(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の透明基板間に液晶を封入した表示セルの両外側の少なくとも一方の側に、側鎖型液晶性高分子フィルムからなる位相差板と偏光板とを接着した楕円偏光板を配置させた液晶表示素子の製造方法であって、
前記表示セルに対して前記楕円偏光板を貼付した後、オートクレープ処理を行い、さらに８０℃以上１００℃以下の温度で５時間以上の熱処理を行なうことを特徴とする液晶表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶を利用したディスプレイに使用される液晶表示素子の製造方法に係り、特に、側鎖型液晶性高分子フィルムからなる位相差板を配設した液晶表示素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示素子としては、ＴＮ (Twisted Nematic)型液晶表示素子、ＳＴＮ(Super Twisted Nematic)型液晶表示素子、ＴＦＴ (Thin Film Transistor)方式を用いた液晶表示素子等が知られている。特に、これら液晶表示素子のうち、ＳＴＮ型液晶表示素子は、高密度表示に適しているため自動車のインスツルメントパネルにおけるスピードメータ、タコメータ、オドメータ、トリップメータなどの各種の車載用機器のディスプレイに広く使用されている。
【０００３】
例えば、カラー液晶表示素子は、間隔を隔ててほぼ平行に配置された２枚のガラスのような材質からなる透明基板を有しており、これらの両透明基板間の外周は周辺シール材により密閉されている。このうち、上方に位置する一方の透明基板の下面には、透明共通電極が密着するように配設されており、また、この透明共通電極の下方には、非視野領域を覆うように遮光膜が配置されている。
【０００４】
また、前記遮光膜の下方には、電極間に印加される電圧に応じて液晶分子の配向を制御する配向膜が密着するように配設されている。
【０００５】
一方、下方に位置する前記透明基板の上面には、透明セグメント電極が配置されており、この透明セグメント電極の上方にはカラーフィルタ膜が配置されている。このカラーフィルタ膜の形成法としては、印刷法、電着法、染色法、顔料分散法など各種の方法が従来から知られている。また、このカラーフィルタ膜の上方には配向膜が密着するように配設されている。
【０００６】
そして、前記両透明基板および周辺シール材により囲繞された密閉空間内には前記配向膜によって配向制御された液晶が封入されており、さらに、両透明基板間の間隔を正確に一定に保持するため、前記両配向膜間には複数の球状あるいは柱状のスペーサが介装されている。
【０００７】
このように構成された表示セル１の前記上方に位置する透明基板の上面には、図５に示すように、楕円偏光板２が配設されており、前記下方に位置する透明基板の下面には、偏光板３が配設されている。
【０００８】
ここで、前記楕円偏光板２は、図５に示すように、偏光板３と位相差板４とを積層して構成されている。このうち、前記偏光板３は、光の振動方向を規制する役割を果たすものである。また、前記位相差板４は、液晶層を通過するときに生じる干渉色を補償するものであり、この位相差板４に必要とされる基本特性は、液晶ディスプレイの電気光学特性に合わせた位相差値（Δｎ・ｄ）を有することである。ここにおけるΔｎは縦方向と横方向の屈折率の差である複屈折量であり、また、ｄは位相差板４の膜厚である。
【０００９】
このような構成のカラー液晶表示素子によれば、表示すべき画像に対応するように特定の透明セグメント電極と透明共通電極との間に電圧を印加させ、両電極間に位置する配向膜により液晶の分子の配向を制御して、バックライトからの光のうち特定波長の光のみをカラーフィルタ膜を介して透明基板および楕円偏光板２に通過させることにより、カラー画像を目視できることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記位相差板４としては、従来から、ポリカーボネートなどの高分子フィルムを一軸延伸して形成した位相差板４や、液晶性高分子フィルム５からなる位相差板４が使用されている。
【００１１】
前記ポリカーボネートなどの高分子フィルムを一軸延伸して形成した位相差板４は、温度によって位相差値を異ならせない、つまり、位相差値に関して温度依存性がないという特性を有している。
【００１２】
また、液晶性高分子フィルム５からなる前記位相差板４のうち、液晶高分子が主鎖型である主鎖型液晶性高分子フィルムからなる位相差板４にも位相差値の温度依存性はないが、液晶性高分子が側鎖型である側鎖型液晶性高分子フィルムを用いた位相差板４の場合は、ガラス転移温度以上の温度領域（以下、高温領域）においては温度依存性があることが解っている。
【００１３】
一方、透明基板および周辺シール材により囲繞された密閉空間内に封入される液晶は温度によって位相差値を異ならせる特性を有する。
【００１４】
