(57)【要約】【課題】周縁部に発生する表示むらを抑制した積層型液晶表示素子を提供することを目的とする。【解決手段】複数の液晶セル１１，１２が接着剤１７によって貼り合わされおり、各液晶セル１１及び１２は一対の基板１３、１４及び１５、１６を有し、複数の液晶セルの少なくとも一つには、当該液晶セル１１の一対の基板１３、１４が重畳した領域２２の周縁部のうち、端子部２１が形成されていない辺２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの少なくとも一部に、応力緩和部材２０が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の液晶セルが接着剤によって貼り合わされている積層型液晶表示素子において、前記各液晶セルは一対の基板を有し、前記複数の液晶セルの少なくとも一つには、当該液晶セルの一対の基板が重畳した領域の周縁部のうち、端子部が形成されていない辺の少なくとも一部に、応力緩和部材が設けられていることを特徴とする積層型液晶表示素子。
【請求項２】
複数の液晶セルが接着剤によって貼り合わされている積層型液晶表示素子において、前記各液晶セルは一対の基板を有し、前記複数の液晶セルの少なくとも一つには、当該液晶セルの一対の基板が重畳した領域の周縁部の少なくとも一部に、前記接着剤と前記液晶セルの基板との接着力よりも、前記接着剤又は前記液晶セルの基板に対する接着力が弱い剥離部材が設けられていることを特徴とする積層型液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚の液晶セルを積層して使用する液晶表示素子に関し、特に接着剤を介して複数枚の液晶セルを貼り合わせた積層型液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数枚の液晶セルを積層した積層型液晶表示素子としては、例えば、表示用ＳＴＮ液晶セルと干渉用（補償用）ＳＴＮ液晶セルとを積層したＤＳＴＮ（Ｄｏｕｂｌｅ−ｌａｙｅｒｅｄ  ＳＴＮ）方式の液晶表示素子やカイラルネマチック液晶を有するフルカラー又はマルチカラー表示の液晶表示素子が知られている。液晶セルは、２枚の基板とその間に充填された液晶から構成される。
【０００３】
ＤＳＴＮ方式の２層型液晶表示素子は、表示用ＳＴＮ液晶セルにおいて画像を表示し、干渉用ＳＴＮ液晶セルによって光学補償することで、ほぼ完全に遮光されたオフ状態を得ることができ、素子の明るさを保持したまま高いコントラストを実現できる。表示用ＳＴＮ液晶セルは端子部を備えているが、干渉用ＳＴＮ液晶セルは、単に表示用ＳＴＮ液晶セルの液晶分子とは逆向きのねじれ方向に液晶分子を配向させればよいだけであるから、特にその液晶を駆動する必要がなく端子部は存在しない。
【０００４】
このＤＳＴＮ方式の２層型液晶表示素子の背景色は、表示用ＳＴＮ液晶セルと干渉用ＳＴＮ液晶セルとのΔｎ×ｄ（Δｎ：液晶の屈折率異方性，ｄ：液晶の厚み）の相対差によって決まる。したがって、表示用ＳＴＮ液晶セル及び干渉用ＳＴＮ液晶セルの相対的な関係も含めて、液晶セルの配置及びギャップを高精度に制御して製造する必要があり、それらの関係が変化すると、背景色が変化してしまう（特許文献１）。
【０００５】
また、カイラルネマチック液晶を有する液晶表示素子は、ネマチック液晶にカイラル材を添加することにより、室温においてコレステリック相を形成し、メモリ性を有する液晶表示素子である。この液晶表示素子では、電圧の印加の仕方によって液晶層をフォーカルコニック状態とプレナー状態とに変化させて表示を行なう。プレナー状態においては、液晶分子が螺旋構造をもち、入射した光を右旋光と左旋光と分け、螺旋のねじれ方向に一致する円偏光成分を反射させ、残りの光を透過させる選択反射光が得られる。光が螺旋軸に対して平行に入射した場合、選択反射波長はコレステリック相の平均屈折率と螺旋ピッチとの積で表される。
【０００６】
