JPH02105113A

JPH02105113A - 液晶表示素子用基板

Info

Publication number: JPH02105113A
Application number: JP63258548A
Authority: JP
Inventors: Sugiro Shimoda; 杉郎下田; Yukihiro Hosaka; 幸宏保坂
Original assignee: Japan Synthetic Rubber Co Ltd
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1988-10-14
Filing date: 1988-10-14
Publication date: 1990-04-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ａ、産業上の利用分野本発明は、液晶表示素子に用いる液晶表示素子用基板に
関する。

ｂ、従来の技術従来のカラー液晶表示素子１は、第７図に示すように、
カラーフィルター基板２と、バターニングされた透明電
極を有する対向透明基板３と、両基板２゜３間に注入さ
れた液晶層４から構成されている。カラーフィルター基
板２は、透明基板５とその外側に形成された偏向層６、
透明基板５の内側に積層されたブラックストライプ層７
、カラーフィルター層８透明保護膜層９、透明電極層１
０および配向膜１１からなる。対向透明基Ｆｉ、３には
、液晶層４側つまり基板の内側に、透明電極層１２およ
び配向膜１３が積層され、基板３の外側には偏向層１４
が積層されている。１５は液晶層４中の液晶の配向を模
式する図である。

このような従来の液晶表示素子１において、ブラックス
トライプ層７は、カラーフィルター層８を構成している
画素８１，８□、　５ｘ−−−−−−−−（Ｒ（レッド
）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）−・−・−）間のコ
ントラストを向上させるために設けられているものであ
り、これは格子状またはストライブ状にパターニングさ
れたそれぞれのカラーフィルター層８の画素８１．８□
。

８、・−−−一一一間に形成されているが、視野角を改
良する効果はない。

Ｃ０発明が解決しようとする課題上記の如きカラー液晶表示素子ｌにおいては、図中に矢
印Ａにて示すように、液晶層４に対し斜め方向から入射
して液晶層４を通過した光線は、ブラックストライプ層
７によってほとんど遮断されないた、　　め、視角依存
性によりデイスプレーの視野角が狭くなるという欠点が
あった。

本発明は、上記従来の技術的課題を背景になされたもの
で、製造しやすく、表示品質、特に視野角について優れ
た液晶表示素子用基板を提供するものである。

なお、本明細書において「視野角が優れる」とは、画面
を斜めから見た場合に、正面から見た場合と比べて、例
えば色が変わったりして画像が見えにくくなるというこ
とが少ないことを意味する。

６６課題を解決するための手段本発明は、斜め方向から液晶表示素子に入射した光線を
遮断するように、透明基板上に隣接する画素間に位置す
る部位の透明基板内に、遮光壁を設けたことを特徴とす
る液晶表示素子用基板を提供するものである。

本発明の液晶表示素子用基板においては、透明基板中の
画素間に位置する部位に設けられた遮光壁が、液晶層に
対して斜めの方向から入射した光線を遮断するので、視
野角が改善される。本発明の液晶表示素子用基板に、さ
らに液晶表示素子用基板を透過してきた光線を広角度に
拡散させる機能を有する光散乱層を設けると、液晶層に
垂直に入射した光が散乱されるので、液晶表示素子の視
野角はより改善される。

第１図に本発明の液晶表示素子用基板を用いたカラー液
晶表示素子の断面図を例示する。

第１図において、カラー液晶表示素子２１は、液晶表示
素子用基板２２と、透明電極２３がバターニングされた
対向透明基板２４と、両基板２２．２４間に注入された
液晶層２５から構成されている。液晶表示素子用基板２
２には、液晶層側、つまり基板の内側にカラーフィルタ
ー層２６、透明保護７１２７、透明電極層２８および配
向膜２９が積層されている。液晶表示素子用基板２２に
はカラーフィルターＮ２６を構成する画素２６　、　、
２６□。

２６３−・・−間に位置する個所に遮光壁３１が立設さ
れている。遮光壁３１−、３１間には透明基材を充填す
ることにより透明基板３２が形成されている。そして、
液晶表示素子用基板上には偏光層３３および光散乱層３
４が積層されている。対向透明基板２４には、液晶層２
５側つまり基板の内側に、上記透明電極層２３および配
向膜２９が積層されており、対向透明基板２４の外側に
は偏向層３３が積層されている。

