JP2009244427A - 強誘電液晶パネル及びその製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】温度環境変化により表示欠陥の発生しない強誘電液晶パネルを提供する。
【解決手段】液晶注入口を設けたシール材を介して貼りあわせた２枚の基板間に強誘電液晶を充填して液晶注入口を封口する強誘電液晶パネルにおいて、封口の際、充填した強誘電液晶の体積の０．２５〜１．０％の空隙を前記液晶注入口に設けた強誘電液晶パネルとする。
【選択図】図１

Description

本発明は強誘電液晶パネル及びその製造方法に関するものである。

図２は本発明に係る強誘電液晶パネルの斜視図であり、図３はその正面図（Ｂ）と上面図（Ａ）である。下基板１と上基板２が液晶注入口４を設けたシール材３により貼付されている。５は画像表示領域である。

下基板１、上基板２、シール材３で形成された空間を真空状態にし、液晶注入口４に強誘電液晶を塗布して大気圧に戻すことにより、強誘電液晶は前記空間に充填される。

図４は強誘電液晶を充填した後工程を説明するための図で、図３（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。（Ａ）は下基板１、上基板２間に強誘電液晶６が充填された状態、（Ｂ）は液晶注入口４からはみ出している強誘電液晶６を超音波洗浄により液晶注入口４の中間まで除去した状態であり、６Ａは強誘電液晶６の端部である。（Ｃ）は液晶注入口４の入口に封口材７を塗布して硬化した状態である。

この後、強誘電液晶を再配向するための熱処理を行う。加熱温度は強誘電液晶６がネマティック相または等方相になる温度以上にするので、強誘電液晶６の種類にもよるが８５℃〜９５℃程度である。

図４（Ｃ）に示すように、液晶注入口４を封口する際、強誘電液晶６の端部６Ａまで封口材７が入り込んでいるため、加熱により膨張した強誘電液晶６にはストレスがかかるようになる。

通常図４（Ｃ）に示す封口では強誘電液晶パネルが低温、高温に晒されたときに不具合が発生する。極寒冷地あるいは極低温場所において使用されるとき、内部強誘電液晶の体積収縮が起こるが、一般に両基板の間隔はスペーサで決められていて、縮小がスペーサによって阻止されているため、液晶封入空間内にきわめて大きな真空圧が発生し、これによって強誘電液晶内に含まれている揮発性物質が蒸発して、液晶封入空間内において気泡となって現れる。いったん強誘電液晶内に溶けている揮発性物質が気泡となると、温度が常温に上昇したとしても、再び強誘電液晶内に溶け込むことがない。

前述のように、この種の強誘電液晶パネルは、両基板の内面の透明電極間に強誘電液晶が存在してこそ初めて適正な表示が行われるのであり、もしこの両基板の電極間に気泡が発生すると、この部位において適正な表示駆動が行われ得なくなってしまう。

一方、この種の強誘電液晶パネルを高温雰囲気下で使用すると、前記とは逆に、内部に封入されている強誘電液晶が体積膨張を起こす。強誘電液晶内に分散混入されている前記のスペーサは、両基板間隔が縮小することを阻止するについては有効であっても、両基板の間隔が拡大することについてはなんらの阻止作用を行わない。したがって、高温雰囲気下において内部の強誘電液晶が体積膨張を起こすと、両基板の間隔は、それだけ拡大することになる。両基板は、その内面どうしの周囲においては封止部材によって互いに接着されており、この周囲部の間隔が拡大することはないが、表示部中央部においては両基板がたわみを起こし、その結果、薄状液晶封入空間がその中央部において太鼓状に膨らむ変形を起こすことになる。

そうすると、厚みが増した中央部と、厚みがそれほど増さない周辺部とにおいて、表示の濃度差が生じてしまい、このことは、表示品位が高温状態において低下してしまうことを意味する。また、基板がたわまない場合は強誘電液晶にストレスが発生することになる。

図５は前記課題を解決する強誘電液晶パネルの上面図であり、図６はＹ−Ｙ断面拡大図である。液晶封入空間における画像表示領域外に、圧縮性流体の密閉領域を設けた図５において一点鎖線で囲まれた領域が画像表示領域１６であり、したがって、この画像表示領域１６内に、透明電極（不図示）をパターンづけすることによって表示すべきパターンが形成される。