このカイラルネマチック液晶を有する液晶表示素子によれば、液晶のピッチを変化させてＲ，Ｇ，Ｂ各色の選択反射をもつ３枚の液晶セルを作製し、これらを積層することによりフルカラーで表示することができる。また、フルカラー表示ではないが、２枚の液晶セルを積層することにより、マルチカラーで表示することも可能である（特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１９５３４５号公報
【特許文献２】特開２００４−６２０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
積層型液晶表示素子において、複数枚の液晶セルは、両面接着テープ又は液状の接着剤によって接着されて一体化されていた。両面接着テープを使用した場合、貼り合わせ時に位置ずれが生じると、再度位置合わせをすることは容易でない。また、両面接着テープの場合、貼り付け時に入り込んだ気泡により凹凸が発生しやすく、これが原因で、特にカイラルネマチック液晶を利用した液晶セルでは表示むらが生ずることがある。
【０００９】
接着剤による場合には、例えば２液性のエポキシ系やアクリル系の熱硬化性樹脂をスクリーン印刷や滴下法により塗布して、２枚の液晶セルを積層するようにしている。この場合は、貼り合わせ時に位置ずれが生じたとしても、接着剤が完全に硬化するまでは、再度位置合わせを行なうことができる。
【００１０】
接着剤の塗布時には、余剰の接着剤がはみ出さないように、予めその塗布量および塗布領域などを精密に割り出すようにしているが、接着剤の粘度変化などにより接着剤がはみ出して端子部に付着し、これが原因で端子部にＣＯＦなどの基板を接続する際に接続不良が発生することがある。このため、液晶セルの端子部に予めＣＯＦ等のフレキシブル配線基板を取り付けておき、その後、接着剤によって接着していた。しかしながら、予めフレキシブル配線基板が取り付けられた状態で液晶セルを接着すると、接着された積層型液晶表示素子の周縁部に表示むらが発生した。
【００１１】
本発明者は、図４の積層型液晶表示素子４０を製造し、この周縁部における表示むらの発生原因を調査した。図４（Ａ）は、積層型液晶表示素子４０の斜視図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。図４の積層型液晶表示素子４０は、一対の基板４３、４４を有する第１の液晶セル４２と他の一対の基板４５、４６を有する第２の液晶セル４２とが接着剤４７によって貼り合わされて構成されている。
【００１２】
第１の液晶セル４１は、一方向（図４では横方向）について、一方の基板４３が他方の基板４４よりも長い構造であり、基板４３の両端に突出部４３ａ、４３ｂが設けられている。そして、一方（図４の右側）の突出部４３ａには、端子部が形成され、端子部に接続リードとしてのフレキシブル配線基板４８が取り付けられている。フレキシブル配線基板４８の接続部分には、取付強度を補強するとともに、端子部に形成されている引出リードを保護するためのシリコーン樹脂４９が形成されている。なお、他端の突出部４３ｂには、特に端子部もフレキシブル配線基板も設けられていない。
【００１３】
また、第２の液晶セル４２も、一方向（図４では横方向）について、一方の基板４５が他方の基板４６よりも長い構造であるが、図４の第２の液晶セル４２としては、特に端子部もフレキシブル配線基板も設けられていない。
【００１４】
接着剤４７は、第１の液晶セル４１の基板４４と第２の液晶セル４２の基板４５の間に塗布され、基板４４と基板４５とを接着しているが、一部がはみ出し、第１の液晶セル４１の基板４３の突出部４３ａ、４３ｂと第２の液晶セル４２の基板４５とを接着している。なお、図４（Ａ）からは明確ではないが、基板４３〜４６の突出部が設けられていない辺（図４（Ａ）の上辺及び下辺）について、接着剤がはみ出すこともあり、はみ出た接着材は、基板４３〜４６の側面上に盛り上がって硬化している。
【００１５】
このような構造の積層型液晶表示素子４０において、表示むらは、フレキシブル配線基板４８が設けられた端子部を有する突出部４３ａ側で少なく、他の辺で多く発生し、特に、他方の突出部４３ｂ側で発生することが多かった。これらのことから、表示むらの原因は、はみ出た接着剤の状態に関係すると考えられる。
