JP3443396B2 - Liquid crystal element - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶層を介在する
一対のプラスチック基板に少なくとも１層から成る無機
ガスバリア膜を形成した液晶素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子の薄型軽量化を図り、基板
の加工性を向上するためにガラスのかわりにプラスチッ
ク素材を用いて液晶表示素子の基板を形成することが試
みられている。しかし、プラスチック基板はガラス基板
に比べてガス透過率が高く、このために外部から透過し
てきたガスが液晶層中で気泡となり、液晶表示素子の表
示不良が生じる。
【０００３】このため、特開平３−１３８６１７に開示
されるように、液晶表示素子のプラスチック基板表面に
透光性を有するＳｉ，Ｔｉなどの金属酸化物あるいは金
属窒化物のガスバリア膜をスパッタ法などによって形成
し、プラスチック基板のガス透過性を抑制する構造が提
案されている。
【０００４】図３は、従来の液晶表示素子１０の構成を
示す断面図である。液晶表示素子１０は、一対の基板１
１ａ，１１ｂ間に液晶層７が封入され、シール材６によ
って封止されて形成される。前記一対の基板１１ａ，１
１ｂは、プラスチック基板１ａ，１ｂの両面にハードコ
ート膜２ａ，２ｂと、これに積層してＳｉ，Ｔｉなどの
アモルファス金属酸化物あるいは金属窒化物から成るガ
スバリア膜３ａ，３ｂが形成され、さらに対向する面上
にＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透光性を有する
電極４ａ，４ｂおよび配向膜５ａ，５ｂが形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のような順序でプ
ラスチック基板１ａ，１ｂに膜処理を行い、ガスバリア
膜３ａ，３ｂとしてたとえばＳｉＯ2を選んだ場合、Ｓ
ｉＯ2膜３ａ，３ｂとそれに積層されるＩＴＯ膜４ａ，
４ｂとは共にスパッタ法によって同一装置内で連続的に
形成することが可能である。したがって、従来製造コス
トを低く抑えるために、図３に示すようなプラスチック
基板１ａ，１ｂへの膜処理が行われている。
【０００６】しかし、前述のＩＴＯ膜４ａ，４ｂの膜厚
は７００〜２０００Åであり、ＳｉＯ2膜３ａ，３ｂの
膜厚は６００〜１０００Åであって、それぞれ非常に薄
いため微小な異物によって傷を生じることがある。この
ため、微小な異物が液晶表示素子を製造する工程で液晶
層７などの中に混入した場合には、ＩＴＯ膜４ａ，４ｂ
が形成されない部分のガスバリア膜３ａ，３ｂは直接前
記異物と接することになり、これによって貼り合わされ
た基板をプレスするなどの工程でガスバリア膜３ａ，３
ｂにクラックを生じてしまう。その結果、プラスチック
基板１ａ，１ｂを透過したガスがクラックから液晶層７
中に浸入し、液晶表示素子１０の液晶層７に気泡を生
じ、光学装置としての信頼性に劣るという問題がある。
【０００７】本発明の目的は、前記問題点を解消し、光
学装置としての信頼性の高い液晶素子を提供することで
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、無機ガスバリ
ア膜、ハードコート層及び電極パターンが形成された一
対のプラスチック基板間に液晶層を介在して形成される
液晶素子において、前記プラスチック基板の前記電極パ
ターンが形成された面とは反対側の面に無機ガスバリア
膜が形成され、前記無機ガスバリア膜がＳｉＯｘから成
り、前記無機ガスバリア膜を保護するシロキサン系をベ
ースにＳｉ粒子を混入したハードコート層が形成される
ことを特徴とする液晶素子である。
【０００９】本発明に従えば、液晶素子は、液晶層を介
在して液晶素子を形成する一対のプラスチック基板の電
極パターンが形成された面とは反対側の面に、当該プラ
スチック基板のガス透過を防止するための無機ガスバリ
ア膜が設けられる。さらに、これに積層して無機ガスバ
リア膜を保護するためのハードコート層が設けられる。
これによって、前記ハードコート層によってその下層に
形成された無機ガスバリア膜が保護され、液晶素子の製
造工程で外気中の微細な異物によって無機ガスバリア膜
に傷が生じることを防止することができる。
【００１０】したがって、無機ガスバリア膜のガス透過
防止の信頼性を向上することができ、液晶素子の光学装
置としての信頼性を向上することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の参考例である液晶
表示素子２０の構成を示す断面図であり、図２は本発明
の一実施例である液晶表示素子２０ａの構成を示す断面
図である。
【００１２】図１に示すように液晶表示素子２０は、膜
処理が施された一対のプラスチック基板２９ａ，２９ｂ
間に液晶層２７が注入され、シール材２６によって封止
されて形成される。前記基板２９ａは、３００ｍｍ×３
２４ｍｍ、厚さ０．４ｍｍのアクリル系プラスチック基
板２１ａの一方表面上にスパッタ法によってＳｉＯｘ膜
から成る無機ガスバリア膜２３ａが膜厚約６００Åに形
成される。その後、前記基板２１ａはディップ法によっ
てシロキサン系をベースにＳｉ粒子を混入したハードコ
ート剤を塗布され、焼結によって膜厚１．５〜２ｎｍの
ハードコート膜２２ａがプラスチック基板２１ａの両面
に形成される。前記ハードコート膜２２ａは、下地とな
る無機ガスバリア膜２３ａおよびプラスチック基板２１
ａを保護し、さらにハードコート膜２２ａ上にスパッタ
法によって形成されるＩＴＯ膜２４ａの密着性を向上す
る。
【００１３】さらに、前記プラスチック基板２１ａの無
機ガスバリア膜２３ａが形成されている側のハードコー
ト膜２２ａに積層してＩＴＯ膜２４ａがスパッタ法によ
って形成される。前記ＩＴＯ膜２４ａは、エッチングな
どの既知の方法を用いて電極パターンが形成される。さ
らに、これに積層して配向膜２５ａが形成された後、前
記配向膜２５ａにはラビングなどの配向処理が施され
る。
【００１４】本発明の一実施例である図２に示す液晶表
示素子２０ａの基板２９ａは、プラスチック基板２１ａ
の両面にＳｉＯｘから成る無機ガスバリア膜２３ａが形
成されている。基板２９ｂも基板２９ａと同様である。
【００１５】前述のようにして形成された液晶表示素子
２０，２０ａは、ＳｉＯｘから成る無機ガスバリア膜２
３ａ，２３ｂがプラスチック基板２１ａ，２１ｂの片面
に形成されたもの、および両面に形成されたものの両方
について加速試験が行われた。前記加速試験において、
前記液晶表示素子２０，２０ａはそれぞれ温度４０℃湿
度９５％、温度６０℃湿度９５％および温度７０℃湿度
９５％の環境下に通電状態および通電しない状態で保存
される。前述のいずれの場合にも、１０００時間まで液
晶表示素子２０，２０ａには液晶層２７内に気泡の発生
が見られなかった。さらに、温度５０℃、気圧５ｋｇｆ
／ｃｍ2空気中で１２時間保存した場合も、液晶層２７
内に気泡の発生が見られなかった。
【００１６】以上のように本実施例によれば、液晶表示
素子２０ａは、一対のプラスチック基板２１ａ，２１ｂ
にＳｉＯｘから成る無機ガスバリア膜２３ａ，２３ｂが
形成され、さらに前記無機ガスバリア膜２３ａ，２３ｂ
に積層してハードコート膜２２ａ，２２ｂが基板２１
ａ，２１ｂの両面に形成される。これによって、プラス
チック基板２１ａ，２１ｂ上に形成された無機ガスバリ
ア膜２３ａ，２３ｂがハードコート膜２２ａ，２２ｂに
よって被覆されるので、製造工程で外気中の微小な異物
に接することによって無機ガスバリア膜２３ａ，２３ｂ
に傷を生じることを防止することができる。したがっ
て、この結果、無機ガスバリア膜２３ａ，２３ｂのガス
透過防止の信頼性を向上することができ、液晶表示素子