上記の如き液晶表示素子２１においては、画素２６．。

２６□、　２６３−・−間に、図中に矢印Ｂで示すよう
に、斜゛　め方向から入射した光線を遮断する遮光壁３
１が積層されているため、斜め方向から液晶セル３５に
入射した光線は遮断される。これに対して、図中に矢印
Ｃで示すように、基板に対して直交する方向からセル３
５に入射した光線は、遮光壁３１によって遮断されるこ
とはない。

このため、上記の液晶表示素子２１においては、画面を
斜め方向から見た場合にも、正面から見た場合と同様、
色の変化がなく視野角が優れている。

この遮光壁３１を有する液晶表示素子用基板２２として
は、例えばスクリーンメツシュ、小穴を多数形成した金
属板などを必要に応じて位置合せして積層し、透明基材
をスクリーンメツシュ、金属板などの小穴に充填した基
板を用いることができる。

ここで、遮光壁に用いるスクリーンメツシュとしては、
ステンレスなどの金属線、ナイロン線、テトロン線、ポ
リエステル線、ガラス線など、通常のスクリーン印刷に
使用される手職メツシュを使用することができる。

ここで、スクリーンメツシュの孔径は、通常、２０μｍ
×２０μｍ〜５００μｍ　Ｘ５００μｍ１厚みは２０μ
…〜３００μ麟である。

なお、ナイロン線、テトロン線、ポリエステル綿などの
合成樹脂線を遮光壁として使用する場合は、メツシュに
照射された光を透過させないために、必要によって合成
樹脂線を着色してもよい。

また、ステンレス線などの金属線を用いる場合は、その
ままでも使用できるが、メツシュに照射された光の反射
を押えるために、つやけし処理または黒色塗料のコーテ
ィングを施すことが好ましい。

スクリーンメツシュを積層する場合の積層数は多いほど
ななめ方向からの入射光の遮断効率が向上し、その結果
視野角も改良されるが、その分遣光壁を製造するための
工程数もふえるので要求特性に基づいて適当な積層数を
決定すればよい。

遮光壁として使用する小穴を多数形成した金属板は、ス
テンレス、ニッケルおよびニッケル合金、アルミおよび
アルミ合金、銅および銅合金などの金属板によって作製
することができる。また、金属板の厚さは形成する小穴
のサイズによるが、通常１０〜５００μ爾厚の金属板が
使用される。

金属板への小穴の形成は、例えば金属板上にフォトリソ
グラフィまたは印刷によりレジスト層のパターニングを
行った後、ケミカルエツチングにより行う。

小穴の形状および面積は形成される画素寸法によるが、
通常長方形もしくは正方形状で面積は４００〜２５０、
０００μボの範囲である。

金属板を積層する場合の積層数についてはスクリーンメ
ツシュの場合と同様、要求特性に基づいて適当な積層数
にすることができる。

またスクリーンメツシュと小穴を形成した金属板の両方
を積層し、これを遮光壁として用いることも、メツシュ
サイズおよび間隔と小穴のサイズ、間隔をあわせること
により可能である。

遮光壁の間に充填されて透明基板を形成する透明基材と
しては、無機ガラス、透明樹脂があり、無機ガラスとし
ては、例えばケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラスなどが使
用でき、透明樹脂としては、例えばナイロン６、ナンロ
ン６．６などのポリアミド：ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル；
ポリイミド；ポリエーテルイミド；ポリスルホン；アク
リル樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどの
脂肪族ビニル系樹脂；ポリスチレンなどの芳香族ビニル
系樹脂などが使用できる。

また、本発明の液晶表示素子用基板においては、遮光壁
として金属製または無機ガラス製のスクリーンメツシュ
、あるいは小穴を多数形成した金属板を用いた場合、透
明基材に熱膨脹係数の大きい透明樹脂を使用しても基板
の熱膨脹係数を低く押えることができるので、従来熱的
寸法安定性が悪いために、微細カラーフィルタ基板への
使用が困難であった透明樹脂も、本発明においては容易
に使用できる。