【００１６】
すなわち、接着剤は硬化するときに収縮するが、突出部４３ａ側では、フレキシブル配線基板４８及びシリコーン樹脂４９が形成されているので、他方の突出部４３ｂに比べてはみ出す接着剤の量が少ない。また、突出部４３ａ側では、接着剤がシリコーン樹脂４９と接着するので、接着剤の収縮による応力をシリコーン樹脂４９が緩和していると推定される。これに対し、他方の突出部４３ｂでは、はみ出た接着剤が直接基板４３に接着する。接着剤はもともと基板４４と基板４５とを接着するものであるから、接着剤の基板４３に対する接着力は強く、接着剤の収縮による応力がそのままギャップの変位に影響すると推定される。
【００１７】
本発明は、この周縁部に発生する表示むらを抑制した積層型液晶表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するため本発明の積層型液晶表示素子は、複数の液晶セルが接着剤によって貼り合わされており、前記各液晶セルは一対の基板を有し、前記複数の液晶セルの少なくとも一つには、当該液晶セルの一対の基板が重畳した領域の周縁部のうち、端子部が形成されていない辺の少なくとも一部に、応力緩和部材が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の他の積層型液晶表示素子は、複数の液晶セルが接着剤によって貼り合わされており、前記各液晶セルは一対の基板を有し、前記複数の液晶セルの少なくとも一つには、当該液晶セルの一対の基板が重畳した領域の周縁部の少なくとも一部に、前記接着剤と前記液晶セルの基板との接着力よりも、前記接着剤又は前記液晶セルの基板に対する接着力が弱い剥離部材が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の積層型液晶表示素子によれば、複数の液晶セルの少なくとも一つには、当該液晶セルの一対の基板が重畳した領域の周縁部のうち、端子部が形成されていない辺の少なくとも一部に、応力緩和部材が設けられているので、応力緩和部材によってはみ出す接着剤の量を減らすことができ、接着剤の収縮による応力を緩和することができる。更に、応力緩和部材の弾性によっても接着剤の収縮による応力を緩和することができる。これらの結果、接着剤の収縮による応力が液晶セルの位置関係に与える影響を低減でき、液晶セルの位置関係が変化することによって発生していた表示むらを従来に比べて抑制することができる。
【００２１】
また、本発明の他の積層型液晶表示素子によれば、複数の液晶セルの少なくとも一つには、当該液晶セルの一対の基板が重畳した領域の周縁部の少なくとも一部に、接着剤と液晶セルの基板との接着力よりも、接着剤又は液晶セルの基板に対する接着力が弱い剥離部材が設けられているので、剥離部材が接着剤又は液晶セルの基板から剥離することによって、はみ出た接着剤の収縮による応力を緩和又は解消することができる。この結果、接着剤の収縮による応力が液晶セルの位置関係に与える影響を低減でき、液晶セルの位置関係が変化することによって発生していた表示むらを従来に比べて抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の積層型液晶表示素子は、積層される複数の液晶セルの少なくとも一つにおいて、当該液晶セルの一対の基板が重畳した領域の周縁部の一部又は全部に、応力緩和部材又は剥離部材を設けることにより、はみ出た接着剤の収縮による基板に対する応力を緩和又は解消し、はみ出た接着剤の収縮によるギャップの変位を抑えることができる。
【００２３】
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の積層型液晶表示素子１０の一実施形態を示すものであり、図１（Ａ）は概略平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。
【００２４】
図１の積層型液晶表示素子１０は、一対の基板１３、１４を有する第１の液晶セル１２と他の一対の基板１５、１６を有する第２の液晶セル１２とが接着剤１７によって貼り合わされて構成されている。