２０ａの表示信頼性を向上することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、液晶素子
は、液晶層を介在する一対のプラスチック基板の電極パ
ターンが形成された面とは反対側の面に、無機ガスバリ
ア膜に積層してハードコート層が形成されるので、液晶
素子の製造工程で無機ガスバリア膜に微小な傷が生じる
ことを防止することができる。これによって、無機ガス
バリア膜のガス透過防止の信頼性を向上することがで
き、液晶素子の光学装置としての信頼性を向上すること
ができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal device having at least one inorganic gas barrier film formed on a pair of plastic substrates having a liquid crystal layer interposed therebetween. 2. Description of the Related Art In order to reduce the thickness and weight of a liquid crystal display device and improve the processability of the substrate, it has been attempted to form a substrate of the liquid crystal display device using a plastic material instead of glass. . However, the gas permeability of the plastic substrate is higher than that of the glass substrate, so that the gas transmitted from the outside becomes bubbles in the liquid crystal layer, resulting in display failure of the liquid crystal display element. Therefore, as disclosed in JP-A-3-138617, a gas barrier film of a metal oxide or metal nitride such as Si or Ti having a light transmitting property is formed on a plastic substrate surface of a liquid crystal display element by a sputtering method or the like. Has been proposed to suppress the gas permeability of a plastic substrate. FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a conventional liquid crystal display device 10. As shown in FIG. The liquid crystal display element 10 includes a pair of substrates 1
A liquid crystal layer 7 is sealed between 1a and 11b and sealed by a sealing material 6 to be formed. The pair of substrates 11a, 1
1b, hard coat films 2a and 2b are formed on both surfaces of plastic substrates 1a and 1b, and gas barrier films 3a and 3b made of an amorphous metal oxide or metal nitride such as Si or Ti are formed on the hard coat films 2a and 2b. Transparent electrodes 4a and 4b such as ITO (indium tin oxide) and alignment films 5a and 5b are formed on the surfaces to be formed. [0005] When the plastic substrates 1a and 1b are subjected to film processing in the above-described order and, for example, SiO 2 is selected as the gas barrier films 3a and 3b, S
The SiO 2 films 3a, 3b and the ITO films 4a,
4b can be formed continuously in the same apparatus by a sputtering method. Therefore, in order to keep the manufacturing cost low, film processing is conventionally performed on the plastic substrates 1a and 1b as shown in FIG. However, the thickness of the above-mentioned ITO films 4a and 4b is 700 to 2000 、, and the thickness of the SiO 2 films 3 a and 3 b is 600 to 1000 、. May occur. Therefore, when minute foreign matter enters the liquid crystal layer 7 or the like in the process of manufacturing the liquid crystal display element, the ITO films 4a, 4b
The gas barrier films 3a and 3b in the portions where no gas is formed come into direct contact with the foreign matter, and the gas barrier films 3a and 3b are pressed by a process such as pressing the bonded substrate.
b will cause cracks. As a result, the gas that has passed through the plastic substrates 1a and 1b is cracked by the liquid crystal layer 7