液晶注入口１５から画像表示領域１６にいたる帯状の通路１７を形成している。この通路１７は、上基板１２と下基板１１を互いに接着するべきシール材１４を、内向きに延出することによって形成することができる。本例においては、上辺側のシール材と、下辺側のシール材から、交互に延長部１４Ａ、１４Ｂを帯状に延出させることにより、前記液晶注入口１５から画像表示領域１６にジグザク状に連通する帯状の通路１７が形成されている。

さて、前記のように形成される強誘電液晶パネルの上基板１２と下基板１１で挟まれる薄状液晶封入空間内には、前記液晶注入口１５から強誘電液晶１９が注入される。かかる強誘電液晶１９の注入は、真空容器内に装填して真空引きし、その状態において前記液晶注入口１５に強誘電液晶１９を接触させた上、真空容器内の圧力を大気圧へ戻す。そうすると、外部の圧力に押されるようにして、強誘電液晶１９が、前記液晶注入口１５から液晶封入空間内に充填される。液晶封入空間内は、そもそも、真空容器を真空引きした状態において真空となっているから、その状態において液晶注入口１５に接触させられた強誘電液晶１９は、画像表示領域１６を満たすようにして順次前記通路１７を通して充填される。このようにする限りにおいて、画像表示領域１６内に不要な気泡が入り込むことはない。

そうして、本例では、強誘電液晶パネル内のすべての空間内に強誘電液晶１９を充填するのではなく、前記の液晶充填作業の最終の段階において液晶注入口１５から注入するべき強誘電液晶１９を放し、その代わりに、この液晶注入口１５に圧縮性流体１８、たとえば、窒素あるいはアルゴン等の不活性ガスを接触させる。そうすると、前記の通路１７内において、強誘電液晶１９につづいて圧縮性流体１８が注入されることになる。１３は封口材である。

圧縮性流体１８を存在させることにより、強誘電液晶パネルが低温、高温に晒されても、圧縮性流体１８がダンパーになり不具合を無くすことができるというものである。（特許文献１参照）

液晶注入口で液晶と封口材が接触しないように空隙を形成して封口する技術も開示されていて（特許文献２参照）、特許文献１とは目的が異なるが同じ効果があると考えられる。

特開平６−１０２４９４号公報 特開２００３−９８５３４号公報

図５のような構造は、帯状の通路によりシールパターンの複雑化による歩留りの低下、液晶注入時間の増大による液晶充填装置のスループットが長くなり、強誘電液晶パネルが大型化し、材料の使用量が増大する。また、強誘電液晶６を通路の途中まで充填した後に圧縮性流体を充填するので、充填作業が２度手間になり、充填量の管理も難しい。

特許文献２に記載された液晶表示装置の製造方法は、第１圧力、第２圧力、第３圧力により微小真空空間を精度良く形成できることが開示されているが、液晶表示装置全体のディメンションが開示されていないので、発明の内容が特定できない。

実際に液晶表示装置を試作してみると、空隙が有ればよいのでは無く、空間が大きすぎても小さすぎても目的は達成できなかった。最初の空隙が少ないとジグザグ欠陥が発生し、最初の空隙が多いと信頼性試験では特に問題は発生しないが、ネマティック相や等方相まで加熱すると空隙が発生する。特に、本発明が対象としている強誘電液晶パネルでは、図３（Ａ）に楕円で示す部分の液晶層が乱れ強誘電液晶特有のジグザグ欠陥が発生する。

液晶注入口を設けたシール材を介して貼りあわせた２枚の基板間に強誘電液晶を充填して液晶注入口を封口する強誘電液晶パネルにおいて、封口の際、充填した強誘電液晶の体積の０．２５〜１．０％の空隙を前記液晶注入口に設けた強誘電液晶パネルとする。

少なくとも、対向する２枚の基板を液晶注入口を設けたシール材を介して貼りあわせる工程と、前記液晶注入口に強誘電液晶を塗布する工程と、強誘電液晶を基板間に充填する工程と、余分な強誘電液晶を洗浄して除去する洗浄工程と、液晶注入口に封口材を塗布して硬化する工程と、再配向処理する工程とを具備する強誘電液晶パネルの製造方法において、前記洗浄工程で液晶注入口の中間まで強誘電液晶を除去し、封口材は、封口材と強誘電液晶の間に、充填した強誘電液晶の体積の０．２５〜１．０％の空隙ができるように塗布・硬化し、再配向処理により前記空隙を消滅させる強誘電液晶パネルの製造方法とする。

液晶注入口の封口材と強誘電液晶との間に、充填された強誘電液晶の体積の０．２５〜１．０％の空隙を形成し、再配向処理をすると、空隙は消滅し、その後、高温放置、低温放置、温度サイクル試験等の信頼性試験をしても気泡の発生や空隙のの発生は見られない。

