特許 7340480 液晶表示素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-30

(45)【発行日】2023-09-07

(54)【発明の名称】液晶表示素子

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1341 20060101AFI20230831BHJP

   G02F 1/1333 20060101ALI20230831BHJP

   G02F 1/1337 20060101ALI20230831BHJP

【ＦＩ】

G02F1/1341

G02F1/1333 500

G02F1/1337 525

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020032965

(22)【出願日】2020-02-28

(65)【公開番号】P2021135437

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-08-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000166948

【氏名又は名称】シチズンファインデバイス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(72)【発明者】

【氏名】半田 正人

【審査官】植田 裕美子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－３０５０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２０１８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－２０６５２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／１３４１

Ｇ０２Ｆ １／１３３３

Ｇ０２Ｆ １／１３３９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２枚の基板の周縁部をシール材で貼り合わせ、該シール材の一部を開口することで形成された液晶注入口より液晶を注入する液晶表示素子であって、前記液晶注入口は、前記２枚の基板の互いに対向する辺部がずれた位置関係で貼り合わされることによって形成された段差部に設けられており、当該段差部より張り出す一方の基板の張り出し部表面には、前記液晶注入口へ向け液晶を誘導注入するための液晶注入路が設けられており、当該液晶注入路は、前記液晶注入口を構成するシール材の２つの開口端部それぞれから前記基板の端部へ連続して延びる２本の溝に挟まれた前記基板の張り出し部表面からなることを特徴とする液晶表示素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、様々な電子機器の表示機能として広く利用される液晶表示素子に関するものである。

【0002】

図５は、従来の液晶表示素子を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図である。図５の液晶表示素子は、液晶未注入、未封止状態を示すものである。

【0003】

液晶表示素子５１は表面に電極５４と配向膜５５を形成した上基板５２と、表面に電極５４と配向膜５５を形成した下基板５３をシール材５６で貼り合わせた構成である。電極５４は、具体的には透明導電膜（ＩＴＯ膜）で形成されている。また、配向膜５５は、液晶分子群を一定方向に配列させるための機能膜であり、例えば、ポリイミド膜等によって形成されている。

【0004】

上基板５２と下基板５３は、シール材５６の厚さ分に相当する空隙５７を有して貼り合わされており、当該シール材５６が、上基板５２と下基板５３を重ね合わせた周縁部を囲繞するようにしてシールされている。このシール材５６の一部には、液晶を注入するための液晶注入口５８が設けられている。また、液晶注入口５８の配置場所は、上基板５２と下基板５３の端面部が同一線上となる位置に設けるのが一般的である。

【0005】

また、上基板５２、５３の材質は、液晶の駆動方式や液晶表示素子が透過型か反射型かによって変わるが、一方が透明ガラス基板であり、他方がシリコン基板か透明ガラス基板の何れかの構成を取るのが一般的である。また、基板材料として、最近では、プラスチック基板もより多くの液晶表示素子で用いられるようになってきている。

【0006】

図６は、液晶表示素子に液晶を注入する工程を示す図であり、液晶表示素子と液晶皿と液晶皿に配置された液晶との位置関係を示す側面図である。

【0007】

液晶を注入する工程において、まず、液晶表示素子５１の液晶注入口５８が下側になる位置に保持した上、液晶６０が入れられた液晶皿６１と共に真空チャンバー（不図示）に入れる。その後、チャンバー内を所定圧力まで真空にし、液晶６０が入れられた液晶皿６１の液晶６０と液晶表示素子５１の液晶注入口５８とを接触させる。この状態で真空チャンバー内を大気に戻すことで生ずる真空チャンバー内と、液晶表示素子５１内の圧力差を利用して液晶６０の注入が行われる。

