JP3108572B2

JP3108572B2 - プラスチック基板液晶表示パネルとその製造法

Info

Publication number: JP3108572B2
Application number: JP05288507A
Authority: JP
Inventors: 義夫岩井; 浩明水野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-11-17
Filing date: 1993-11-17
Publication date: 2000-11-13
Anticipated expiration: 2015-11-13
Also published as: JPH07140451A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶の電気光学特性を
利用したプラスチック基板液晶表示パネルに関し、特に
曲面表示を可能とするプラスチック基板液晶表示パネル
とその製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯用情報機器の普及に伴い、液
晶表示パネルの軽量・薄型・非破壊性が求められてい
る。これらの要求を満たすものとして、ガラス基板に代
わりプラスチック基板を用いた液晶表示パネルの開発と
実用化が盛んに行われている。プラスチック基板ではガ
ラス基板に比べて比重が約１／２に、厚みが約１／５程
度となり、かなりの軽量化と薄型化を図れる特徴を有す
る。また他の特徴として、プラスチック基板は可撓性を
有するので、割れないまたは曲面状の表示が可能になる
という特徴も有している。

【０００３】このように、プラスチック基板ではガラス
基板にない良い特徴を有するものの、他方、ガラス基板
にはない欠点を有する。一般にプラスチックはガラスと
比較して、熱膨張係数が１桁以上大きく、寸法変化しや
すいという欠点がある。このため、液晶表示パネルを製
造する上で低温材料・低温プロセスが要求され、プラス
チック基板はできるだけガラス転移温度が高く、特性変
化の少ない素材が要求される。基板の素材としてはポリ
エーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡ
Ｒ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の耐熱性が高く、し
かも光学的異方性の少ない材料が用いられるのが一般的
である。しかし、一般にプラスチックは酸素透過率、水
分透過率が高く、また対薬品性が悪く、酸，アルカリ，
有機溶剤に侵されやすいため、そのままの状態では液晶
表示パネルの基板として用いることができない。そのた
めに、酸素、水の侵入の防止、あるいは耐薬品性の向上
のために、プラスチック上にバリヤ層を設ける必要があ
る。例えばＰＥＳ上にガスバリアとしてポリ塩化ビニリ
デンを形成した多層基板（特開昭６０−２６００１
９）、ＰＣ上にガスバリア層としてエチレン・ビニルア
ルコール共重合フィルムを積層し、液晶と接する面にア
ンダーコート材としてフェノキシ樹脂を積層したプラス
チック基板（特開昭５９−１９８４２９）など多数考案
されている。

【０００４】さて、このようなプラスチック基板液晶表
示パネルを用いて曲面表示を行う場合、プラスチック基
板を湾曲させる必要がある。プラスチック基板は外力に
対して、弾性変形領域では復元性を有するので、曲面表
示させるために何等かの方法で外力を加え続ける必要が
ある。例えば、曲面表示させる方法として、プラスチッ
ク基板液晶表示パネルを円曲面を有する支持体に接着固
定する方法（特開昭５７−１６８２８５）、２枚のプラ
スチック基板を曲面状の型枠に挟み込んで、２枚の基板
を貼合わせる方法（特開昭５７−１８８０１５）、周速
度の異なるローラー間にプラスチック基板液晶表示パネ
ルを挟み、片側の偏光板を強制的にたわませる方法（特
開昭６２−０２１１２４）、特定の形状を持つ曲面台上
でプラスチック基板液晶パネルを湾曲させ、偏光板を貼
付ける方法（特開平０２−１０１４２６）などが考案さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来考案さ
れている方法では、表示面を湾曲させるために常に弾性
変形応力が液晶表示パネルに加えられている。このため
に周辺の支持体により曲面形状を保持している構成で
は、異方導電性樹脂により熱圧着されている液晶表示パ
ネルと駆動回路との接続部分が経時変化とともに剥離す
る、あるいは偏光板により曲面形状を保持している構成
では、強制的に歪ませた偏光板が液晶表示パネルの基板
面より剥離する、あるいは２枚の基板を貼合わせるシー
ル部分が剥離する等の問題が発生し、液晶表示パネルの
信頼性を大きく低下させるという課題がある。

