JPH075449A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水分による素子内部の発泡、その発泡による
素子の表示欠陥が防止され、信頼性の向上を図ることが
でき、かつ、表示部の、明るさを低減することなくコン
トラストの向上を図ることができる液晶表示素子を提供
する。 【構成】 少なくとも表示面側の基板（表示基板）をプ
ラスチック基板とし、その表示基板の外面上の、その表
示基板の内面上の電極非形成領域に対応する領域に、厚
みが２００Å以上の金属膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に関す
る。さらに詳しくは、パソコン、ワープロ、壁掛テレ
ビ、ポケット液晶テレビ、液晶プロジェクションなどの
液晶ディスプレイやオーディオ、車載用インパネ、時
計、電卓、ビデオデッキ、ファックス、通信機、ゲー
ム、測定機器などの表示用ディスプレイ等に好適に利用
することができる液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示素子の薄型化、軽量化、
加工の容易性等の観点から、素子の構成基板としてポリ
エステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネ
ート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート等の高分
子フィルム基板が使用されてきている。しかし、高分子
フィルム基板はガラス基板と比べてガス透過性が高く、
長期の使用に際して素子内部に気泡が発生するなど、信
頼性に問題があった。このような問題に対する改善策と
して、高分子フィルム基板の外側表面に２００Å以上の
膜厚を有する金属酸化物被膜を形成し、高分子フィルム
基板の酸素透過量を１ｃｃ／ｍ² ／２４時間／１気圧／
２０℃以下にした液晶表示装置が開示されている（特開
平２−３０４４１７号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、その金属酸化
物膜を形成するために用いられる蒸着やスパッタリング
法は、一般にその製膜速度が極めて遅いため、生産性が
低く、コストの上昇を来たすとともに、基板の外側全面
に金属酸化物被膜を形成することにより、素子の光透過
率を低下させるため、表示が暗くならざるを得なかっ
た。また、素子内部の発泡の問題は、酸素のみならず、
水分の影響が大きいため、酸素透過量が１ｃｃ以下でも
効果が十分でないことが多かった。本発明は、上述の問
題に鑑みなされたものであり、水分による素子内部の発
泡、及びその発泡による素子の表示欠陥が防止され、信
頼性の向上を図ることができ、かつ、表示部の明るさを
低減することなくコントラストの向上を図ることができ
る液晶表示素子を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、その内面にそれぞれ電極が形成さ
れた二枚の基板間に液晶を挟持してなる液晶表示素子に
おいて、少なくとも表示面側の基板（表示基板）をプラ
スチック基板とし、その表示基板の外面上の、その表示
基板の内面上の電極非形成領域に対応する領域に、厚み
が２００Å以上の金属膜を形成してなることを特徴とす
る液晶表示素子が提供される。また、前記金属膜が、表
示基板の外面上の、表示基板の内面上の電極非形成領域
に対応する領域よりも広い領域に形成されていることを
特徴とする液晶表示素子が提供される。また、前記表示
基板の透湿度が、５ｃｃ／ｍ² ／２４時間／１気圧／２
５℃以下であることを特徴とする液晶表示素子が提供さ
れる。さらに、前記液晶が、強誘電性液晶であることを
特徴とする液晶表示素子が提供される。

【０００５】以下、本発明を付図を用いて具体的に説明
する。図１は本発明の液晶表示素子の具体例を模式的に
示す説明図であり、図２は他の具体例を模式的に示す平
面図である。本発明の液晶表示素子は、図１及び図２に
示すように、その内面に透明電極３が形成された表示基
板１と対向基板２との間に液晶４を挟持してなり、その
表示基板１の外面上には、その内面上の、電極３が形成
されていない領域（電極非形成領域）に対応する領域に
金属膜５が形成されている。図１及び図２に示す液晶表
示素子の場合、その金属膜５の形成領域は、表示基板１
の内面上の電極非形成領域に対応する領域よりも広くし
てある。このようにすることで、素子を斜めから見た場
合でも光の漏れがなく視認性を向上させることができ
る。

