JPS6129821A - 液晶表示素子 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明は液晶表示素子に関するものである。

〔従来技術〕

液晶表示素子は、所定の電極パターンを有する２枚の透
明な上下基板の間に液晶物質を封入した構成であり、こ
の上下基板としては透明な電極をつけるための高温処理
を考慮して従来ガラスが用いられ、これをスペーサーを
介してエポキシ接着剤あるいは低融点ガラスハンダで外
周部を接着することが行われてきた。しかしガラスは欠
は易いため近時、ポリエチレンテレフタレート、ポリカ
ーボネート、ポリスルホンなどの可撓性を有するプラス
チックフィルムを基板として用いたものが開発され、従
来のガラス基板に比べ耐衝撃性の向上、曲面表示が容易
、安価である等の利点が挙げられている。第２図は、こ
のプラスチック基板の液晶表示素子の一例を示し、すな
わちプラスチック基板１ａ、ｌａ’　にホトリソグラフ
ィー等の方法により透明導電膜２ａ、２ａ’　を所定の
電極形状に形成したのち配向剤を塗布して配向膜３ａ、
３ａ’　を形成し、さらにラビングを行い、これら基板
１ａ、ｌａ’をエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコー
ン樹脂等の接着剤層５ａを介して外周部を接着し、内部
空間に液晶４ａを充填したのち液晶注入口を封止して構
成されている。しかし、上記の如く構成された液晶表示
素子は、接着剤層５ａとしてエポキシ系等の柔軟性に欠
ける接着剤を用いた場合には、接着しなかったり、接着
しても接着層と基板との弾性率の差が大きいため表示素
子を曲げて用いる場合、または製造工程中に曲げ応力が
加わった場合等に剥離しやすく、従って、液晶漏れや外
部からの不純物の浸入が起り易い。一方、ウレタン、ア
クリル系等の柔軟性を有する接着剤を用いた場合には、
接着しなかったり、接着しても接着剤自体のガス透過性
、水蒸気透過性、液晶の透過性が高いためやはり外部か
らの不純物の浸入や液晶漏れが起り易く、また、接着剤
の成分や不純物が液晶や配向膜に悪影響を与える場合も
ある。特開昭５７−１７８２２１号公報には、シロキサ
ン結合を有する反応硬化型ポリマー（以下シリコーン系
接着剤という）をシール用接着剤として用いることが示
されている。このシリコーン系接着剤は、接着力及び液
晶や配向膜に対する影響の点では良好なものであるが、
信頼性、特に高温保存性の点では十分なものとはいえな
かった。

以」二のように、従来公知の液晶表示素子においては、
シールでの気密性が十分でなくそのため経時劣化、特に
高温保存、高温高湿保存時における劣化が著しく、実用
上未だ満足できるものではなかった。

〔目　　　的〕

本発明は、上記従来のものの欠点の無い高気密性が保持
されると共に、信頼性上の問題、殊に耐高温性、耐高温
高湿性に改良された液晶表示素子を提供することを目的
とする。

〔構　　成〕

本発明によれば、プラスチック基板の外周シール部が複
数のシール層より構成され、かつ基板内の内側のシール
層はシロキサン系接着剤から形成され、外側のシール層
はアクリロイル基及びメタアクリロイル基の中から選ば
れる重合性化合物を主体とする重合性組成物から形成さ
れたものであることを特徴とする液晶表示素子が提供さ
れる。

次に、本発明の液晶表示素子の１実施例を第１図に説明
すると、１，１′は透明基板、２，２′は酸化インジウ
ム、酸化スズ等からなる透明導電膜、３，３′は配向膜
、４は液晶である。５，６はシール部であり、シール層
５とシール層６とから構成され、内周シール層５の外方
に、さらにその内周シール層５に沿って別個のシール層
６を設けである。シール層５，６の空隙部７には、液晶
が封入されていてもいなくてもよい。このように、シー
ル部を多重構造とすることにより、柔軟性を有する接着
剤を用いた場合でも、外部からの不純物、ガス等の浸入
が防止されると共に、セル内部からの液晶もれも減少さ
れる。第１図において、シール層５とシール層６との間
には空隙部７が形成されているが、この空隙部７は形成
しなくてもよく、空隙部７を形成する場合には、この空
隙部７には、液晶を充填封入させるのが好ましい。この
場合には、シール部を単に多重構造とした場合よりも、
外部からの不純物やガス等の浸入防止効果及びセル内部
からの液晶漏れ防止効果は一層高められたものとなる。