【００２５】
第１の液晶セル１１は、一方向（図１（Ａ）では横方向）について、一方の基板１３が他方の基板１４よりも長い構造であり、基板１３の両端に突出部１３ａ、１３ｂが設けられている。そして、一方（図１（Ａ）の右側）の突出部１３ａには、表示部へと信号を供給するための端子部２１が形成され、端子部２１に接続リードとしてのフレキシブル配線基板１８が取り付けられている。フレキシブル配線基板１８の接続部分には、取付強度を補強するとともに、端子部２１に形成されている引出リードを保護するための保護樹脂１９が形成されている。
【００２６】
また、第２の液晶セル１２も、一方向（図１（Ａ）では横方向）について、一方の基板１５が他方の基板１６よりも長い構造である。図１（Ａ）においては、第２の液晶セル１２には、特に端子部もフレキシブル配線基板も設けられていない。第１の液晶セル１１及び第２の液晶セル１２は、第１の液晶セル１１の基板１４と第２の液晶セル１２の基板１５とが接着剤１７によって貼り合わされている。
【００２７】
そして、第１の液晶セル１１には、一対の基板１３，１４が重畳した領域２２の周縁部のうち、端子部２１が形成されていない辺２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの少なくとも一部に、応力緩和部材２０が設けられている。つまり、図１（Ａ）において、端子部２１は基板１３の突出部１３ａに形成されているから、重畳領域２２の周縁部の辺２２ａは端子部２１が形成されており、それ以外の辺２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは端子部２１が形成されていない。よって、辺２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの何れかにおいて、少なくとも一部に応力緩和部材２０を設ければ、応力緩和部材２０によってはみ出す接着剤の量を減らすことができ、接着剤の収縮による応力を緩和することができる。特に、接着剤のはみ出し易い部分や、応力の影響が強く現れる部分に応力緩和部材２０を設けることが好ましく、信頼性を高めるためには、全ての辺２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに設けることがより好ましい。また、応力緩和部材２０は、各辺の一部分だけではなく、各辺の全部に設けることが好ましい。なお、端子部２１が形成されている辺２２ａには、保護樹脂１９が形成されているので、保護樹脂１９によって応力を緩和することができるが、辺２２ａのうち、保護樹脂１９が形成されていない部分に応力緩和部材２０を設けてもよい。
【００２８】
応力緩和部材２０を設けることにより、はみ出す接着剤の量を減らして接着剤の収縮による応力を緩和することができる。更に、応力緩和部材２０としてヤング率の低い弾力のある柔らかい材料を使用すれば、応力緩和部材２０の弾性によってはみ出た接着剤の応力を弾性によって緩和することができるので好ましい。応力緩和部材２０としては、熱硬化型樹脂や紫外線硬化型樹脂等の合成樹脂を使用することができ、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコーン樹脂あるいはゴム系樹脂を用いることができる。特に、シリコーン樹脂は、ヤング率が低く、接着剤１７が基板１３を引っ張る力を減少させることができる。ヤング率としては、１×１０10Ｐａ以下が好ましい。
【００２９】
応力緩和部材２０は、図１（Ｂ）のように、突出部１３ｂが形成された辺２２ｃにおいては、その突出部１３ｂの一部または全部に設けることができ、更には突出部１３ｂだけではなく基板１３の側面にまで設けてもよい。なお、図１（Ｂ）においては、応力緩和部材２０が基板１４と同じ厚さであるが、基板１４よりも薄くてもよい。突出部が形成されていない辺２２ｂ、２２ｄにおいては、接着面側の基板１４の側面に応力緩和部材２０を設けることができ、更に基板１３の側面にも設けてもよい。