そのため、前述の位相差値の温度依存性のない特性を有する位相差板４との関係においては、高温になるに従って液晶と位相差板４との位相差値がかけ離れてしまい、例えば、コントラスト比が低下するなるなど、液晶ディスプレイとしての見栄えを悪くすることがあった。その点、側鎖型液晶性高分子フィルムを用いた位相差板４は、前述のように、高温領域で液晶と同じような挙動を示す特性があるため、その温度領域においては良好な視認性を得ることができる。つまり、この側鎖型液晶性高分子フィルムからなる位相差板４を液晶表示素子に用いる場合、当該液晶表示素子に用いられる液晶の位相差値との関係において、高温領域では側鎖型液晶性高分子フィルムと液晶の位相差値を同じように変化させることが可能となり、その場合には良好な視認性を得ることができる。よって、側鎖型液晶高分子フィルムからなる位相差板４が多様される傾向にある。
【００１５】
しかし、この側鎖型液晶高分子フィルムからなる位相差板４を用いる場合においては、図６に示すように、８５℃の高温環境下あるいは６０℃・９０％ＲＨの高温高湿環境下に放置後の位相差値の変化量が、それぞれ１２０時間経過後には−１４ｎｍ、−１６ｎｍ、２４０時間経過後には−１６ｎｍ、−２０ｎｍと大きく、従って、視認される背景色やコントラスト比も大きく変化してしまうという別の問題点があった。そして、この問題点は、車載用機器のディスプレイとして多用されるＳＴＮ型液晶表示素子にあっては、特に前述のような高温環境下あるいは高温高湿環境下に配置される可能性も高いことから、一定の良好な視認性を保持するためには優先して解決すべき課題であるといえる。
【００１６】
そこで、本発明は、このような点に鑑み、側鎖型液晶性高分子フィルムからなる位相差板を用いた液晶表示素子の、高温環境下あるいは高温高湿環境下に放置された後に時経変化により生じる前記位相差板の位相差値の変化量を最小限に抑えて、良好な視認性を確保した液晶表示素子の製造方法を提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため、本発明の液晶表示素子の製造方法の特徴は、一対の透明基板間に液晶を封入した表示セルの両外側の少なくとも一方の側に、側鎖型液晶性高分子フィルムからなる位相差板と偏光板とを接着した楕円偏光板を配置させた液晶表示素子の製造方法であって、前記表示セルに対して前記楕円偏光板を貼付した後、オートクレープ処理を行い、さらに８０℃以上１００℃以下の温度で５時間以上の熱処理を行なう点にある。
【００１８】
本発明によれば、温度依存性を発揮する高温環境下において、液晶表示素子の位相差板を構成する液晶性高分子フィルムの位相差値の変化量を小さく抑え、良好な視認性を長期間に亘って確保するができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶表示素子の製造方法により製造される液晶表示素子の構成は、図５に示す前述した従来の液晶表示素子と同様とし、その説明を省略する。
【００２０】
本実施形態の製造方法においては、前記位相差板４は、図１に示すように、側鎖型液晶性高分子フィルム６により構成されている。この側鎖型液晶性高分子フィルム６は、図１に示すように、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）などの等方性透明フィルム７上に側鎖型液晶性高分子層８を積層して形成される。なお、この側鎖型液晶性高分子層８を保護する役割を果たす透明ハードコート層（図示せず）を積層形成することも可能である。また、この側鎖型液晶性高分子層８は、直線偏光を円偏光に変換させることもできるし、カイラル分子を適量添加することにより液晶性高分子にツイスト構造をとらせ、ＳＴＮ型液晶表示素子の色補償をも行うことができる。この色補償を行う場合、液晶セルの液晶のツイスト角と同じ角度になるように制御し、液晶のツイスト方向とは逆の方向にねじることが好ましい。また、液晶表示素子の液晶層と側鎖型液晶性高分子層８の相対向する配向軸は直交方向に配置されることが好ましい。
【００２１】
このような側鎖型液晶性高分子フィルム６は、図２に示すように、偏光板３と図示しない接着剤などを用いて接着して、楕円偏光板２を形成する。そして、これを図５に示すように、表示セル１の上方に位置する透明基板に貼付する。また、表示セル１の下方に位置する透明基板に対しても偏光板３を貼付する。
【００２２】
次に、本発明の実施形態においては、このようにして表示セル１と楕円偏光板２および偏光板３とを貼付したものを、当該表示セル１と楕円偏光板２及び偏光板３との密着性の強化、これらの接着部に残留する気泡の除去などを目的として、０．４９ＭＰａとされた環境下で５０℃で３０分間のオートクレーブ処理を行なう。
【００２３】
続いて、製品に組み込まれた液晶表示素子がその使用状態において前記高温環境下および高温高湿環境下に放置された後の前記側鎖性液晶性高分子フィルム６の位相差値の変化量を最小限に抑えるべく、さらに、７０〜１００℃で５〜２４時間の熱処理を行ない、液晶表示素子を形成する。
【００２４】
ここで、前記熱処理の温度設定の下限値を７０℃としたのは、図３に示す実験結果から、温度設定を６０℃とした場合には熱処理の寄与率が小さく、位相差値は−４ｎｍ程度しか変化せず、この液晶表示素子を組み込んだ製品が高温環境下、あるいは、高温高湿環境下におかれた場合に、依然として、経時変化により大きく位相差値が変化する状態であるのに対し、７０℃とした場合に初めて一定の熱処理の効果が得られたと考えられるためである。さらに、８０℃以上の熱処理を行った場合は、その効果をより安定して得られると考えられるため、熱処理の温度設定値としては、望ましくは８０℃以上とする。また、その上限値を１００℃としたのは、使用する前記偏光板３の劣化を最小限に抑えるためである。