さらに、シール層５，６間に液晶を封入しない場合には
、加熱によりシール層５，６間の空隙部に存在する空気
が膨張してシール内部に浸入する場合もあるが、シール
層５，６間に液晶を充填させる場合には、このような不
都合は全く生じない。

一４＝ 本発明においては、前記内側のシール層５をシロキサン
系接着剤で形成し、外側のシール層６をアクリロイル基
及びメタアクリロイル基の中から選ばれる重合性官能基
を３個以上有する重合性化合物を主体とする重合性組成
物を用いて形成する。

シロキサン系接着剤層５は、液晶に対しては悪影響を与
えないが、液晶のある成分（低分子量成分）は、液晶セ
ルを高温放置した場合、このシロキサン系接着剤層５を
通して系外に移行する。この問題は、前記空隙部７に液
晶を充填することによって改良することができるが、８
０℃以上の高温放置では未だ満足すべき結果は得られな
かった。そこで、本発明の場合、外側シール層５の接着
剤として、前記した特別の重合性組成物を用いることに
より、この問題を解決した。前記したアクリロイル基や
メタアクリロイル基を有する重合性化合物を含む組成物
は、これを紫外線硬化してシール層とした場合、１００
％硬化反応させることが困難であるため、若干の未反応
物が残り、長期間高温放置すると、基板に対する接着性
は充分であるが、未反応物が原因でシール層の周辺５〜
１ｍｍ程度の部分に配向不良が発生し、ドメインが発生
して表示性能が低下する。しかしながら、液晶の低分子
量成分に対しては、その系外への移行を十分に防止する
効果を有する。従って、本発明の場合、シロキサン系シ
ール層とその外側にアクリロイル基やメタクリロイル基
を含有する重合性組成物から形成したシール層を配設し
たことにより、配向不良等の問題を生じずかつ液晶物質
の系外への移行防止も十分に達成される。その上、アク
リロイル基やメタクリロイル基を含有する重合性組成物
は紫外線により短時間で硬化するので生産性上非常に有
利である。

本発明において、シール部の構造は種々のものとするこ
とができ、その例を第３図（ａ）〜（ｄ）に示す。本発
明においては、シール部の構造は、接着性及び加工性の
点から、第３図（ｃ）で示した構造のものが好ましい。

本発明により液晶セルを作製する場合、シロキサン系接
着剤をスクリーン印刷法で塗布し、２枚の基板１，１′
　を貼合せ硬化させてシール層５を形成させた後、アク
リロイル基やアクリロイル基を含有する重合性組成物を
ディスペンサー等により外側から印刷するか、又はスク
リーンやグラビア印刷法により塗布した後、紫外線を、
例えば１０秒間程度照射して硬化させる。このようにし
て基板の貼合せを行った後、液晶を真空系より、セル内
に充填し、またシール部にシール層間空隙部７が存在す
る場合には、その空隙部にも充填する。

本発明において、透明基板１，１′は種々の透明体から
構成されるが、この場合の透明基板としては、プラスチ
ックフィルムの使用が好ましく、例えば、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等のポリ
エステルの他、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイ
ミド、ポリカーボネー１へ、ポリスルホン、ポリエーテ
ルスルホン、ポリエーテルイミド、アセチルセルロース
、ポリアミノ酸エステル、芳香族ポリアミド等の耐熱性
樹脂、ポリスチレン、ポリアクリル酸エステル、ポリメ
タクリル酸エステル、ポリアクリルアミドポリエチレン
、ポリプロピレン等のビニル系ポリマー、ポリフッ化ビ
ニリデン等の含フツ素樹脂及びそれらの変性体等から形
成されたフィルムが挙げられる。これらのプラスチック
フィルムの中、特にポリエステルフィルム及びポリエー
テルスルホンの使用が好ましい。また、本発明の原理は
ガラス基板を用いる液晶表示素子にも適応し得るもので
、基板１，１′の少なくとも一方をガラス基板に置換す
ることもできる。