本発明の液晶表示素子用基板の厚さは、通常、０．０５
〜５鵬である。

また、液晶表示素子用基板上にカラーフィルター層を設
けるには、例えば以下の方法を挙げることができる。

（イ）液晶表示素子用基板上の被染色層上に、フォトリ
ソグラフィーによりパターニングしたレジスト層を設け
、露出している被染色層の部分を染色して染色部を形成
させたのち、レジストを剥離し、その後同様にして次の
染色部を形成させる方法、（ロ）液晶表示素子用基板上
の感光性を有する被染色層をフォトリソグラフィーによ
りパターン露光して被染色層を形成させたのち、染色し
て染色層を形成させ、次いで透明な防染膜で被覆したの
ち、その上に同様にして次の染色層を形成する方法、（
ハ）透明電極をパターニングした液晶表示素子用基板を
、アニオン型またはカチオン型電解質高分子と顔料とと
もに分散した溶液中に浸漬し、透明電極上にカラーフィ
ルター層を電気化学的に析出させる方法、（ニ）液晶表示素子用基板に顔料微粒子と分散したフォ
トポリマー層を形成し、パターン露光してカラーフィル
ター層を形成する方法、（ホ）液晶表示素子用基板に、顔料微粒子を分散したイ
ンキをオフセット印刷法またはスクリーン印刷法により
印刷し、カラーフィルター層を形成する方法。

上記の液晶表示素子用基板２２において、遮光壁として
スクリーンメツシュを使用する場合は、コントラストを
さらに改良するために、各画素間にブラックストライプ
層（シャドーマスク）を設けてもよい。

液晶表示素子用基板２２のカラーフィルター形成面の対
向面に形成される偏光層３３としては、従来の延伸ポリ
ビニルアルコール系偏光膜を使用することができる。

また、偏光層の上に形成する光散乱層３４としては、透
明樹脂に屈折率の異なる透明な微粒子を分散したコーテ
ィング層や、表面に微細な凹凸を設けた透明樹脂コーテ
ィング層、さらに両者を合せたコーティング層を使用す
ることができる。

なお、本発明においては、光散乱層を設けなくても液晶
セルの視野角は改善されるが、光散乱層を有することに
より、より一層の改善効果が得られる。

なお、第１図には本発明の液晶表示素子用基板を用いた
カラー液晶表示素子を示したが、本発明の液晶表示素子
用基板は白黒画像を得るための白黒液晶表示素子にも有
用である。

ｅ、実施例以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明す
るが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例
に限定されるものではない。

実施例１第２図に示すような線径３０ＩＩＩＩ＋、各線間の距離
が９７μ醜、メ・ンシュ数が２００メツシユであるステ
ンレス線スクリーンメツシュ４０に透明基材４１として
アクリル樹脂をコーティングし、厚さ約６２μｍの複合
透明基板４２を作製した。次に、第３図に示すように、
この複合透明基板４２を３層、各基板のメツシュ穴を位
置合せし積層した後、層間に室温硬化型二液エポキシ系
組成物を充填し１　ｋｇ／ｃｈｉの圧力でローラをかけ
、加圧密着し、さらに３ｋｇ／ｃｄの圧力を加えながら
８０℃にて１時間放置し、厚さ約１９０μＩ、面積１１
００ｍｍＸ１００ａの液晶表示素子用基板４３を得た。

得られた液晶表示素子用基板４３の片面にクロム蒸着を
施し、さらにレジストによるフォトリソグラフィ工程、
次いでケミカルエツチング工程を行うことにより、シャ
ドーマスク４４を形成した。次に、染料（赤色はソルベ
ントレッド１５０、緑色はソルベントイエロー１１６お
よびソルベントブルー９０の混合物、青色はソルベント
ブルー１１６）により着色されたアクリル樹脂系インキ
によってオフセット印刷し、シャドーマスク４４間にカ
ラーフィルター層４５を形成した０次いで第４図に示す
ように、カラーフィルター層４５上に保護膜（あるいは
平坦化膜）としてイミドシリコン系化合物を含むコーテ
イング液ＪＨＲ−３０４０（日本合成ゴム■製）を塗布
し、乾燥し、さらに１８０”ＣＸ３０ａ＋ｉｎ熱硬化す
ることにより、厚さ約１ｕＩｌの透明保護膜層４６を形
成した。さらに透明保護膜層４６上にＩＴＯからなる透
明導電膜層をスパッタリングにより形成し、レジストに
よるフォトリソグラフィ工程、ケミカルエツチング工程
によりストライプ状の透明電極層（１７０層）４７ａを
形成した。

