JPH07199165A - 液晶表示素子用基板 - Google Patents

液晶表示素子用基板

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JPH07199165A
JPH07199165A JP5353582A JP35358293A JPH07199165A JP H07199165 A JPH07199165 A JP H07199165A JP 5353582 A JP5353582 A JP 5353582A JP 35358293 A JP35358293 A JP 35358293A JP H07199165 A JPH07199165 A JP H07199165A
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Yutaka Aoki
豊 青木
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正英 豊岡
Shunji Umehara
俊志 梅原
Norio Kawamoto
紀雄 河本
Kiichi Shimodaira
起市 下平
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽量性、耐熱性、透明性、透明電極との密着
性に優れる液晶表示素子用基板を得ること。 【構成】 透明樹脂基板(2)の少なくとも片面が無機
酸化物の透明皮膜(1)で被覆されてなり、その無機酸
化物の透明皮膜が金属アルコキシドの加水分解・重縮合
体からなる液晶表示素子用基板。 【効果】 ガラス基板を用いた液晶セルと同等の画質を
達成しつつ約60%の軽量化を実現した、耐湿性、耐衝
撃性に優れる液晶セルを形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軽量性、耐熱性、透明
性、透明電極との密着性等に優れて液晶セルの形成など
に好適な樹脂系の液晶表示素子用基板に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶セルの大画面化等に伴い、これまで
のガラス基板では割れやすく、かつ重いという難点があ
るため薄型で、かつ軽いという利点を有する樹脂基板が
検討されている。しかしながら、樹脂基板にはガラス基
板に比べて耐熱性、表面硬度、ITO等の透明電極との
密着性に劣る難点があり、その克服が種々試みられてい
る。
【0003】従来、前記の克服手段としては樹脂基板に
シリカ等の無機物を蒸着する方式、シリコーン系やアク
リル系のハードコート膜を設ける方式が知られていた。
しかしながら、無機物蒸着の樹脂基板ではその無機蒸着
層と樹脂基板との密着性に乏しい問題点があり、アクリ
ル系等のハードコート膜を設けた樹脂基板では耐熱性や
表面硬度、透明電極との密着性の向上効果が不十分であ
る問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、軽量性、耐
熱性、透明性、透明電極との密着性に優れる液晶表示素
子用基板の開発を課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、透明樹脂基板
の少なくとも片面が無機酸化物の透明皮膜で被覆されて
なり、その無機酸化物の透明皮膜が金属アルコキシドの
加水分解・重縮合体からなる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。
【0006】
【作用】上記の構成により、その金属アルコキシドの加
水分解・重縮合体からなる無機酸化物の透明皮膜被覆層
に基づいて、軽量性、耐熱性、透明性、透明電極との密
着性に優れる液晶表示素子用基板が得られる。
【0007】
【実施例】本発明の液晶表示素子用基板は、金属アルコ
キシドの加水分解・重縮合体からなる無機酸化物の透明
皮膜で少なくとも片面が被覆された透明樹脂基板からな
るものである。その例を図1、図2に示した。1が無機
酸化物の透明皮膜、2が透明樹脂基板である。図例より
明らかなごとく、本発明の液晶表示素子用基板は、その
透明樹脂基板の両面、あるいは全面等が当該無機酸化物
の透明皮膜で被覆されていてもよい。
【0008】本発明における無機酸化物の透明皮膜は、
金属アルコキシドの加水分解・重縮合体により形成した
ものである。その金属アルコキシドとしては、例えばア
ルコキシシラン、アルコキシアルミニウム、アルコキシ
チタン、アルコキシアンチモン、アルコキシジルコンな
どの、加水分解・重縮合により透明な無機酸化物を形成
する適宜なものを用いうる。
【0009】反応の容易性等の点より好ましく用いうる
金属アルコキシドは、アルコキシシランであり、特に一
般式: (ただし、R1、R2、R3、R4は、同種又は異種の炭素
数が1〜4のアルキル基である。)で表されるアルコキ
シシランが好ましく用いうる。
【0010】ちなみに前記の一般式で表されるアルコキ
シシランの具体例としては、例えばテトラメトキシシラ
ン、テトラエトキシシラン、テトラ-n-プロポキシシラ
ン、テトライソプロポキシシラン、テトラ-n-ブトキシ
シラン、テトラ-sec-ブトキシシラン、テトラ-tert-ブ
トキシシランの如きテトラアルコキシシラン、メチルト
リメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチル
トリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n-
プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキ
シシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロ
ピルトリエトキシシラン、γ-クロロプロピルトリメト
キシシラン、γ-クロロプロピルトリエトキシシラン、
メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリイソプロ
ポキシシラン、イソプロピルトリイソプロポキシシラ
ン、n-プロピルトリイソプロポキシシラン、メチルト
リ-n-プロポキシシラン、エチルトリ-n-プロポキシシ
ラン、イソプロピルトリ-n-プロポキシシラン、n-プ
ロピルトリ-n-プロポキシシラン、γ-クロロプロピル
トリイソプロポキシシラン、γ-クロロプロピルトリ-n
-プロポキシシラン、メチルジメトキシイソプロポキシ
シラン、メチルメトキシジイソプロポキシシラン、エチ
ルジエトキシイソプロポキシシラン、エチルエトキシジ
イソプロポキシシラン、メチルジエトキシイソプロポキ
シシラン、メチルエトキシジイソプロポキシシランの如
きモノアルキルトリアルコキシシランなどがあげられ
る。
【0011】透明皮膜の形成は、例えば金属アルコキシ
ドと水をアルコール等の適宜な親水性溶媒に溶解させた
溶液を例えばキャスティング方式やスピンコート方式、
ディッピング方式などの適宜な方式で透明樹脂基板上に
展開し、それを必要に応じ加熱処理して水や溶媒を蒸発
させながら金属アルコキシドを加水分解・重縮合させ、
無機酸化物とする方法などにより行うことができる。形
成する透明皮膜の厚さは、使用目的等に応じて適宜に決
定することができ、一般には0.1〜20μm、就中
0.1〜5μmとされる。
【0012】前記した展開液の調製に際しては、2種以
上の金属アルコキシドを用いることもできる。また、加
水分解・重縮合反応の促進の点よりは展開液のpHを2
〜5に調整することが好ましい。その調整には、硝酸、
塩酸、酢酸などの適宜な酸を用いうる。なお金属アルコ
キシドの加水分解・重縮合反応は、常温にても進行する
が、反応を速やかに行わせる点よりは80〜200℃で
30〜120分間加熱することが好ましい。
【0013】ちなみに、前記した金属アルコキシドの加
水分解・重縮合反応は、テトラアルコキシシランの場合
を例に下式(1),(2)で表される。 (1) Si(OR24+4H2O=Si(OH)4+4R
2OH (2) Si(OH)4=SiO2+2H2
【0014】従って、金属アルコキシドの加水分解・重
縮合反応が100%進行した場合には、シラン系アルコ
キシドのときのSiO2のような無機酸化物が100%の
透明皮膜が形成されるが、アルコキシ基や上記一般式に
おけるR1、R2などの有機基が残存する場合には有機成
分含有の透明皮膜が形成されることとなる。本発明にお
いては、かかる有機成分を含有しない透明皮膜であるこ
とが好ましいが、有機成分を含有する場合にはその含有
量が20重量%以下の透明皮膜であることが透明電極の
密着性の点より望ましい。
【0015】本発明においては、図3に例示の如く透明
皮膜1に無機酸化物粒子11を分散含有させることもで
きる。かかる無機酸化物粒子の含有により表面が凹凸構
造の透明皮膜を形成でき、これによりその凹凸構造に基
づくアンカー効果等により透明電極等の密着力をより向
上させることができる。
【0016】無機酸化物粒子としては、例えばシリカ、
アルミナ、酸化チタン、酸化アンチモン、ジルコニアな
どからなる、透明皮膜中で透明性を示す適宜な粒子を用
いることができ、本発明の目的の点よりはアルミナ粒子
が好ましい。粒子の大きさは形成する透明皮膜の厚さ等
により適宜に決定されるが、形成皮膜の透明性等の点よ
りは0.1μm以下、就中0.05μm以下が好ましい。
【0017】無機酸化物粒子含有の透明皮膜の形成は、
例えば上記した展開液の調整に際して1種又は2種以上
の無機酸化物粒子を配合して分散させ、その展開液を用
いて透明皮膜を形成する方式などにより行うことができ
る。透明皮膜における無機酸化物粒子の含有量は、85
重量%以下とすることが好ましい。その含有量が85重
量%を超えると透明樹脂基板との密着性が低下したり、
脆い透明皮膜が形成される場合がある。
【0018】透明皮膜を設ける対象の透明樹脂基板とし
ては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などの適宜な樹脂か
らなるものを用いうる。ITO蒸着膜等からなる透明電
極を設ける必要のある液晶セル用のものとしては、蒸着
処理時の耐熱性等の点より130℃以上、就中150℃
以上のガラス転移温度を有するものが好ましい。また、
セル内の液晶の変質防止やセル寿命等の点より耐薬品
性、透明性、光学的等方性、低吸水性、低透湿性、酸素
等のガスバリア性に優れるものが好ましい。
【0019】透明樹脂基板の形成に一般に用いられる樹
脂の例としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、
ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリスルホン、
ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルイミド、ポリ
アミドなどの熱可塑性樹脂や、エポキシ系樹脂、不飽和
ポリエステル、ポリジアリルフタレート、ポリイソボニ
ルメタクリレートなどの熱硬化性樹脂などがあげられ
る。かかる樹脂は、1種又は2種以上を用いることがで
き、他成分との共重合体や混合物などとしても用いう
る。
【0020】耐熱性等の点より好ましく用いうる透明樹
脂基板は、エポキシ系樹脂、特にエポキシ樹脂と酸無水
物系硬化剤とリン系硬化触媒を含有するエポキシ系組成
物の硬化体からなるものである。そのエポキシ樹脂とし
ては、ビスフェノール型やノボラック型、脂環式型や多
官能型などの種々のエポキシ樹脂を用いることができ、
特に限定はない。
【0021】酸無水物系硬化剤としては、例えば無水フ
タル酸、3.6エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル
酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、ヘキサヒドロ無水
フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒ
ドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸な
どがあげられ、就中ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラ
ヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル
酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸などの無色ないし
淡黄色の酸無水物が好ましく用いうる。酸無水物系硬化
剤の配合量は、エポキシ樹脂における1エポキシ当量あ
たり0.5〜1.3当量が好ましい。
【0022】リン系硬化触媒としては、アルキルホスフ
ィン類、ホスフィンオキサイド類、ホスホニウム塩類な
どがあげられる。その配合量は、酸無水物系硬化剤10
0重量部あたり、0.2〜10重量部、就中0.5〜4
重量部が好ましい。
【0023】透明樹脂基板の形成は、例えば注型成形方
式、トランスファ成形方式、流延成形方式、射出成形方
式、ロール塗工成形方式、押出成形方式、キャスティン
グ成形方式、反応射出成形方式(RIM)などの適宜な
方式で行うことができる。その形成に際しては、必要に
応じて例えば染料、変性剤、変色防止剤、酸化防止剤、
紫外線吸収剤、離型剤、反応性希釈剤、非反応性希釈剤
などの適宜な添加剤を透明性を損なわない範囲で適宜に
配合することができる。
【0024】形成する透明樹脂基板の厚さは、薄型化や
軽量性等の点より1mm以下、就中0.5mm以下が好まし
い。なお透明樹脂基板のかかる厚さは、上記した如く同
種又は異種の樹脂からなる2層又は3層以上の積層物と
して達成されていてもよい。従って透明樹脂基板は、樹
脂の単層物やその積層物として形成されていてもよい。
【0025】本発明の液晶表示素子用基板は、液晶表示
装置、就中、液晶セルの形成に好ましく用いうるが、特
に厚さ0.4mmの場合に基づいて分光光度計による波長
600nmの光の透過率が60%以上、就中80%以上の
透明性を示すものが好ましく用いられる。なお本発明の
液晶表示素子用基板の実用に際しては、ガス透過性の低
減を目的としたガスバリア層やハードコート層などの機
能膜を付設することもできるし、位相差板や偏光板と接
合することもできる。従って本発明の液晶表示素子用基
板は、それをベース層とする種々の機能層との重畳物な
どからなる複層物として実用に供することができる。
【0026】前記した液晶セルの形成は、例えば液晶表
示素子用基板に透明電極パターンを形成して対向配置
し、その液晶表示素子用基板間に液晶を封入する方法な
どにより行うことができる。その透明電極ないしパター
ンの形成は、例えば酸化スズ、酸化インジウム、金、白
金、パラジウムの如き透明電極形成材をスパッタリング
法等により蒸着する方式や透明導電塗料を塗布する方式
などの従来に準じた方式で行うことができる。透明電極
上に必要に応じて設けられる液晶配列用の配向膜も同様
に従来に準じた方式で行うことができる。形成する液晶
セルは、例えばTN型、STN型、TFT型、強誘電性
液晶型など任意である。
【0027】実施例1 エポキシ当量185のビスフェノールA型エポキシ樹脂
100部(重量部、以下同じ)とメチルヘキサヒドロ無
水フタル酸95部とトリフェニルホスフィン1部からな
る混合物を型に注入し、100℃で2時間、ついで17
0℃で16時間硬化処理して厚さ0.4mmの透明樹脂基
板を得た。
【0028】次に、テトラエトキシシラン30部、イソ
プロピルアルコール45部、水30部及び酢酸0.06
部を混合してなる溶液を、前記の透明樹脂基板上に塗布
し、170℃で1時間加熱処理して厚さ2μmの透明皮
膜を付設し、液晶表示素子用基板を得た。その透明皮膜
における有機成分の含有量をNMR分析により測定した
ところ10重量%以下であった。
【0029】実施例2 テトラエトキシシランに代えてメチルトリメトキシシラ
ン30部を用いたほかは実施例1に準じて透明皮膜を形
成し、液晶表示素子用基板を得た。その透明皮膜におけ