液晶注入口を設けたシール材を介して貼りあわせた２枚の基板間に強誘電液晶を充填して液晶注入口を封口する強誘電液晶パネルにおいて、封口の際、充填した強誘電液晶の体積の０．２５〜１．０％の空隙を前記液晶注入口に設けた強誘電液晶パネルとする。

図１は本発明による強誘電液晶パネルの製造方法の強誘電液晶を充填した後工程を説明するための図で、図３（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。（Ａ）は強誘電液晶６が充填された状態、（Ｂ）は液晶注入口４からはみ出している強誘電液晶６を超音波洗浄により液晶注入口４の中間まで除去した状態であり、６Ａは強誘電液晶６の端部である。（Ｃ）は液晶注入口４の入口に空隙８を設けるように封口材７を塗布して硬化した状態であり、（Ｄ）は再配向処理した後の状態である。

図１（Ｂ）における強誘電液晶の除去量と同図（Ｃ）の空隙８については以下のように考える。図３（Ａ）においてシール材の内部を、画像表示領域５とその外周部を有する矩形状部とそれに繋がる注入口部に分ける。試作の結果では、例えば前記矩形状部を１０ｍｍ×１２ｍｍ、注入口部を１ｍｍ×２ｍｍとすると、空隙部８は注入口部において０．３ｍｍ〜１．２ｍｍの長さにする（即ち面積又は体積で前記矩形状部の０．２５〜１．０％）。
この後、強誘電液晶を再配向するための熱処理を行う。加熱は強誘電液晶６がネマティック相または等方相になる温度以上にするので、強誘電液晶６にもよるが８５℃〜９５℃程度である。この状態で強誘電液晶６が膨張し、膨張した分は空隙に吸収され空隙は消滅する。膨張した分が空隙で吸収されるため、強誘電液晶６に発生するストレスが緩和されるか、ストレスが発生しなくなるため、ジグザグ欠陥が発生しなくなる。その後、高温放置、低温放置、温度サイクル試験等の信頼性試験をしても気泡の発生や空隙の発生は見られない。空隙の精度良い形成方法については特許文献２に開示されているが、強誘電液晶６の場合、常温での粘性が高いため、超音波洗浄の時間管理の方がバッチ処理ができるため製造管理が容易である。

本発明による強誘電液晶パネルの製造方法の強誘電液晶を充填した後工程を説明するための図で、図３（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図 本発明に係る強誘電液晶パネルの斜視図 本発明に係る強誘電液晶パネルの正面図（Ｂ）と上面図（Ａ） 強誘電液晶を充填した後工程を説明するための図で、図３（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図 従来技術による液晶パネルの上面図 図５のＹ−Ｙ断面拡大図

符号の説明

１ 下基板
２ 上基板
３ シール材
４ 液晶注入口
５ 画像表示領域
６ 強誘電液晶
６Ａ 強誘電液晶端部
７ 封口材
８ 空隙部
１１ 下基板
１２ 上基板
１３ 封口材
１４ シール材
１４Ａ シール材延長部
１４Ｂ シール材延長部
１５ 液晶注入口
１６ 画像表示領域
１７ 帯状の通路
１８ 圧縮性流体
１９ 強誘電液晶

Claims (2)

1. 液晶注入口を設けたシール材を介して貼りあわせた２枚の基板間に強誘電液晶を充填して液晶注入口を封口する強誘電液晶パネルにおいて、封口の際、充填した強誘電液晶の体積の０．２５〜１．０％の空隙を前記液晶注入口に設けたことを特徴とする強誘電液晶パネル。
2. 少なくとも、
   対向する２枚の基板を液晶注入口を設けたシール材を介して貼りあわせる工程と、
   前記液晶注入口に強誘電液晶を塗布する工程と、
   強誘電液晶を基板間に充填する工程と、
   余分な強誘電液晶を洗浄して除去する洗浄工程と、
   注入口に封口材を塗布して硬化する工程と、
   再配向処理する工程、
   とを具備する強誘電液晶パネルの製造方法において、
   前記洗浄工程で液晶注入口の中間まで強誘電液晶を除去し、
   封口材は、封口材と強誘電液晶の間に、充填した強誘電液晶の体積の０．２５〜１．０％の空隙ができるように塗布・硬化し、
   再配向処理により前記空隙を消滅させることを特徴とする
   強誘電液晶パネルの製造方法。

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