【０００６】本発明は、このような従来のプラスチック
基板液晶表示パネルの製造法の課題を考慮し、外力を加
え続けることなく曲面形状の保持が可能であるプラスチ
ック基板液晶表示パネルおよびその製造方法を提供する
ことを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み、本発明
の液晶表示パネルは２つの解決手段を提供する。（手段１）一対のプラスッチック基板間に液晶を挟持し
てなるプラスチック液晶表示パネルにおいて、前記プラ
スチック基板がガラス転移温度以下では高剛性状態とな
り、ガラス転移温度以上ではゴム弾性状態となるポリマ
ーから構成され、前記プラスチック基板がガラス転移温
度以上の温度領域で外力によってなされた変形が、ガラ
ス転移温度以下の温度領域では保持され、かつガラス転
移温度以上の温度領域への再加熱により変形前の状態に
復元する形状記憶機能を有するものである。（手段２）一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶表示
パネルにおいて、前記基板がガラス転移温度以下では高
剛性状態となり、ガラス転移温度以上ではゴム弾性状態
となり、ゴム弾性状態では初期の形状に復元する機能有
するポリマーから構成され、前記基板が前記ポリマーの
ガラス転移温度以上の温度領域で、外力を受けない状態
では湾曲状態を呈するものである。

【０００８】

【作用】

（作用１）上記手段１の構成によれば、基板は形状記憶
機能を有するポリマーより構成されるので、基板を構成
するポリマーのガラス転移温度以上で液晶表示パネルに
外部応力を加えて表示面が曲面形状になるように湾曲さ
せ、外部応力を加えた状態でポリマーのガラス転移温度
以下に冷却することにより液晶表示パネルの湾曲状態が
保持され、外部応力をなくした状態でも曲面形状が可能
になる。（作用２）上記手段２の構成によれば、基板は形状回復
機能を有するポリマーから形成されるので、基板の初期
の形状を湾曲させておくと、ポリマーのガラス転移温度
以上に加熱することにより基板を構成するポリマーの形
状回復機能により初期の湾曲形状に戻り、この状態で冷
却することにより外部応力をなくした状態で曲面形状が
可能になる。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。（実施例１）図１は本発明の液晶表示パネルの一実施例
を示す略示断面図である。１は上側プラスチック基板、
２はセグメント電極、３は下側プラスチック基板、４は
コモン電極、５はポリイミド薄膜、６は液晶層，７はス
ペーサー，８はシール材，９は偏光板である。上側基板
１，下側基板３はそれぞれ形状記憶機能を持つポリウレ
タン系ポリマー（例えばダイアリィ：三菱重工業株式会
社製）から形成された厚さ０．２mm〜０．５mmのプラス
チックフィルムにガスバリア層とアンダーコート層を積
層したプラスチック基板である。このポリウレタン系ポ
リマーは、分子構造としては部分結晶化されており、ガ
ラス転移温度（以下Ｔｇと呼ぶ）以下ではプラスチック
状態、Ｔｇ以上では構成分子のミクロブラウン運動によ
りゴム弾性状態となる。このゴム弾性状態で外力を加え
ると容易に変形する。変形した状態でＴｇ以下の温度領
域に冷却すると分子のミクロブラウン運動が凍結され、
変形した状態が保持・記憶されることになる。再度のＴ
ｇ以上の加熱によりミクロブラウン運動が開始され、元
の形に復元される機能を有する。本実施例で用いたポリ
ウレタン系ポリマーのＴｇは１００℃前後である。

【００１０】さてこのような形状記憶機能を有するポリ
マーからなる２枚の平板状のプラスチック基板上にシー
ト抵抗値が３０Ω／□である酸化インジュウム・錫（Ｉ
ＴＯ）を形成した後、フォトリソグラフィ法によりパタ
ーン化し、上側プラスチック基板１上に６４本のストラ
イプ状のセグメント電極２を得る。同様の手法を用いて
下側プラスチック基板３上に６４本のコモン電極４を形
成する。セグメント電極２とコモン電極４はそれぞれ直
交するように配置される。この様なプラスチック基板
１、３上にはおのおの厚さが８００Åであるポリイミド
薄膜５が印刷法により形成されている。ポリイミド薄膜
として例えばＲＮ−７７９（日産化学工業株式会社製）
等の比較的低温硬化可能な材料が望ましい。ポリイミド
薄膜は液晶分子をプラスチック基板面に水平または数度
のプレチルト角をもって配向させる作用を持っている。
これらのポリイミド薄膜５に配向性を付与するために、
レーヨン布によるラビング処理を行う。ラビング処理は
それぞれのプラスチック基板上に形成されたストライプ
状電極の長手方向に平行になるように行われる。