【0008】

その後、図示しないが、液晶注入口５８を封口材にて封口し液晶表示素子５1が完成する。封口材としては、熱硬化型樹脂や紫外線硬化樹脂が適宜選択され用いられている。

【0009】

図５に示す液晶表示素子５１は、一般構造として、液晶注入口５８が２枚の基板（上基板５２、下基板５３）の端面部が同一線上となる位置に存在しているタイプを例示したものであるが、これに限らず、表示領域の最大化や最終製品としてのレイアウトの関係上、基板と基板がずれた位置関係で貼り合わされることで生じる段差部分に液晶注入口を配置する場合もある。

【0010】

図７は、従来の液晶表示素子を示す上面図である。図７の液晶表示素子を構成する各部材は、図５に示す液晶表示素子５１と同様であるが、液晶注入口５８を設けた位置が異なっており、シール材５６の形成パターンが相違するものである。上基板５２と下基板５３は、同一サイズの基板であるが、上方に位置する上基板５２が下方に位置する下基板５３に対して左方向にずれた位置で貼り合わされている。これにより段差部５９が構成され、この段差部５９の位置に液晶注入口５８が設けられている。

【0011】

図８は、図７に示す液晶表示素子に液晶を注入する工程を示す図であり、液晶表示素子と液晶皿と液晶皿に配置された液晶との位置関係を示す側面図である。

【0012】

液晶を注入する工程においては、図８に示すように、液晶表示素子５１の液晶注入口５８が下側になるような位置に保持した上、液晶６０が入れられた液晶皿６１と共に真空チャンバー（不図示）に入れる。その後、チャンバー内を所定圧力まで真空にし、液晶６０が入れられた液晶皿６１の液晶６０と液晶表示素子の液晶注入口５８とを接触させる。この状態で真空チャンバー内を大気に戻すことで生ずる真空チャンバー内と、液晶表示素子５１内の圧力差を利用して液晶の注入が行われる。

【0013】

その後は、図示しないが、液晶注入口５８を封口材にて封口し液晶表示素子５1が完成する。封口材としては、熱硬化型樹脂や紫外線硬化樹脂が適宜選択され用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【文献】特開平７－２０９６５８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

前述の図７に示す構成の液晶表示素子５１の場合、液晶皿６１の液晶６０が注入時に上基板５２と下基板５３の段差部５９を伝わり液晶注入口５８へ流れ込むことになるが、液晶注入口５８まで距離があるため、図中の矢印方向に液晶６０が逃げてしまい、液晶注入口５８への注入が適正に行えず、液晶未注入等の不良が発生してしまうという問題があった。

【0016】

本発明は、前述の問題点を解決しようとするもので、液晶注入口まで一定の距離があっても的確に液晶を注入することができる液晶表示素子を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0017】

２枚の基板の周縁部をシール材で貼り合わせ、該シール材の一部を開口することで形成された液晶注入口より液晶を注入する液晶表示素子であって、前記液晶注入口は、前記２枚の基板の互いに対向する辺部がずれた位置関係で貼り合わされることによって形成された段差部に設けられており、当該段差部より張り出す一方の基板の張り出し部表面には、前記液晶注入口へ向け液晶を誘導注入するための液晶注入路が設けられた液晶表示素とする。
前記液晶注入路の幅は、前記液晶注入口の幅と同一かそれよりも狭い構成となっており、各々が対向配置されていてもよい。
前記液晶注入路は、前記基板の張り出し部表面に薄膜をパターニングして形成することができる。
前記薄膜は、前記基板に形成される電極膜及び／又は配向膜で形成することができる。
また、前記液晶注入路は、前記基板の張り出し部表面の一部をエッチング加工、又はレーザー加工により形成してもよい。
前記液晶注入路は、前記液晶注入口を構成するシール材の２つの開口端部それぞれから前記基板の端部へ連続して延びる２本の細溝で構成することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、液晶は液晶注入口付近以外に濡れ広がらないので、効率よく液晶注入口から液晶が的確に注入され、未注入などの不良を発生させることがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態における液晶表示素子を示す図。

