JP2001100188A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JP2001100188A
JP2001100188A JP28032299A JP28032299A JP2001100188A JP 2001100188 A JP2001100188 A JP 2001100188A JP 28032299 A JP28032299 A JP 28032299A JP 28032299 A JP28032299 A JP 28032299A JP 2001100188 A JP2001100188 A JP 2001100188A
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JP
Japan
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liquid crystal
substrate
hardness
crystal display
film
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Hiroshi Kondo
浩 近藤
Hiroyuki Takahashi
裕幸 高橋
Yoshinobu Nakayama
義宣 中山
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の電気的なショートの問題を解消した液
晶表示素子、特に上下基板が可とう性基板である液晶表
示素子の提供。 【解決手段】 上基板と下基板との間に閉空間を形成
し、閉空間に少なくとも液晶組成物と上下基板間の間隙
を一定に保つためのスぺーサーとを狭持してなる液晶素
子において、基板上の閉空間側に成膜されている塗膜の
硬度がヌープ硬度の値として15Hk以上であることを
特徴とする液晶表示素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子、特に
可撓性基板を使用した液晶表示素子に関するものであ
る。
【0002】
【従来技術】液晶表示素子は様々な分野で使用されるよ
うになり、情報表示装置としてCRTにせまる勢いであ
る。特に、携帯性が要求される機器においては小型、軽
量、小消費電力であることから多くの機器に採用されて
いる。液晶表示素子は、一般に2枚のガラス基板の間に
液晶組成物を挟み込んだ構成となっているが、基板をポ
リマーフィルムにした場合は軽量化や耐衝撃性が向上す
るため携帯用途に更に向いたものとなる。この液晶表示
素子が潜在的に有する問題点の一つとして、上下基板が
電気的にショートしてしまう問題が挙げられる。このシ
ョートの原因の一つとして、液晶表示素子製造時におい
て液晶内部に偶発的に取り込まれた微小な金属片が、外
力が加わることにより配向膜、絶縁膜を突き破り、電極
に到達するというモデルが考えられている。このため、
上下基板の対向する側に成膜してある塗膜の硬度が非常
に重要な物性値となり、柔らかすぎると基板のショート
が起こる傾向にある。特に基板が可とう性部材の場合、
この傾向が大きい。
【0003】前記基板ショートのモデルに対応すべく、
塗膜の硬度を上げた場合特に基板が可とう性部材の際に
は基板の湾曲により塗膜が基板から剥がれやすくなる傾
向にある。特に基板が可とう性部材の場合、この傾向が
大きい。従って、上下基板の対向する側に成膜してある
塗膜の硬度には適正な範囲があり、且つその測定方法も
精度の高い方法が必要となってくる。例えば特開平7−
168016においては保護膜の硬度を鉛筆硬度にて規
定しており、3H以上が好ましいとされている。この鉛
筆硬度の測定はサンプルに対して鉛筆を押圧し、その引
っ掻き傷を目視評価することによって測定する方法が一
般的である。この評価法は鉛筆の先端が丸まることによ
り、再現性が良好でないと言う欠点を有している。ま
た、目視評価である場合が多いため、評価にもばらつき
が生じ易い。さらに、鉛筆の硬さは6B〜9Hの範囲で
17段階と非常にラフであり、この段階で各々の塗膜硬
度の僅かな違いを評価することは非常に困難である。従
って、液晶表示素子を構成する塗膜評価としては適切な
手法とは言い難く、より安定した製造プロセスの確立の
ためには正確な評価方法と、適正な物性値の把握が必要
である。
【0004】硬さの評価方法として一般的な方法とし