【００３０】
なお、図１の積層型液晶表示素子１０の構造は一実施形態であり、その構造に限定されるものではない。例えば、図２（Ａ）乃至（Ｆ）は、図１（Ｂ）の変形例を示す概略断面図である。図２において、図１の構造に対応する構造には図１と同じ符号を付した。
【００３１】
図２（Ａ）は、基板１３の突出部１３ｂだけではなく基板１３の側面にまで応力緩和部材２０を設けた実施形態である。図２（Ｂ）は、辺２２ｃに突出部が形成されていない場合の実施形態であり、基板１３及び基板１４の側面に応力緩和部材２０が設けられている。図２（Ｃ）は、第２の液晶セル１２に突出部が設けられておらず、基板１５、１６の側面にも応力緩和部材２０を設けた実施形態である。なお、図２（Ｃ）の第１の液晶セル１１については図２（Ｂ）と同じ構造である。図２（Ｄ）は、第２の液晶セル１２において、基板１６の接着面側表面が露出した突出部１６ａが形成されており、その突出部１６ａにも応力緩和部材２０を設けた実施形態である。図２（Ｅ）は、応力緩和部材２０が、第１の液晶セル１１には設けられておらず、第２の液晶セル１２の基板１５、１６の側面に設けた実施形態である。このとき、接着剤１７は基板１３に付着していない。図２（Ｆ）は、第１の液晶セル１１の基板１４に突出部１４ａが設けられており、突出部１４ａの反接着面側に端子部が形成され、端子部が接着面側に露出していない実施形態である。図２（Ｆ）においても、応力緩和部材２０は重畳領域２２の周縁部に設けられている。
【００３２】
すなわち、接着剤１７が両液晶セル１１，１２における外側の基板１３，１６に直接的に付着しないようにする形態であればよい。
【００３３】
また、図１及び図２においては、第１の液晶セル１１に端子部が形成されており、第２の液晶セル１２には端子部が形成されていないが、第２の液晶セル１２にも端子部が形成されていてもよい。
【００３４】
図３（Ａ）乃至（Ｃ）は、他の本発明の積層型液晶表示素子３０の一実施形態を示すものであり、図３（Ａ）は概略平面図であり、図３（Ｂ）及び（Ｃ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。
【００３５】
図３の積層型液晶表示素子３０は、図１の積層型液晶表示素子１０における応力緩和部材２０に代えて剥離部材３１を設けたものである。その他の構造については図１における構造の説明を援用する。
【００３６】
図３の積層型液晶表示素子３０において、第１の液晶セル１１には、一対の基板１３，１４が重畳した領域２２の周縁部の少なくとも一部に剥離部材３１が設けられている。つまり、図３（Ａ）における重畳領域２２の周縁部の辺２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの何れかにおいて、少なくとも一部に剥離部材３１を設ければ、剥離部材３１が接着剤又は液晶セルの基板から剥離することによって、はみ出た接着剤の収縮による応力を緩和又は解消することができる。特に、接着剤のはみ出し易い部分や、応力の影響が強く現れる部分に剥離部材３１を設けることが好ましく、信頼性を高めるためには、全ての辺２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに設けることがより好ましい。また、剥離部材３１は、各辺の一部分だけではなく、各辺の全部に設けることが好ましい。なお、端子部２１が形成されている辺２２ａには保護樹脂１９が形成されているが、保護樹脂１９上に剥離部材３１を設けてもよい。
【００３７】
剥離部材３１は、その接着剤１７との接着力又は基板１３との接着力が、接着剤１７と基板１３との接着力よりも弱いものを使用する。接着力は、例えば、９０度剥離試験方法（ＪＩＳ  Ｋ６８５４−１）によって測定する。９０度剥離試験方法は、２枚の被着材を接着剤によって接着した後、接着面にほぼ垂直に剥離方向の力を加えて剥離し、剥離したときの力を測定するものである。そして、基板１４と基板１５とを接着剤１７によって接着した時の接着力（接着力１）、剥離部材３１と基板１３とを接着剤１７によって接着した時の接着力（接着力２）及び基板１３と硬化させた接着剤１７とを剥離部材３１によって接着した時の接着力（接着力３）を測定し、接着力１＞接着力２又は接着力１＞接着力３となる剥離部材３１を選定すればよい。