【図2】本発明の一実施形態における液晶表示素子に液晶を注入する工程を示す工程図。

【図3】本発明の他の実施形態における液晶表示素子を示す図。

【図4】本発明の他の実施形態における液晶表示素子を示す図。

【図5】従来の液晶表示素子を示す図。

【図6】従来の液晶表示素子に液晶を注入する工程を示す図。

【図7】従来の液晶表示素子を示す上面図。

【図8】図７に示す液晶表示素子に液晶を注入する工程を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の一実施形態の液晶表示素子について説明する。
図１は、本発明の一実施形態の液晶表示素子を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）の右側面図である。

【0021】

液晶表示素子１は、上基板２と下基板３が貼り合わされて成るもので、液晶が充填される間隙を維持した状態で各々が貼り合わされている。上基板２と下基板３が貼り合わされる各々の対向面には、電極４が形成され、その上方に配向膜５が積層されている。

【0022】

電極４、４は、具体的には透明導電膜（ＩＴＯ膜）で形成されるもので、蒸着等の成膜手法を用いて形成されている。また、配向膜５、５は、液晶分子群を一定方向に配列させるための機能膜であり、例えば、ポリイミド膜等によって形成されている。

【0023】

６はシール材で、液晶表示素子１の中央に位置する表示領域（不図示）を取り囲むように配置され、上基板２と下基板３を一定の間隙を保持して接合している。このシール材６で囲繞された間隙は、液晶が注入されるスペースとなるもので、シール材６の凸部６ａ、６ａ間に設けた開口部（以下、液晶注入口７という）から液晶が注入される。

【0024】

前述の上基板２と下基板３は、互いにずれた位置関係で貼り合わされるため、段差部８が生じており、この段差部８から下基板３の一部が外側へ張り出すことで、張り出し部８ａが形成された状態となっている。前記シール材６で形成された液晶注入口７は、この段差部８側に向けて配設されている。

【0025】

張り出し部８ａの表面には、下基板３に形成された電極４と配向膜５が配設された構成であるが、前記液晶注入口７に対向する部位には、電極４と配向膜５が形成されていない構成となっており、液晶注入口７の幅に合わせ、ほぼ同一の幅で下基板３の外端部に至るまで電極４、配向膜５が形成されていない構成をとる。これにより、下基板３の外端部から液晶注入口７へと至る部分に、液晶を誘導するための液晶注入路９が形成されることになる。本実施形態において、液晶注入路９の幅は、液晶注入口７の幅と一致させた構成であるが、これよりも狭い幅で構成することも可能であり、同構成によれば、液晶注入口７への液晶の誘導が確実化される。

【0026】

液晶注入路９の形成方法は、電極４と配向膜５を成膜する際に、液晶注入路９を成す部位には電極４と配向膜５が成膜されないよう、パターニング処理を施すことにより容易に形成することができる。また、電極４と配向膜５を張り出し部８ａの表面全面に形成した後でも、液晶注入路９に該当する部位の電極４と配向膜５を除去する方法で行ってもよい。

【0027】

液晶注入路９は、張り出し部８ａの表面上において、電極４と配向膜５が形成されない部位において、それらの膜厚によって凹部が構成された状態となっている。これにより、液晶が外側へ漏れ広がらず、凹部に沿って液晶注入口７へ向かって確実に誘導され液晶注入が的確に行われるようになる。液晶が的確に注入されることで、液晶を無駄にすることがなくなり、濡れ広がった液晶を除去する作業も不要となる。

【0028】

尚、前記張り出し部８ａの表面上には、電極４と配向膜５が形成される２層構造で説明したが、例えば、配向膜５がなく、電極４のみで構成されても良い。また、電極４あるいは配向膜５のいずれでもない別材質の膜を選択することも可能である。

【0029】

図２は、本発明の一実施形態における液晶表示素子に液晶を注入する工程を示す工程図である。１０は液晶で、１１は、液晶１０を配置した液晶皿である。
液晶１０を液晶表示素子１内に注入する場合、液晶注入路９が下側になるよう液晶表示素子１を立てた状態で液晶皿１１の液晶１０と対向配置し、真空チャンバー（不図示）に入れる。