【０００６】ここで、本発明の液晶表示素子の構成要素
について詳細に説明する。 １．液晶 本発明に用いられる液晶としては、特に制限はなく、ネ
マチック液晶、各種スメチック液晶、ポリマー分散型液
晶等を挙げることができる。中でも強誘電性高分子液晶
又はその組成物を使用することが好ましい。強誘電性高
分子液晶を含んでいると、衝撃や曲げ等の外力に対する
強度および耐久性を向上することができる。また、強誘
電性液晶のメモリ性を利用することができ、消費電力の
低減を図ることができる。また、一方の基板上への液晶
の塗布製膜、他方の基板とのラミネート、曲げ配向処理
という一連の連続製造方法を採用する場合に、製膜性、
配向性に優れる高分子液晶を含有することが特に好まし
い。強誘電性高分子液晶材料としては、例えば、一種ま
たは二種以上の強誘電性高分子液晶、一種または二種以
上の強誘電性低分子液晶と一種または二種以上の強誘電
性高分子液晶からなる強誘電性高分子液晶組成物、一種
または二種以上の強誘電性低分子液晶と一種または二種
以上の他の高分子液晶等からなる強誘電性高分子液晶組
成物などを挙げることができる。すなわち、強誘電性高
分子液晶または強誘電性高分子液晶組成物としては、ポ
リマー分子自体が強誘電性の液晶特性を示す強誘電性高
分子液晶（ホモポリマーまたはコポリマーまたはそれら
の混合物）、強誘電性高分子液晶と他の高分子液晶およ
び／または通常のポリマーとの混合物、強誘電性高分子
液晶と強誘電性低分子液晶との混合物、強誘電性高分子
液晶と強誘電性低分子液晶と高分子液晶および／または
通常のポリマーとの混合物、あるいはこれらと通常の低
分子液晶との混合物などの全ての強誘電性を示す高分子
液晶を使用することができる。この場合、強誘電性高分
子液晶と（強誘電性）低分子液晶との混合割合は、モル
比で９５：５〜２０：８０とすることが好ましく、また
８０：２０〜４０：６０とすることがさらに好ましい。

【０００７】前記強誘電性高分子液晶の中でも、例え
ば、カイラルスメクチックＣ相をとる側鎖型強誘電性高
分子液晶を好適に使用することができる。また、強誘電
性液晶組成物には必要に応じて接着剤，減粘剤，非液晶
カイラル化合物，色素などを含んでもよい。たとえば、
素子の機械的強度を向上させるため、非液晶性の高分子
物質を混合させてもよい。液晶層の厚さは、特に制限さ
れないが塗布乾燥後に１〜１０μｍの膜厚になるのが好
ましく、特に１．５〜３μｍとするのがさらに好まし
い。強誘電性液晶ポリマーとしては、例えば、下記式で
示すアクリレート主鎖系液晶ポリマー、メタクリレート
主鎖系液晶ポリマー、クロロアクリレート主鎖系液晶ポ
リマー、オキシラン主鎖系液晶ポリマー、シロキサン主
鎖系液晶ポリマー、シロキサン−オレフィン主鎖系液晶
ポリマー、エステル主鎖系液晶ポリマー等が含まれる。

【０００８】

【化１】

【０００９】

【化２】

【００１０】

【化３】

【００１１】

【化４】

【００１２】なお、上記の強誘電性液晶ポリマーの繰り
返し単位は、側鎖の骨格がビフェニル骨格、フェニルベ
ンゾエイト骨格、ビフェニルベンゾエイト骨格、フェニ
ル４−フェニルベンゾエイト骨格で置き換えられてもよ
く、これらの骨格中のベンゼン環がピリミジン環、ピリ
ジン環、ピリダジン環、ピラジン環、テトラジン環、シ
クロヘキサン環、ジオキサン環、ジオキサボリナン環で
置き換えられてもよく、フッ素、塩素などのハロゲン基
又はシアノ基で置換されてもよく、１−メチルアルキル
基、２−フルオロアルキル基、２−クロロアルキル基、
２−クロロ−３−メチルアルキル基、２−トリフルオロ
メチルアルキル基、１−アルコキシカルボニルエチル
基、２−アルコキシ−１−メチルエチル基、２−アルコ
キシプロピル基、２−クロロ−１−メチルアルキル基、
２−アルコキシカルボニル−１−トリフルオロメチルプ
ロピル基等の光学活性基で置き換えられてもよい。また
スペーサの長さは、メチレン鎖長が２〜３０の範囲で変
化してもよい。また、強誘電性液晶ポリマーの数平均分
子量は１，０００〜２００，０００のものが好ましい。
強誘電性低分子液晶化合物としては、例えば、下記式で
示すシッフ塩基系強誘電性低分子液晶化合物、アゾおよ
びアゾキシ系強誘電性低分子液晶化合物、ビフェニルお
よびアロマティックスエステル系強誘電性低分子液晶化
合物、ハロゲン、シアノ基等の環置換基を導入した強誘
電性低分子液晶化合物、複素環を有する強誘電性低分子
液晶化合物等を挙げることができる。

【００１３】

【化５】

【００１４】

【化６】

【００１５】

【化７】

【００１６】

【化８】

【００１７】なお、これらの化合物は強誘電性低分子液
晶化合物の代表的なものであり、本発明の強誘電性低分
子液晶化合物は何らこれらの構造式に限定されるもので
はない。