【００３８】
剥離部材３１を設けることにより、はみ出た接着剤が収縮する際に、剥離部材３１の一部又は全部が基板１３又は接着剤１７から剥離するので、接着剤の収縮による応力が緩和又は解消され、接着剤の収縮が各液晶セル１１，１２の位置関係に与える影響を低減できる。図３（Ｃ）に剥離部材３１の全部が接着剤１７の収縮による応力によって基板１３から剥離した状態を示す。剥離部材３１としては、熱硬化型樹脂や紫外線硬化型樹脂等の合成樹脂を使用することができ、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂を用いることができる。
【００３９】
また、剥離部材３１は、表面張力が小さいものが好ましく、フッ素樹脂を適用することで、接着剤１７と剥離部材３１との間で容易に剥離させることができる。
【００４０】
剥離部材３１は、図３（Ｂ）のように、突出部１３ｂが形成された辺２２ｃにおいては、その突出部１３ｂの一部または全部に設けることができ、更には突出部１３ｂだけではなく基板１３の側面にまで設けてもよい。なお、図３（Ｂ）における剥離部材３１は、基板１４に比較して薄く、辺２２ｃにおける基板１４の段差にに沿った形状で設けられているが、図１と同様に、基板１４とほぼ同じ厚さに設けることもでき、その場合は、はみ出す接着剤の量を減らせる点においても、接着剤の収縮による応力を緩和することができる。突出部が形成されていない辺２２ｂ、２２ｄにおいては、接着面側の基板１４の側面に剥離部材３１を設けることができ、更に他方の基板１３の側面にも設けてもよい。
【００４１】
なお、図３の積層型液晶表示素子３０の構造は一実施形態であり、その構造に限定されるものではない。例えば、図２（Ａ）乃至（Ｆ）における応力緩和部材２０を剥離部材３１に代えてもよい。
【００４２】
以上の説明においては、２枚の液晶セルを積層させた積層型液晶表示素子について記載したが、液晶セルは３枚以上であってもよい。また、液晶セル内に封入される液晶物質に特に制限はなく、例えば、カイラルネマチック液晶を有する液晶表示素子において、液晶のピッチを変化させてＲ，Ｇ，Ｂ各色の選択反射をもつ３枚の液晶セルを作製し、これらを積層することによりフルカラー表示を得る場合にも適用することができる。
【００４３】
更に、本発明は、複数の液晶セルについて、接着面側に端子部を有しているか否かに関係なく適用可能であり、また端子部が基板の一辺に設けられているものであっても、複数の辺に設けられているものであっても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（Ａ）は本発明にかかる積層型液晶表示素子の一実施形態を示す概略平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図
【図２】（Ａ）乃至（Ｆ）はそれぞれ本発明にかかる積層型液晶表示素子の変形例を示す概略断面図
【図３】（Ａ）は他の本発明にかかる積層型液晶表示素子の一実施形態を示す概略平面図、（Ｂ）及び（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図
【図４】（Ａ）は従来の積層型液晶表示素子を示す概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図
【符号の説明】
【００４５】
１０  積層型液晶表示素子
１１  第１の液晶セル
１２  第２の液晶セル
１３〜１６  基板
１７  接着剤
１８  フレキシブル配線基板
１９  保護樹脂
２０  応力緩和部材
２１  端子部
２２  基板の重畳領域
【図１】
2007293204.tif 000003
【図２】
2007293204.tif 000004
【図３】
2007293204.tif 000005
【図４】
2007293204.tif 000006