There is a problem in that the liquid crystal layer penetrates into the liquid crystal layer to generate air bubbles in the liquid crystal layer 7 of the liquid crystal display element 10, resulting in poor reliability as an optical device. An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a highly reliable liquid crystal element as an optical device. The present invention provides a liquid crystal device having a liquid crystal layer interposed between a pair of plastic substrates on which an inorganic gas barrier film , a hard coat layer and an electrode pattern are formed. the said electrode pattern is formed surface of the plastic substrate free machine gas barrier film is formed on the opposite side, the inorganic gas barrier layer consists of SiOx, the Si particles based on siloxane to protect the inorganic gas barrier layer A liquid crystal element in which a mixed hard coat layer is formed. According to the present invention, the liquid crystal element is provided on the pair of plastic substrates forming the liquid crystal element with the liquid crystal layer interposed therebetween on the surface opposite to the surface on which the electrode pattern is formed. Is provided with an inorganic gas barrier film for preventing the occurrence of the gas. Further, a hard coat layer for protecting the inorganic gas barrier film is provided thereon.
Thus, the inorganic gas barrier film formed thereunder is protected by the hard coat layer, and it is possible to prevent the inorganic gas barrier film from being damaged by fine foreign matter in the outside air in the process of manufacturing the liquid crystal element. Therefore, the reliability of the inorganic gas barrier film in preventing gas permeation can be improved, and the reliability of the liquid crystal element as an optical device can be improved. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a liquid crystal display device 20 according to a reference example of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the structure of a liquid crystal display device 20a according to an embodiment of the present invention. FIG. As shown in FIG. 1, the liquid crystal display element 20 comprises a pair of plastic substrates 29a and 29b which have been subjected to film processing.
A liquid crystal layer 27 is injected between them, and is sealed by a sealing material 26 to be formed. The substrate 29a is 300 mm × 3
On one surface of an acrylic plastic substrate 21a having a thickness of 24 mm and a thickness of 0.4 mm, an inorganic gas barrier film 23a made of a SiOx film is formed to a thickness of about 600 ° by a sputtering method. Thereafter, the substrate 21a is coated with a hard coat agent containing Si particles based on a siloxane-based material by dipping, and hard coat films 22a having a thickness of 1.5 to 2 nm are formed on both surfaces of the plastic substrate 21a by sintering. You. The hard coat film 22a includes an inorganic gas barrier film 23a serving as a base and a plastic substrate 21.
a and the adhesion of the ITO film 24a formed by the sputtering method on the hard coat film 22a is improved. Further, an ITO film 24a is formed by sputtering on the hard coat film 22a of the plastic substrate 21a on the side where the inorganic gas barrier film 23a is formed. An electrode pattern is formed on the ITO film 24a using a known method such as etching. Further, after an alignment film 25a is formed by laminating it, the alignment film 25a is subjected to an alignment treatment such as rubbing. The substrate 29a of the liquid crystal display element 20a shown in FIG. 2, which is one embodiment of the present invention, is a plastic substrate 21a.