【００１８】２．基板 本発明で用いられる二枚の基板のうち、少なくとも表示
面側の基板（表示基板）を光学的に透明なものとする。
材質的には、ガラス板やプラスチック板を用いることが
できるが耐衝撃性を向上させたり、素子の軽量化のた
め、少なくとも表示基板はプラスチック板を用いる。具
体的に、ガラス板としては、低膨張ガラス（コーニング
社製７０５９），ノンアルカリガラス（ＨＯＹＡ製ＮＡ
４５），石英ガラス，ソーダライムガラス等を挙げるこ
とができる。プラスチック板としては、結晶性ポリマー
では一軸ＰＥＴ，二軸ＰＥＴ、非結晶性ポリマーではＰ
Ｅ，ＰＰ，ＰＥＳ，ＰＡｒなどを挙げることができる。
液晶素子の生産性の高さから、プラスチック板が好まし
い。基板の厚さについては、特に制限はないが、透湿性
が問題となるプラスチック基板については、２０〜１０
００μｍの厚さのものに対し、本発明は特にその有効性
を顕在化させることができる。

【００１９】３．電極 特に制限はないが、少なくとも透明性を有する表示基板
の内面に用いるものは、たとえば、インジウム，スズの
酸化物（ＩＴＯ）等の透明性を有することが好ましい。
透明性が問題とならない基板には、たとえば、銅，アル
ミニウム，ニッケル，鉄，金等の金属を用いて、反射型
の素子としてもよい。透過率は８０％以上（薄膜の
み）、膜厚は２００〜２０００Å、シート抵抗は５００
Ω／□以下であることが好ましい。その形成方法は、特
に制限はなく、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法、コーテ
ィング法、パイオゾル法等を用いることができる。な
お、二枚の基板間に液晶を挟持する方法としては特に制
限はなく、注入法、塗布法、ラミネート法、押圧法等い
ずれも用いることができる。

【００２０】４．金属膜 本発明に用いられる金属膜の材質としては、特に制限は
なく、アルミニウム、ニッケル、銅、金、銀等いずれを
も用いることもできるが、透湿度を低くすればよいので
アルミニウムなどの安価なものでも十分である。その膜
圧は２００Å以上とする。これは膜の作製方法にもよる
が、島状ではない比較的均一な膜を得るためである。２
００Å以上とすることで遮光性を十分に確保することが
できるため、透過型での視認性を向上することができ
る。膜の作製方法としては、通常の蒸着法やスパッタ法
などのほか、めっき法や樹脂分散液の塗布焼成などいず
れの方法をも用いることができる。本発明では、膜の材
質として金属を用いるため、蒸着法やスパッタ法などの
真空系製膜法において、非常に高速で安価に製膜するこ
とができる。

【００２１】このような構成の素子とすることで基板の
透湿性を大きく低減することができる。それは、金属
膜、及び透明電極の透湿性がそれぞれ極めて低いので基
板全体の透湿性が低減されるからである。対向基板とし
てはガラスでもプラスチックでもよく、ガラスの場合に
は、その外面に金属膜を形成する必要はない。プラスチ
ックの場合でも、偏光板や反射板、バックライト等に密
着し、下面からの透湿に問題がなければ省略してもよ
い。金属膜が形成されている側の基板（表示基板）の透
湿度の面内平均値が、５ｃｃ／ｍ² ／２４時間／１気圧
／２５℃以下であれば十分に発泡現象を防止することが
できる。なお、透湿度の測定はカップ法（ＪＩＳ−Ｚ−
１５０４）で測定した。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例によってさらに具体的
に説明する。 実施例１ 表示基板として、厚み１００μｍの一軸延伸ポリエチレ
ンテレフタレートからなり、その内面にＩＴＯが形成さ
れた東レ社製、ハイビームを用いた。このフィルムのみ
の透湿度は約１０ｇ／ｍ² ／２４時間／１気圧／２５℃
であり、ＩＴＯ膜が全面に形成されている状態では、
０．６ｇ／ｍ² ／２４時間／１気圧／２５℃であった。
この基板内面に形成されたＩＴＯ膜にエッチングを施
し、図１に示す電極パターンを形成した。基板サイズと
しては、１５０ｍｍ×２００ｍｍのものを用いた。この
状態で基板の平均の透湿度を測定したところ３．７ｇ／
ｍ² ／２４時間／１気圧／２５℃であった。次に、表示
基板の外面に開口部が「Ｌ」型となるようにメタルマス
クを使用し、真空蒸着法で厚み７００Åのアルミニウム
膜を形成した。この場合、金属膜の形成領域は、ＩＴＯ
パターンが形成されていない領域に対応する領域よりも
広く、すなわちＩＴＯパターンより約１ｍｍ内側に入り
込むようにした。この基板の透湿度を測定したところ
０．５ｇ／ｍ² ／２４時間／１気圧／２５℃であった。
対向基板としては、電極として内面全面に一様にＩＴＯ
が形成されたガラス板を用いた。これらのＩＴＯ面には
それぞれ配向剤（東レ社製セミコファインＳＰ−９１
０）を塗布、焼成後ラビング処理を施し、対向する電極
間でのツイスト角を２７０°に設定した。ガラス基板上
には直径７μｍのシリカスペーサー（触媒化成社製）を
散布し、二枚の基板を重ね合せて周辺部をエポキシ系接
着剤で一箇所を除いてシールした。次いでメルク社製の
ネマチック液晶ＺＬＩ−２２９３とカイラルネマチック
液晶Ｓ−８１１の９０：１０（重量比）混合液晶を真空
注入し、注入口をエポキシ系接着剤で封止してセルを完
成した。本素子を直交偏光子間に配置し、０Ｖと１ｋＨ
ｚ，１０Ｖの印加時で観察したところ、その表示は非常
に見やすいものであった。下側にバックライトを配置し
ても、電圧印加時の黒表示の際の光り漏れも無く、斜め
から見ても同様であった。この素子を恒温恒湿槽内に入
れ、０℃〜６０℃の温度サイクル（昇降温速度は１０℃
／分）を４８時間行ったが、発泡はまったく観察されな
かった。さらに、湿度９５％，６０℃一定で２，０００
時間放置したがやはり発泡は生じなかった。