【0030】

その後、チャンバー内を所定圧力まで真空にし、液晶１０が入れられた液晶皿１１の液晶１０と液晶表示素子１の液晶注入路９とを接触させる。この状態で真空チャンバー内を大気に戻すことで生ずる真空チャンバー内と、液晶表示素子１内の圧力差を利用して液晶の注入を行う。

【0031】

この時、液晶１０は、液晶注入路９に沿ってシール材６の凸部６ａ、６ａ間に位置する液晶注入口７から、液晶表示素子１内へ的確に注入される。液晶注入路９は、前述したように電極４と配向膜５の膜厚段差分があるので、液晶１０は、液晶注入路９内を直線的に伝わり、図中矢印方向へ効率よく誘導され、液晶注入口７から液晶表示素子１内部へ流れて的確に注入される。続いて、図示しないが、液晶注入口７を封口材（熱硬化型樹脂や紫外線硬化樹脂等）にて封口し液晶表示素子1が完成する。

【0032】

図３は、本発明の他の実施形態の液晶表示素子を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）の右側面図である。

【0033】

液晶表示素子２１は、上基板２２と下基板２３が貼り合わされて成り、各々は液晶が充填される間隙を維持した状態で貼り合わされている。上基板２２と下基板２３が貼り合わされる対向面には、各々電極２４が形成され、その上方に配向膜２５が積層されている。電極２４、２４は、具体的には透明導電膜（ＩＴＯ膜）で構成されるもので、蒸着等の成膜手法を用いて形成されている。また、配向膜２５、２５は、液晶分子群を一定方向に配列させるための機能膜であり、例えば、ポリイミド膜等によって形成されている。

【0034】

２６はシール材で、液晶表示素子２１の中央に位置する表示領域（不図示）を取り囲むように配置され、上基板２２と下基板２３を一定の間隙を保持して接合している。このシール材２６で囲繞された間隙は、液晶が注入されるスペースとなるもので、シール材２６の凸部２６ａ、２６ａ間に設けた開口部（以下、液晶注入口２７という）から液晶が注入される。

【0035】

前述の基板２２と下基板２３は、互いにずれた位置関係で貼り合わされるため、段差部２８が生じており、この段差部２８から下基板２３の一部が外側へ張り出すことで、張り出し部２８ａが形成された状態となっている。前記シール材２６で形成された液晶注入口２７は、この段差部２８側に向けて配設されている。

【0036】

張り出し部２８ａの表面部には、図１に示した一実施形態の液晶表示素子とは異なり、下基板２３に形成された電極２４と配向膜２５が配設されない構成となっている。ただし、図示しないが、張り出し部２８ａの表面のごく一部分に電極２４と外部基板（不図示）との接続用端子が設けられる構成である。

【0037】

張り出し部２８ａの前記液晶注入口２７に対向する部位には、液晶注入口２７の幅に合わせ、ほぼ同一の幅で下基板２３の外端部に至るまで液晶注入路２９が形成されている。この液晶注入路２９は、断面が凹溝状になっており、これにより、下基板２３の外端部から液晶注入口２７へと至る部分に液晶を誘導することが可能になる。液晶注入路２９の幅は、液晶注入口２７の幅よりも狭い幅で構成することも可能であり、同構成によれば、液晶注入口７への液晶の誘導が確実化される。

【0038】

液晶注入路２９の形成方法については、通常、下基板２３の材質は、シリコンやガラスが用いられるため、例えば、エッチング加工によって容易に行える。また、レーザーを利用したレーザー加工を採用することも可能である。

【0039】

液晶注入路２９は、下基板２３の張り出し部２８ａの表面上において、液晶注入口２７から下基板２３の外端部へ向け凹溝形状となっている。これにより、液晶注入の際、液晶が外側へ漏れ広がらず、液晶注入路２９の凹溝に沿い液晶注入口２７へ向かって確実に誘導されるので、液晶注入が的確に行われるようになる。液晶注入方法については、図２を参照して説明した内容と同様であるため詳細説明は省略する。