る有機成分の含有量は10重量%以下であった。
【0030】実施例3 テトラエトキシシラン30部、イソプロピルアルコール
60部、水30部及び酢酸0.06部を混合してなる溶
液に平均粒径0.02μmのシリカ粒子10部を分散さ
せた液を用いて透明皮膜を形成したほかは、実施例1に
準じて液晶表示素子用基板を得た。その透明皮膜におけ
る有機成分の含有量は10重量%以下であった。
【0031】実施例4 メチルトリメトキシシラン30部、イソプロピルアルコ
ール60部、水30部及び酢酸0.06部を混合してな
る溶液に平均粒径0.02μmのアルミナ粒子10部を
分散させた液を用いて透明皮膜を形成したほかは、実施
例1に準じて液晶表示素子用基板を得た。その透明皮膜
における有機成分の含有量は10重量%以下であった。
【0032】比較例 透明皮膜を付設しない、実施例1に準じた透明樹脂基板
をそのまま液晶表示素子用基板として用いた。
【0033】評価 実施例で得た液晶表示素子用基板の透明皮膜の上、又は
比較例で得た液晶表示素子用基板としての透明樹脂基板
の上に、スパッタリング方式でITOからなる厚さ約
0.1μmの透明電極を設け、それを150℃で1時間
加熱し、状態の変化を調べた。なお基板における透明電
極の表面抵抗は、いずれの場合も40Ω/□であった。
【0034】前記において、実施例においてはいずれの
場合にも加熱後の透明電極を含む基板全体に外観上の変
化は全く認められず、その透明電極の表面抵抗も40Ω
/□で加熱前と変化はなかった。一方、比較例の場合に
は透明電極にクラックが生じ、剥がれを発生して導電性
を示さなかった。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、軽量性、耐熱性、透明
性、透明電極との密着性に優れる液晶表示素子用の基板
を得ることができ、それを用いて従来のガラス基板を用
いた液晶セルと同等の画質を達成しつつ約60%の軽量
化を実現した、耐湿性、耐衝撃性に優れる液晶セルを形
成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の断面図。
【図2】他の実施例の断面図。
【図3】さらに他の実施例の断面図。
【符号の説明】
1:無機酸化物の透明皮膜 11:無機酸化物粒子 2:透明樹脂基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河本 紀雄 大阪府茨木市下穂積1丁目1番2号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 下平 起市 大阪府茨木市下穂積1丁目1番2号 日東 電工株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明樹脂基板の少なくとも片面が無機酸
    化物の透明皮膜で被覆されてなり、その無機酸化物の透
    明皮膜が金属アルコキシドの加水分解・重縮合体からな
    ることを特徴とする液晶表示素子用基板。
  2. 【請求項2】 金属アルコキシドに、一般式: (ただし、R1、R2、R3、R4は、同種又は異種の炭素
    数が1〜4のアルキル基である。)で表されるアルコキ
    シシランを用いてなる請求項1に記載の液晶表示素子用
    基板。
  3. 【請求項3】 透明皮膜の有機成分含有量が20重量%
    以下である請求項1又は2に記載の液晶表示素子用基
    板。
  4. 【請求項4】 透明皮膜が無機酸化物粒子を分散含有す
    る請求項1〜3に記載の液晶表示素子用基板。
  5. 【請求項5】 無機酸化物粒子がシリカ、アルミナ、酸
    化チタン、酸化アンチモン、ジルコニアからなる粒子で
    ある請求項4に記載の液晶表示素子用基板。
  6. 【請求項6】 透明樹脂基板がエポキシ樹脂と酸無水物
    系硬化剤とリン系硬化触媒を含有するエポキシ系組成物
    の硬化体からなる請求項1〜5に記載の液晶表示素子用
    基板。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6930748B2 (en) * 2000-12-29 2005-08-16 Lg.Philips Lcd Co., Ltd. Liquid crystal display device and method for manufacturing the same
US7259803B2 (en) 2002-05-27 2007-08-21 Nitto Denko Corporation Resin sheet, liquid crystal cell substrate comprising the same
WO2010001949A1 (ja) * 2008-07-02 2010-01-07 出光興産株式会社 コーティング液、硬化膜及び樹脂積層体並びに該硬化膜及び樹脂積層体の製造方法

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WO2010001949A1 (ja) * 2008-07-02 2010-01-07 出光興産株式会社 コーティング液、硬化膜及び樹脂積層体並びに該硬化膜及び樹脂積層体の製造方法

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