て、ビッカース硬度計が挙げられる。これは、圧子の形
状が図1のような正四角錘であり、これを一定荷重でサ
ンプルに押圧することにより形成されたサンプル上の跡
の形状を測定し、その硬度を測定する方法である(一般
に対面角は136°である)。しかし、この手法で塗膜
の測定を行う場合、基板の固さの影響を受けやすくこの
方法は液晶表示素子を構成する塗膜評価方法としては不
適切である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は前記不
具合を解消し、基板の電気的なショートの問題を解消し
た液晶表示素子、特に上下基板が可とう性基板である液
晶表示素子を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上基板と下基
板との間に閉空間を形成し、該閉空間に少なくとも液晶
組成物と上下基板間の間隙を一定に保つためのスぺーサ
ーとを狭持してなる液晶素子において、基板上の閉空間
側に成膜されている塗膜の硬度がヌープ硬度の値として
15Hk以上であることを特徴とする液晶表示素子を提
供することにより、前記課題を解決することができた。
本発明の液晶表示素子においては、基板上の該閉空間側
に成膜されている膜の硬度をヌープ硬度で規定すること
により、液晶表示素子に形成されている塗膜の評価が適
切に行われ、かつその値を15Hk以上とすることで、
上下基板の電気的ショートを防ぐことが可能となる。前
記「膜の硬度」とは、例えば配向膜、絶縁膜のいずれ
か、または配向膜と絶縁膜の総合的な硬度を指す。
【0007】本発明で規定されているヌープ硬度は一般
にダイヤモンドからなる図2に示される形状の圧子を用
いて、これを一定荷重でサンプルに押圧することにより
形成されたサンプル上の跡の形状を測定し、その硬度を
測定する方法である。この形状の場合、サンプルに対し
ての僅かな食い込みの量の違いによる圧子の跡の形状変
化が評価しやすく、塗膜の評価に適している。従って、
塗膜の硬度評価をヌープ硬度で行うことにより、塗膜硬
度の僅かな違いを正確に評価することが可能である ここで、ヌープ硬度(Hk)は以下の式であらわされ
る。
【数1】Hk=14229×F/l 〔前式中、F:荷重(gf)、l:サンプル上の跡の対
角線の長さ(長手方向、μm)〕
【0008】本発明の液晶表示素子は、配向膜が前記ヌ
ープ硬度で規定される硬度の値を満たしていれば、絶縁
膜は実用上では必ずしも必要ではないが、絶縁膜が形成
されていれば一層絶縁効果が期待され、絶縁膜の硬度も
ヌープ硬度の値として好ましくは15Hk以上である。
本発明における絶縁膜とは、基板上の該閉空間側に成膜
している塗膜のうち、配向膜を除く絶縁材料すべてを指
す。絶縁膜が前記の硬度を満足していれば、配向膜の材
料選択の範囲が広がり、様々な用途に応じた液晶表示素
子の製造が可能なり、且電気的ショートも同時に防ぐこ
とが可能となる。
【0009】本発明の液晶表示素子において、上下基板
が可とう性部材の場合、ガラス基板と異なり、基板の変
形による塗膜の剥がれが起こる可能性、及び外力の影響
による電気的なショートの発生の可能性が大きい。ただ
し、前記の基板が液晶表示素子の上下基板が可とう性部
材の場合、塗膜の硬度の下限は大きくなり、上限も規定
され、この場合の塗膜の硬度は、ヌープ硬度の値として
20Hk〜140Hkである。塗膜の硬度を前記の範囲
とすることにより、可とう性部材を基板とした場合でも
基板の湾曲による塗膜の剥がれ、電気的ショートを防ぐ
ことが可能となる。
【0010】上下基板が可とう性部材の液晶表示素子の
場合も、配向膜が前記ヌープ硬度で規定される硬度の値
を満たしていれば、絶縁膜は実用上必ずしも必要ではな
いが、絶縁膜が形成されていれば一層絶縁効果が期待さ
れ、絶縁膜の硬度もヌープ硬度の値としては好ましくは
20Hk〜140Hkである。絶縁膜が前記の硬度を満
足していれば、この可とう性部材を基板とする液晶表示
素子の場合にも、配向膜の材料選択の範囲が広がり、様
々な用途に応じた液晶表示素子の製造が可能なり、且電
気的ショートも同時に防ぐことが可能となるだけではな
く、可とう性基板の湾曲による塗膜の剥がれ、電気的シ
ョートを防ぐことが可能となる。前記配向膜および絶縁
膜を構成する材料としては、液晶表示素子の配向膜およ
び絶縁膜として通常用いられる材料が用いられる。ま
た、配向膜および絶縁膜の膜形成方法も、液晶表示素子