【0040】

図４は、本発明の他の実施形態の液晶表示素子を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）の右側面図である。

【0041】

液晶表示素子３１は、上基板３２と下基板３３が貼り合わされて成り、各々は液晶が充填される間隙を維持した状態で貼り合わされている。上基板３２と下基板３３が貼り合わされる対向面には、各々電極３４が形成され、その上方に配向膜３５が積層されている。電極３４は、具体的には透明導電膜（ＩＴＯ膜）で構成されるもので、蒸着等の成膜手法を用いて形成されている。また、配向膜３５は、液晶分子群を一定方向に配列させるための機能膜であり、例えば、ポリイミド膜等によって形成されている。

【0042】

３６はシール材で、液晶表示素子３１の中央に位置する表示領域（不図示）を取り囲むように配置され、上基板３２と下基板３３を一定の間隙を保持して接合している。このシール材３６で囲繞された間隙は、液晶が注入されるスペースとなるもので、シール材３６の凸部３６ａ、３６ａ間に設けた開口部（以下、液晶注入口３７という）から液晶が注入される。

【0043】

前述の基板３２と下基板３３は、互いにずれた位置関係で貼り合わされるため、段差部３８が生じており、この段差部３８から下基板３３の一部が外側へ張り出すことで、張り出し部３８ａが形成された状態となっている。前記シール材３６で形成された液晶注入口３７は、この段差部３８側に向けて配設されている。

【0044】

張り出し部３８ａの表面部には、下基板３３に形成された電極３４と配向膜３５が配設されない構成となっている。ただし、図示しないが、張り出し部３８ａの表面のごく一部分に電極３４と外部基板（不図示）との接続用端子が設けられる構成である。前述の液晶表示素子３１の全体構成は、図３に示した実施形態の液晶表示素子２１と同一構成である。

【0045】

張り出し部３８ａの表面部には、シール材３６の凸部３６ａ、３６ａ間の開口部によって規定された液晶注入口３７の幅に合わせ、２本の細溝３９、３９が形成されている。この細溝３９は、シール材３６の凸部３６ａ、３６ａそれぞれの端部から、下基板３３の外端部に至るまで延在して設けられており、２本の細溝３９、３９とこれに挟まれた張り出し部３８ａの表面部で液晶注入路４０が形成されている。

【0046】

細溝３９の形成方法については、通常、下基板３３の材質は、シリコンやガラスが用いられるため、例えば、エッチング加工によって容易に行える。また、レーザーを利用したレーザー加工を採用して形成することも可能である。

【0047】

前述のように、細溝３９、３９を設けることにより、この細溝３９、３９に挟まれて成る液晶注入路４０に表面張力を作用させることができるので、液晶注入の際、液晶の外側への漏れ出しを制御することができる。よって、液晶注入が的確に行われるようになる。
液晶注入方法については、図２を参照して説明した内容と同様であるため詳細説明は省略する。

【符号の説明】

【0048】

１ 液晶表示素子
２ 上基板
３ 下基板
４ 電極
５ 配向膜
６ シール材
６ａ 凸部
７ 液晶注入口
８ 段差部
８ａ 張り出し部
９ 液晶注入路
１０ 液晶
１１ 液晶皿
２１ 液晶表示素子
２２ 上基板
２３ 下基板
２４ 電極
２５ 配向膜
２６ シール材
２６ａ 凸部
２７ 液晶注入口
２８ 段差部
２８ａ 張り出し部
２９ 液晶注入路
３１ 液晶表示素子
３２ 上基板
３３ 下基板
３４ 電極
３５ 配向膜
３６ シール材
３６ａ 凸部
３７ 液晶注入口
３８ 段差部
３８ａ 張り出し部
３９ 細溝
４０ 液晶注入路
５１ 液晶表示素子
５２ 上基板
５３ 下基板
５４ 電極
５５ 配向膜
５６ シール材
５７ 空隙
５８ 液晶注入口
５９ 段差部
６０ 液晶
６１ 液晶皿

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】