得られたカラーフィルター基板４８の透明電極層４７ａ
上、および対向電極基板４９のストライプ状のＩＴＯか
らなる配線を有する透明電極層４７ｂ上にポリイミド（
オプトマーＡ’Ｌ１０５１　：日本合成ゴム■製）をコ
ーティングすることにより配向膜５０を形成した。さら
に、１８０℃×６抛ｉｎベーク後、透明電極層４７ａ、
　４７ｂのストライプ方向にラビングし、液晶配向処理
を施したのち、両基板４８および４９のストライプ状透
明電極層４７ａと４７ｂとが直交するように重ね合せ、
粒径６μ−のアルミナ粒子を１重量％含むエポキシ系接
着剤で基板周辺部を液晶注入部を除いて圧着接着した。

次いで、接着されたカラーフィルター基板４８および対
向電極基板４９の間隙にＴＮ　（ツイストネマチック）
型液晶ＺＬＩ−１５６５（メルクジャパン■製）を注入
し、注入部をエポキシ系接着剤で封止することにより、
カラー液晶表示セル５１を形成し、カラー液晶表示セル
５１の両面に直線偏光板（王立電機■製、ＬＬＣＩ−８
２−４０）５２を偏光面が直交するように圧着した。

さらに液晶表示素子用基板４３側の直線偏光板５２上に
、光散乱Ｊｉ１５３として表面を微小凹凸加工したアク
リル樹脂層を形成し、カラー液晶表示素子５４を得た。

このようにして得られたカラー液晶表示素子５４に、背
面光を照射しながら、画電極４７ａおよび４７ｂ間に４
ボルトの電圧を印加することにより、液晶を駆動したと
ころ、良好な表示特性が得られた。

実施例２第５図に示すように、厚さ１００　ｕｔａのステンレス
板に、レジストによるフォトリソグラフィー工程および
ケミカルエツチング工程を施し、３００　Ｘ　４００μ
ｍの長方形状の小穴を１００μ−間隔で配列したステン
レス板６１を作製した０次いでこのステンレス板６１に
透明基材６４としてアクリル樹脂をコーティングし、厚
さ１０２μｍの複合透明基板６２を得た。

この複合透明基板を４層、各基板の小穴を位置合せして
積層した後、層間に室温硬化型二液エポキシ系組成物を
充填し、１ｋｇ／ｃａの圧力でローラをかけ、加圧密着
し、さらに３ｋｇ／ｃｊの圧力で８０°Ｃで１時間放置
することにより、第６図に示すように厚さ約４２０μ−
１面積１００閣Ｘ１００ｍの液晶表示素子用基板６３を
得た。

次いで実施例１において、液晶表示素子用基板４３の代
りに、上記で得た液晶表示素子用基板６３を用い、シャ
ドーマスクを形成しない以外は実施例１と同様にしてカ
ラー液晶表示素子を得た。

このようにして得られたカラー液晶表示素子に、背面光
を照射しながら、画電極４７ａおよび４７ｂ間に４ボル
トの電圧を印加することにより、液晶を駆動したところ
、良好な表示特性が得られた。

１０発明の効果本発明によれば、表示特性、特に視野角が広く、しかも
パターン精度がよく、液晶表示素子の大型化に適用可能
な液晶表示用基板を得ることができ、特にカラー液晶表
示素子に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の液晶表示素子用基板を用いた液晶表
示素子の断面図、第２図は実施例１の液晶表示素子用基
板に用いる複合透明基板の正面図、第３図は実施例１の
液晶表示素子用基板を、第２図にＡ−Ａ線にて示すよう
に切断した場合の断面図、第４図は実施例１の液晶表示
素子用基板を用いた液晶表示素子の断面図、第５図は実
施例２の液晶表示素子用基板に用いる複合透明基板の正
面図、第６図は、実施例２の液晶表示素子用基板を、第
５図にＢ−Ｂ線にて示すように切断した場合の断面図、
第７図は従来の液晶表示素子用基板を用いた液晶表示素
子の断面図である。２１・・・カラー液晶表示素子、２２・・・液晶表示素子用基板、２３・・・透明電極、　　　　２４・・・対向透明基板
、２５・・・液晶層、　　　　　２６・・・カラーフィ
ルター層、２６□２６□２６．・・・画素、　２７・・
・透明保護層、２Ｂ・・・透明電極層、　　　２９・・
・配向膜、３１・・・遮光壁、　　　　　３２・・・透
明基板、３３・・・偏光層、　　　　　３４・・・光散
乱層、３５・・・液晶セル。第１図第３図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

斜め方向から液晶表示素子に入射した光線を遮断するよ
うに、透明基板上に設けられた隣接する画素間に位置す
る部位の透明基板内に、遮光壁を設けたことを特徴とす
る液晶表示素子用基板。