【００２５】
また、前記熱処理の時間設定の下限値を５時間としたのは、図３に示す実験結果から、熱処理を開始して５時間経過後に位相差値の変化量が略安定したためであり、上限値を２４時間としたのは、液晶表示素子の生産効率の観点からの判断である。よって、この２４時間という数値は変更可能である。
【００２６】
また、前述したように、側鎖型液晶性高分子フィルム６は低温領域では温度依存性はないため、使用にあたっては温度依存性を有する温度領域を利用するのが常である。よって、この位相差板４とマッチングさせる液晶として、高いネマティック−アイソトロピック相転移温度（以下、Ｔｃ）を示す液晶を用いる。Ｔｃの高い液晶は、低温領域において温度依存性が小さいという特性を有しているため、低温領域で温度依存性がない側鎖型液晶性高分子フィルム６を用いた位相差板４との関係においても、両者の位相差値がかけ離れてしまうことを回避してコントラスト不良を防止することができるためである。
【００２７】
また、高温領域においては、液晶は前記位相差板４とともに同様の温度依存性を示して変化することとなり、やはり、両者の位相差値がコントラスト不良を生じさせるほどかけ離れてしまうことを防止することができる。
【００２８】
したがって、本実施形態の製造方法により製造された液晶表示素子は、製品に組み込まれた液晶表示素子がその使用状態において前記高温環境下および高温高湿環境下に放置された場合であっても、その後の経時変化で生じる位相差値の変化量を最小限に抑え、広温度域において良好な視認性を得ることが可能となるので、液晶表示素子としての信頼性も向上する。
【００２９】
つぎに、前述した本発明の実施形態の具体的な実施例について説明する。
【００３０】
本実施例においては、側鎖性液晶性高分子層８が１８０°の左ツイストで、Ｔｃが１０５℃、位相差値が９５０ｎｍとなるように調整された側鎖型液晶性高分子フィルム（ポラテクノ製Ｔｗｉｓｔａｒ）６を位相差板４として用いる。この位相差板４の位相差値の温度依存性は８０℃／３０℃で０．８とする。
【００３１】
また、表示セル１は１８０°の右ツイストで、位相差値が９５０ｎｍ、液晶のＴｃが１０５℃となるものを選択する。
【００３２】
そして、この表示セル１の上方に位置する透明基板に前記側鎖型液晶性高分子フィルム６を具備する楕円偏光板２を貼付し、前記表示セル１の下方に位置する透明基板に偏光板３を貼付する。
【００３３】
その後、０．４９ＭＰａとされた環境下で５０℃で３０分間のオートクレーブ処理を行ない、さらに追加して、８５℃で１０時間の熱処理を行ない、液晶表示素子を形成する。
【００３４】
そして、このようにして形成された液晶表示素子について、耐用試験を行ったところ、図４に示すように、８５°の高温環境下に２４０時間放置させた後であっても位相差値の変化は小さかった。よって、背景色やコントラスト比の変化も小さくなり、良好な視認性を得ることができた。
【００３５】
また、６０℃・９０％ＲＨの高温高湿環境下に２４０時間放置させた後であっても、やはり、位相差値の変化は小さく、１２０時間、２４０時間経過後であっても、いずれも−１０ｎｍ以内に納まっており、よって、背景色やコントラスト比の変化も小さくなり、良好な視認性を得ることができた。
【００３６】
なお、本発明は、前述した実施形態および実施例に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、液晶表示素子はカラー液晶表示素子に限ることなく、モノクロの液晶表示素子であってもよい。また、本発明に関わる熱処理を実施することで、位相差板の位相差値が低下するため、予め、液晶の位相差値よりも高い位相差値を有する位相差板を貼付してもよい。さらに、液晶表示素子が液晶側に反射層を有する反射型液晶表示素子の場合には、表示セルの下方側の偏光板は貼付しなくともよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高温環境下あるいは高温高湿環境下におかれた場合であっても、位相差板の位相差値の変化量を最小限に抑え、広温度域において良好な視認性を得ることが可能な液晶表示素子を製造することができ、このようにして製造された液晶表示素子は、液晶ディスプレイとしても良好な背景色やコントラストを得ることができ、その信頼性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  側鎖型液晶性高分子フィルムの構造を示す縦断面図
【図２】  図１の側鎖型液晶性高分子フィルムを有する楕円偏光板の構造を示す縦断面
【図３】  本発明の熱処理条件範囲を導くための実験結果を示すグラフ
【図４】  本発明の実施例の液晶表示素子に関する、位相差板の位相差値の変化量の実験結果を示すグラフ
【図５】  液晶表示素子の表示セルと偏光板との位置関係を示す構成図
【図６】  従来の液晶表示素子に関する、位相差板の位相差値の変化量の実験結果を示すグラフ
【符号の説明】
１  表示セル
２  楕円偏光板
３  偏光板
４  位相差板
６  側鎖型液晶性高分子フィルム
７  等方性透明フィルム
８  側鎖型液晶性高分子層
【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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