の製造法で通常用いられる方法が用いられる。
【0011】以下、本発明の実施例を示す。
【0012】実施例1 ストライプ形状(幅5mm)の透明電極を有するガラス
基板をUV処理した後、スピンコートにて絶縁膜を形成
し、更にUV処理しその上にポリイミドを主成分とする
配向膜をスピンコートにて形成し、ラビングによる配向
処理を行なった。次に均一粒径のシリカビーズスペーサ
と、これに絶縁評価の目的として、均一粒径の導電性粒
子を混在させ、これを介し同様の処理を行なった別の基
板と先の基板を配向処理面が対向し、且ストライプ形状
の電極が互いに直行するように重ね合わせた後、基板間
の空隙に液晶を封入し、模擬的な液晶セルを作製した。
この導電性粒子を実際の製造ラインにおいて偶発的に取
り込まれた金属片とみなす。 ・シリカビーズ:平均粒径6.1μm ・導電性粒子:平均粒径6.5μm
【0013】・絶縁性評価 このセルの対向するそれぞれの基板の透明電極に電圧を
印加し、絶縁破壊電(急激に電流値の増加した電位)を
記録した。 配向膜のヌープ硬度:15Hk 絶縁膜のヌープ硬度:10Hk 印加電圧:60Hzの方形波を(0V→±80V)/
10secでスイープ 液晶セルへの荷重:30kgf/cm ・ヌープ硬度の測定方法 荷重1gf 稜角1=172.5°、稜角2=130°(図2参
照) 基板:ガラス板 荷重速度:5μm/sec. 荷重時間:15sec. 基板上に膜厚を変えて模擬的なセル作製の際用いた配向
膜、または絶縁膜を同様の方法で成膜し、上記模擬的な
液晶セルとは別にサンプルを作製し、硬度の測定を行っ
た。一般に、ヌープ硬度の測定の場合、膜厚に対してそ
の実測値のカーブは図3のようになるため、膜厚の依存
性がなくなった時点の膜厚における硬度をヌープ硬度と
した。以上の評価の結果を表1に示す。
【0014】実施例2 実施例1の絶縁膜のヌープ硬度を15Hk、配向膜のヌ
ープ硬度を10Hkとした以外は実施例1と同様に実験
を行った。結果を表1に示す。
【0015】実施例3 実施例2の絶縁膜のヌープ硬度を120Hkとした以外
は実施例2と同様に実験を行った。結果を表1に示す。
【0016】実施例4 透明電極を有する可とう性基板(ポリエーテルサルフォ
ン)をUV処理した後、スピンコートにて絶縁膜を形成
し、更にUV処理しその上にポリイミドを主成分とする
配向膜をスピンコートにて形成し、ラビングによる配向
処理を行なった。次に均一粒径のシリカビーズスペーサ
と、これに絶縁評価の目的として、均一粒径の導電性粒
子を混在させ、これを介し同様の処理を行なった別の基
板と先の基板を配向処理面が対向するように重ね合わせ
た後、基板間の空隙に液晶を封入し、模擬的な液晶セル
を作製した。この導電性粒子を実際の製造ラインにおい
て偶発的に取り込まれた金属片とみなす。 ・シリカビーズ:平均粒径6.1μm ・導電性粒子:平均粒径6.5μm
【0017】・絶縁性評価 このセルの対向するそれぞれの基板の透明電極に電圧を
印加し、電気的ショートの起こった電位(急激に電流値
の増加した荷重)を記録した。 (ヌープ硬度の測定は実施例1と同様) 配向膜のヌープ硬度:20Hk 絶縁膜のヌープ硬度:10Hk 印加電圧:60Hzの方形波を(0V→±80V)/
10secでスイープ 液晶セルへの荷重:30kgf/cm ・塗膜密着性評価 透明電極を有する可とう性基板をUV処理した後、スピ
ンコートにて絶縁膜を形成し、更にUV処理しその上に
ポリイミドを主成分とする配向膜をスピンコートにて形
成し、ラビングによる配向処理を行ない、これを塗膜密
着性試験サンプルとした。試験は、JIS K5400
に示される屈曲性試験を行った(心棒の直径:2m
m)。以上の評価の結果を表1に示す。
【0018】実施例5 実施例4の絶縁膜のヌープ硬度を20Hk、配向膜のヌ
ープ硬度を10Hkとした以外は実施例4と同様に実験
を行った。結果を表1に示す。
【0019】実施例6 実施例4の絶縁膜を用いなかった以外は実施例4と同様
に実験を行った。結果を表1に示す。
【0020】実施例7 実施例5の絶縁膜のヌープ硬度を120Hkとした以外
は実施例5と同様に実験を行った。結果を表1に示す。
【0021】比較例1 実施例1の配向膜のヌープ硬度を10Hkとした以外は
実施例1と同様に実験を行った。結果を表1に示す。
【0022】比較例2 実施例2の絶縁膜のヌープ硬度を10Hkとした以外は
実施例2と同様に実験を行った。結果を表1に示す。