【００２３】比較例１ 表示基板に金属膜を形成しないことを除いて、実施例１
と同じ条件で素子を作製した。同様に発泡試験を行った
ところ、０〜６０℃，４８時間では発泡しなかったが、
湿度９５％，６０℃一定での放置試験では約１，０００
時間後に直径１ｍｍ程度の気泡が多数発生した。

【００２４】実施例２ 表示基板として、その内面に厚み１００μｍのＩＴＯ電
極が形成されたＰＥＳフィルム（住友ベークライト社製
スミライトＦＳＴ，幅１５０ｍｍ，長さ２０ｍ）を用
い、その外面全面にアルミニウムを厚み５００Åで真空
蒸着したのちに、長さ６００ｍｍを切出して、外面のア
ルミニウム面及び内面のＩＴＯ面を図２に示すパターン
にエッチングした。このフィルム基板の透湿度を測定し
たところ、０．３ｇ／ｍ² ／２４時間／１気圧／２５℃
であった。対向基板としては、内面全面に一様にＩＴＯ
を形成されたＰＥＳフィルムをそのまま用い、下記の強
誘電性高分子液晶を基板内面側に３０％のＭＥＫ（メチ
ルエチルケトン）溶液としてグラビアコーターで塗布し
た。

【００２５】

【化９】

【００２６】溶媒の蒸発後、一対のラミネートロールを
用いて前記表示基板とラミネートした。次いで対向する
ＩＴＯ電極間に直流６０Ｖを印加しながら、ロール（直
径５０ｍｍ，長さ３００ｍｍの鉄製）を用いて全体に曲
げ変形を与えて一軸水平配向処理を行った。このように
して作製した素子をクロスニコルの偏光子間に配置し、
蛍光灯の光りに透かしながら±５Ｖの電圧を印加したと
ころ完全な黒と薄黄色のスイッチングが得られ、斜めか
ら見ても余計な光りの漏れはなかった。本素子を恒温恒
湿槽に入れ、０℃〜６０℃温度サイクル試験を行ったが
４８時間後も全く変化しなかった。さらに湿度９５％、
温度６０℃一定で２，０００時間放置したが、やはり気
泡の発生等の不具合は認められなかった。

【００２７】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によっ
て、素子内部に発生する水分による発泡を防止すること
ができ、素子の耐久性を向上することができる。このた
め、素子の表示欠陥が防止され、信頼性の向上を図るこ
とができる。さらに、表示部の明るさを低減することな
くコントラストの向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の具体例を模式的に示す
説明図である。

【図２】本発明の液晶表示素子の他の具体例を模式的に
示す平面図である。

【符号の説明】

１…表示基板 ２…対向基板 ３…電極 ４…液晶 ５…金属膜 ６…開口部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その内面にそれぞれ電極が形成された二
   枚の基板間に液晶を挟持してなる液晶表示素子におい
   て、少なくとも表示面側の基板（表示基板）をプラスチ
   ック基板とし、その表示基板の外面上の、その表示基板
   の内面上の電極非形成領域に対応する領域に、厚みが２
   ００Å以上の金属膜を形成してなることを特徴とする液
   晶表示素子。
2. 【請求項２】 前記金属膜が、表示基板の外面上の、表
   示基板の内面上の電極非形成領域に対応する領域よりも
   広い領域に形成されていることを特徴とする請求項１記
   載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】 前記表示基板の透湿度が、５ｃｃ／ｍ²
   ／２４時間／１気圧／２５℃以下であることを特徴とす
   る請求項１又は２記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】 前記液晶が、強誘電性液晶であることを
   特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の液晶表示
   素子。