【００１１】次に下側プラスチック基板３上またはポリ
イミド薄膜５上にプラスチックからなる球状のスペーサ
８（例えばミクロパール：積水ファイン（株））を均一
に分散させる。スペーサの球径は５μｍである。上側プ
ラスチック基板１の周辺部に紫外線硬化型のシール材９
を液晶注入口を設けて印刷形成し、セグメント電極２と
コモン電極４が直交するように上下のプラスチック基板
１、３を貼合わし、特定の波長を有する紫外線を照射し
てシール材９を完全硬化させる。

【００１２】次に屈折率異方性が０．０９２であるネマ
チック液晶（例えばＬＩＸＯＮ−６６０９：例えばチッ
ソ石油化学株式会社）に右捻れのカイラル物質（例えば
Ｒ−１０１１：メルクジャパン株式会社製）を添加し、
セルギャップｄに対してその自発捻れピッチｐの値がｄ
／ｐ＝０．０６となるように濃度調整される。プラスチ
ック基板１、３間に真空注入法により注入し、カイラル
ネマチック液晶６が完全に充填された後、徐冷して、液
晶注入口を封止樹脂により封口して、液晶表示パネルを
作製する。

【００１３】図２に液晶表示パネルを曲面表示させる方
法を示す。上述の方法により作製した液晶表示パネル２
０をポリウレタン系ポリマーのＴｇ以上の温度（例えば
１２０℃）に加熱し、それを曲面台２１上に配置し、両
端より外力を加えて表示面が曲面になるように湾曲させ
る。この時ポリウレタン系ポリマーの分子はミクロブラ
ウン運動によりゴム弾性状態となり、外力に対して容易
に変形する。次にこの状態のままＴｇ以下の温度に冷却
することにより、分子のミクロブラウン運動は凍結され
てプラスチック状態となり、湾曲した状態が保持させ
る。この状態で外力を取り去っても液晶表示パネルは湾
曲状態を保持しており、形状が固定される。

【００１４】その後、上下のプラスチック基板表面に偏
光板をその吸収軸が直交するように貼付けることにより
曲面表示のツイストネマッチック（ＴＮ）型プラスチッ
ク基板液晶表示パネルを作製することができる。また曲
面台２１の形状を変えることにより、任意の曲率を持っ
た曲面形状にすることも可能である。

【００１５】このようにして曲面形状を付与した液晶表
示パネルは外部応力を加え続ける必要がなく、従来考案
されていた方法で発生する剥離の問題を解決でき、信頼
性が大き向上することが確認された。

【００１６】次に本発明の他の実施例について説明す
る。（実施例２）図３は本発明の実施例２における積層基板
の構成図の断面形状図である。２２は部分結晶化された
ポリウレタン系ポリマーより形成されたベースフィル
ム、２３はポリ塩化ビニリデンよりなるガスバリア層，
２４はフェノキシ樹脂よりなるアンダーコート層、２５
はＩＴＯ層である。部分結晶化されたポリウレタン系ポ
リマーのＴｇは１２０℃程度であり、Ｔｇ以上の温度領
域では分子のミクロブラウン運動と部分結晶化により分
子鎖が初期状態に回復する形状回復機能を有している。
ベースフィルム２２は、その初期形状が湾曲するように
成形されており、外力を加えない状態ではＴｇ以下の温
度でも湾曲形状を呈する。

【００１７】さて、湾曲形状の積層基板のままで液晶表
示パネルを作製するのは容易なことではない。そこで上
記湾曲した積層基板にそのＴｇ以上の温度領域で、湾曲
形状が平板形状になるように外力を加える。Ｔｇ以上の
温度領域ではベースフィルム２２はその分子のミクロブ
ラウン運動によりゴム弾性領域となるので外力により容
易に変形する。外力を加えながらＴｇ以下の温度に冷却
すると変形状態が固定され、積層基板は平板形状とな
る。平板状態の積層基板に低温硬化可能な配向膜（例え
ばＨＩＭＡＬＨＬ−１２００：日立化成工業株式会社
製）を形成する。配向膜の膜厚は約７００Å程度であ
り、１００℃で３０分程度で硬化ができる。次に粒径が
５μｍのスペーサ（例えばエポスター：触媒化成工業株
式会社製）を介して、ポリウレタン系のシール樹脂によ
り２枚の積層基板を張り合わせて、セルを作製する。

