状態を比較した。評価としては、液晶表示素子の画面の表示品質に変化が見られないものを良好：○と判断し、黒状態を保持できず、表示部の一部、または特定領域の輝度が上昇した場合を劣化：×と判断した。
【００２１】
［実施例１］
上記方法により作成したＶＡセルを有する液晶表示素子を用いた。液晶表示素子の電極基板の位相差フィルム、偏光板により覆われていない側面部に対して、２液型硬化型エポキシ樹脂系接着剤、コニシボンド『ボンド  クイック５』（合成樹脂（１００％）エポキシ樹脂、ポリオール、３級アミンを組成とする）を塗布し、硬化させて液晶表示素子における電極基板の空気に接触している部分を１ｍｍ程度の厚みで覆った。このとき、エポキシ樹脂の熱伝導率は、０．２（Ｗ／ｍ・Ｋ）であった。一方、ガラス基板の熱伝導率は０．６（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、請求項記載の熱伝導率Ａ＞Ｂの関係を満たす。その後、液晶表示素子の駆動を行い、黒表示をさせた状態で、バックライトを設置して液晶表示素子の評価を実施した。バックライトの連続点灯の前後において、液晶表示素子の黒状態の表示品質が変化することは無く、良好な表示品質を保持した。
【００２２】
［実施例２］
実施例１と同等のＶＡセルを有する液晶表示素子を用いた。液晶表示素子の電極基板の位相差フィルム、偏光板により覆われていない側面部に対して、電気絶縁用粘着ビニルテープ、ＶＩＮＩ-ＴＡＰＥ（東洋化学株式会社）を用いて、側面部を完全に覆う状態で貼り付け封止を行った。このとき、ビニルテープの熱伝導率は、０．３（Ｗ／ｍ・Ｋ）であった。一方、ガラス基板の熱伝導率は０．６（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、熱伝導率Ａ＞Ｂの関係を満たす。ここで、液晶表示素子の駆動を行い、黒表示をさせた状態で、バックライトを設置して液晶表示素子の評価を実施した。バックライトの連続点灯の前後において、液晶表示素子の黒状態の表示品質が変化することは無く、良好な表示品質を保持した。
【００２３】
［比較例１］
実施例１と同等のＶＡセルを有する液晶表示素子を用いた。液晶表示素子は、電極基板に位相差フィルム、偏光板が設置されている以外は、加工を一切行わなかった。このとき、液晶表示素子の駆動を行い、黒表示をさせた状態で、バックライトを設置して液晶表示素子の評価を実施した。バックライト点灯直後では、液晶表示素子の黒状態の表示品質は良好であったが、連続点灯３０分経過後では、液晶表示素子の４隅において楕円状の輝度抜けが観測され表示品質を保つことが出来なかった。
【００２４】
［比較例２］
実施例１と同等のＶＡセルを有する液晶表示素子を用いた。液晶表示素子の電極基板の位相差フィルム、偏光板により覆われていない側面部に対して、グラファイトシート、松下電子部品(株)を粘着剤にて設置した。このとき、グラファイトシート（厚み０．５ｍｍ）の面方向熱伝導率は３００（Ｗ／ｍ・Ｋ）、厚さ方向熱伝導率１５（Ｗ／ｍ・Ｋ）であった。一方、ガラス基板の熱伝導率は０．６（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、請求項記載の熱伝導率Ａ＜Ｂの関係となる。ここで、液晶表示素子の駆動を行い、黒表示をさせた状態で、バックライトを設置して液晶表示素子の評価を実施した。バックライト点灯直後では、液晶表示素子の黒状態の表示品質は良好であったが、連続点灯３０分経過後では、液晶表示素子の一部に輝度抜けが観測され表示品質を保つことが出来なかった。
【００２５】
【表１】
2005242102.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、特にバックライトを必要とする透過型、半透過型のＬＣＤである液晶ＴＶ用ＬＣＤ、ノートパソコン用ＬＣＤ、携帯端末用ＬＣＤ、携帯電話用ＬＣＤに用いられる液晶表示素子に有用である。