An inorganic gas barrier film 23a made of SiOx is formed on both surfaces of the substrate. The substrate 29b is similar to the substrate 29a. The liquid crystal display elements 20 and 20a formed as described above are made of an inorganic gas barrier film 2 made of SiOx.
Accelerated tests were performed on both the substrates 3a and 23b formed on one side and the substrates formed on both sides of the plastic substrates 21a and 21b. In the accelerated test,
The liquid crystal display devices 20 and 20a are stored in an energized state and a non-energized state in an environment of a temperature of 40 ° C. and a humidity of 95%, a temperature of 60 ° C. and a humidity of 95%, and a temperature of 70 ° C. and a humidity of 95%, respectively. In any of the above cases, no bubbles were generated in the liquid crystal layer 27 in the liquid crystal display elements 20 and 20a until 1000 hours. Further, the temperature is 50 ° C. and the pressure is 5 kgf.
/ Cm 2 for 12 hours, the liquid crystal layer 27
No air bubbles were found inside. As described above, according to the present embodiment, the liquid crystal display element 20a includes a pair of plastic substrates 21a and 21b.
Are formed with inorganic gas barrier films 23a and 23b made of SiOx.
And the hard coat films 22a and 22b are
a, 21b are formed on both surfaces. As a result, the inorganic gas barrier films 23a and 23b formed on the plastic substrates 21a and 21b are covered with the hard coat films 22a and 22b. 23b
Can be prevented from being damaged. Therefore, as a result, the reliability of the inorganic gas barrier films 23a and 23b for preventing gas permeation can be improved, and the display reliability of the liquid crystal display element 20a can be improved. As described above, according to the present invention, the liquid crystal device has an inorganic gas barrier film on a surface of a pair of plastic substrates having a liquid crystal layer interposed therebetween, opposite to the surface on which the electrode pattern is formed. To form a hard coat layer, it is possible to prevent the inorganic gas barrier film from being finely scratched in the liquid crystal element manufacturing process. As a result, the reliability of preventing gas permeation of the inorganic gas barrier film can be improved, and the reliability of the liquid crystal element as an optical device can be improved.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例である液晶表示素子２０の構成
を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例である液晶表示素子２０ａの
構成を示す断面図である。
【図３】従来の液晶表示素子１０の構成を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
２０，２０ａ 液晶表示素子
２１ａ，２１ｂ プラスチック基板
２２ａ，２２ｂ ハードコート膜
２３ａ，２３ｂ 無機ガスバリア膜
２４ａ，２４ｂ ＩＴＯ膜（透明電極）
２５ａ，２５ｂ 配向膜
２６ａ，２６ｂ シール材
２７ａ，２７ｂ 液晶層
２９ａ，２９ｂ 基板BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display element 20 which is a reference example of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display element 20a according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional liquid crystal display element 10. DESCRIPTION OF SYMBOLS 20, 20a Liquid crystal display elements 21a, 21b Plastic substrates 22a, 22b Hard coat films 23a, 23b Inorganic gas barrier films 24a, 24b ITO films (transparent electrodes) 25a, 25b Alignment films 26a, 26b Seal materials 27a, 27b Liquid crystal layer 29a, 29b Substrate
フロントページの続き (72)発明者 御園 健司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−69027（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−208925（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−86252（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−18925（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/333 500 Continuation of front page (72) Inventor Kenji Misono 22-22, Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (56) References JP-A-61-69027 (JP, A) JP-A-4-208925 (JP) JP-A-61-86252 (JP, A) JP-A-61-18925 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/333 500
Claims (1)
電極パターンが形成された一対のプラスチック基板間に
液晶層を介在して形成される液晶素子において、 前記プラスチック基板の前記電極パターンが形成された
面とは反対側の面に無機ガスバリア膜が形成され、前記
無機ガスバリア膜がＳｉＯｘから成り、前記無機ガスバ
リア膜を保護するシロキサン系をベースにＳｉ粒子を混
入したハードコート層が形成されることを特徴とする液
晶素子。(1) A liquid crystal element formed by interposing a liquid crystal layer between a pair of plastic substrates on which an inorganic gas barrier film , a hard coat layer, and an electrode pattern are formed. wherein the electrode patterns are formed face no machine gas barrier film is formed on the opposite side of the inorganic gas barrier layer consists of SiOx, mixed with the inorganic gas barrier layer Si particles based on siloxane to protect A liquid crystal element comprising a hard coat layer.
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