【００１８】さて屈折率異方性が０．０９２程度で、正
の誘電異方性を有するネマチック液晶（例えばＬＩＸ０
Ｎ−６６０４：チッソ石油化学工業株式会社製）に実施
例１と同様のカイラル剤をｄ／ｐ＝０．２５になるよう
に添加して作製したカイラルネマチック液晶をそのネマ
チック相−等方相転移温度（ＮＩ点）以上の温度でセル
に充填して、液晶注入口を封口樹脂により封口する。平
板状態に変形された積層基板は上記過程により熱履歴を
受けるが、ベースフィルムのＴｇ以上の温度を受けるこ
とはないので、パネル作製中に形状が変化することはな
く、従来のガラス基板と同様に容易にパネルを作製する
ことができる。

【００１９】さてこのように作製した液晶表示パネルを
ベースフィルムのＴｇ以上の温度（例えば１３０℃）に
再加熱することによりその形状回復効果により初期の湾
曲形状に回復し、その結果液晶表示パネルは表示面が曲
面形状を有するようになる。その後液晶表示パネルの表
裏にそれぞれ偏光板をその吸収軸が直交するように張り
付ける。上記方法により実施例１と同様、液晶表示パネ
ルに外部応力を加え続ける必要がなく、信頼性を大きく
向上させることが確認された。

【００２０】本実施例では配向膜にラビング処理を施さ
ずにカイラルネマチック液晶を注入しているので、液晶
分子のダイレクター方向の異なる領域（ドメイン）が発
生し、このドメインにより視野角が拡大する効果も合わ
せ持つ。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明により、基板が形状記憶機能または形状回復機能
を有するポリマーから構成されるので、ポリマーのＴｇ
点以上の加熱と冷却により曲面形状の記憶または曲面形
状への回復が可能となり、これにより外力を加え続ける
ことなく曲面形状の保持が可能になり、プラスチック基
板液晶表示パネルの信頼性の向上に非常に大きな効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のプラスチック基板液晶表示
パネルの断面図である。

【図２】本発明の実施例１におけるプラスチック基板液
晶表示パネルの製造法の１例を示した断面図である。

【図３】本発明の実施例２におけるプラスチック基板液
晶表示パネルの積層基板の断面図である。

【符号の説明】

１上側プラスチック基板２セグメント電極３下側プラスチック基板４コモン電極５ポリイミド薄膜６カイラルネマチック液晶層７スペーサ８シール材９偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1333 500

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に液晶を挟持してなるプラ
スチック基板液晶表示パネルにおいて、前記基板が、ガ
ラス転移温度以下では高剛性状態となり、ガラス転移温
度以上ではゴム弾性状態となるポリマーから構成され、
前記基板が、前記ポリマーのガラス転移温度以上の温度
領域で外力によってなされた変形が、ガラス転移温度以
下の温度領域では保持され、かつガラス転移温度以上の
温度領域への再加熱により変形前の状態に復元する形状
記憶機能を有することを特徴とするプラスチック基板液
晶表示パネル。
【請求項２】一対の基板間に液晶を挟持してなるプラ
スチック基板液晶表示パネルにおいて、前記基板が、ガ
ラス転移温度以下では高剛性状態となり、ガラス転移温
度以上ではゴム弾性状態となり、ゴム弾性状態では初期
の形状に復元する機能を有するポリマーから構成され、
前記基板が、前記ポリマーのガラス転移温度以上の温度
領域で、外力を受けない状態では湾曲状態を呈すること
を特徴とするプラスチック基板液晶表示パネル。
【請求項３】ポリマーがウレタン基を有することを特
徴とする請求項１、又は２記載のプラスチック基板液晶
表示パネル。
【請求項４】一対の基板間に液晶を挟持してなるプラ
スチック基板液晶表示パネルの製造法において、前記基
板が、ガラス転移温度以下では高剛性状態、ガラス転移
温度以上ではゴム弾性状態を呈し、ゴム弾性状態では初
期の形状に復元する機能を有するポリマーから形成さ
れ、前記基板の初期形状は湾曲しており、前記ポリマー
のガラス転移温度以上の温度領域で前記基板に外力を加
えて平板形状とし、冷却して前記平板形状を固定した状
態で液晶表示パネルを作製した後、前記ポリマーのガラ
ス転移温度以上に再加熱することにより曲面表示を実現
することを特徴とするプラスチック基板液晶表示パネル
の製造法。
【請求項５】ポリマーがウレタン基を有することを特
徴とする請求項４記載のプラスチック基板液晶表示パネ
ルの製造法。