【0023】比較例3 実施例4の配向膜の硬度を15Hkとした以外は実施例
4と同様に実験を行った。結果を表1に示す。
【0024】比較例4 実施例7の絶縁膜のヌープ硬度を150Hkとした以外
は実施例6と同様に実験を行った。結果を表1に示す。
【0025】
【表1】 塗膜密着性評価: ○=塗膜の割れ、又は剥がれなし、×=塗膜の割れ又は
剥がれあり 前表1において、実施例1〜3、比較例1〜2の密着性
評価の「−」の記載は、基板がガラス基板のため、密着
性評価(屈曲性試験)を行わなかったことを示す。
【0026】
【効果】1.請求項1 上下基板の電気的ショートを防ぐことが可能な液晶表示
素子が得られた。 2.請求項2 可とう性部材を基板とした場合でも基板の湾曲による塗
膜の剥がれ、電気的ショートを防ぐことが可能な液晶表
示素子が得られた。 3.請求項3 配向膜の材料選択の範囲が広がり、種々な用途に応じて
適当な素子構成の選択、および上下基板の電気的ショー
トを防ぐことが可能で、かつ、可とう性部材を基板とし
た場合でも基板の湾曲による剥がれのない液晶表示素子
が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】ビッカース硬度計の圧子の形状を説明した図で
ある。
【図2】ヌープ硬度の測定に用いられるダイヤモンドか
らなる圧子の形状を説明した図である。
【図3】ヌープ硬度実測値と膜厚の関係を示す図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 義宣 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 2H090 HA03 HB08Y HC05 HC20 HD05 HD17 JA07 JB03 JC07 JD13 LA02 MB01 5C094 AA21 AA23 AA36 BA43 CA19 DA06 DA15 DB01 EA04 EA05 EB02 EC03 ED20 FB01 GB10 JA20

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上基板と下基板との間に閉空間を形成
    し、該閉空間に少なくとも液晶組成物と上下基板間の間
    隙を一定に保つためのスぺーサーとを狭持してなる液晶
    素子において、基板上の閉空間側に成膜されている塗膜
    の硬度がヌープ硬度の値として15Hk以上であること
    を特徴とする液晶表示素子。
  2. 【請求項2】上基板と下基板との間に閉空間を形成し、
    該閉空間に少なくとも液晶組成物と上下基板間の間隙を
    一定に保つためのスぺーサーとを狭持してなる液晶素子
    において、上下基板が可とう性部材であり、且つ基板上
    の閉空間側に成膜されている膜の硬度がヌープ硬度の値
    として20〜140Hk以下である液晶表示素子。
  3. 【請求項3】 基板上の該閉空間側に成膜されている膜
    が、配向膜または配向膜と絶縁膜である請求項1〜2の
    いずれかに記載の液晶表示素子。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6065143B1 (ja) * 2016-04-25 2017-01-25 大日本印刷株式会社 調光フィルム、合わせガラス及び調光フィルムの製造方法
JP6065142B1 (ja) * 2016-04-21 2017-01-25 大日本印刷株式会社 調光フィルム、合わせガラス及び調光フィルムの製造方法
WO2017183692A1 (ja) * 2016-04-21 2017-10-26 大日本印刷株式会社 調光フィルム、合わせガラス及び調光フィルムの製造方法

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US10732464B2 (en) 2016-04-21 2020-08-04 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Light control film, laminated glass and method for producing light control film
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