前記シロキサン系接着剤（又はシリコーン系接着剤）と
しては、従来公知のものを用いることができる。このよ
うなシロキサン系接着剤は、ケイ素樹脂、即ち、分子中
に、式 を有するポリマーで、一般に、シリコーン樹脂と呼ばれ
、単独重合体の他、共重合体、変性体、プレポリマー等
が包含される。また、このシリコーン分子中にはエポキ
シ基、アミノ基等の活性基を含有することができる。よ
り具体的には、分子中に次式 を有するポリジメチルシロキサン（市販品としては「ダ
ウコーニング２００」、［ゼネラルエレクトリック５Ｆ
６９．５Ｆ９６．５Ｓ４１０７Ｊ、［東しシリｍｌ　ン
５Ｅ１７００Ｊ等がある）及び分子中に次式 を有するポリメチルフェニルシロキサン（市販品として
は、「ゼネラルエレクトリック５ＦＩＯ２３，５ＦＳＲ
８２，５Ｒ１１２Ｊ等がある）などが挙げられ、更に分
子中にメチル基、フェニル基以外の官能基を導入したポ
リマーも使用できる。このようなポリマーとしては、水
酸基を導入したポリマー（市販品としては「ゼネラルエ
レクトリック５Ｒ−１７３、ＳＲ−１７４」がある）、
アルコキシ基を導入したポリマー（市販品としては、「
ゼネラルエレクトリックしたポリマー（市販品としては
「ダウコーニング３４０」がある）、アルキド基を導入
したポリマー（市販品としては「ダウコーニングシルキ
ッド５０」がある）、−５ｉ−Ｈ基を導入したポリマー
（市販品としては、「東しシリコン５Ｅ１７００Ｊがあ
る）等が挙げられる。その他ソデイウムメチルシリコネ
ートや、エポキシ基を有するポリマーやフロロシリコー
ンも使用できる。

上述のようなシロキサン結合を有する反応硬化型ポリマ
ーをそのまま、或いは一５ｉ−Ｈ基を導入したポリマー
を硬化剤として併用したり、また白金酸塩等の金属酸塩
を反応促進剤として添加したり、シリカゲルや酸化チタ
ン等の金属酸化物を着色や粘度調整やその他の特性改善
の目的で添加したり、上述のポリマーの異種をブレンド
したり、共重合構造にしたりして１本発明における接着
剤として使用される。なお、実際の使用に際しては。

ポリマーの種類により１液自己架橋型としてもよく、ま
た２液温合型として使用しても良い。

本発明で用いるもう一方のシール用接着剤は、アクリロ
イル基（ＣＯ２＝ＣＩ（−Ｃｏ−）及びメタアクリロイ
ル基（ＣＨ２＝Ｃ（Ｃ）ｌ　３　）　　ＣＯ）の中から
選ばれる重合性官能基を３個以上有する重合性化合物を
（そのプレポリマーも包含する）基材とするものである
。この重合性化合物は、一般には、水酸基を３個以上有
する従来公知の化合物に対し、アクリル酸又はメタアク
リル酸あるいはその反応性誘導体を反応させることによ
って容易に得ることができる。その例を以下に示す。

この化合物の具体例としては、トリメチロールプロパン
トリアクリレート（又はメタアクリレート）等がある。

この化合物の具体例としては、ペンタエリスリトールト
リアクリレート（又はメタアクリレート）等がある。

この化合物の具体例としては、ジペンタエリスリトール
ヘキサ（又はペンタ、テトラ）アクリレート（又はメタ
アクリレート）等が挙げられる。

この化合物の具体例としては、メラミンヘキサ（又はペ
ンタ、テトラ）アクリレート（又はメタアクリレート）
等が挙げられる。

なお、前記式において、Ｒ１はアクリロイル又はメタア
クリロイル基であり、Ｒ２は水素、アクリロイル又はメ
タアクリロイル基であるが、式（３）及び（４）におい
て、Ｒ２の少なくとも３個はアクリロイル又はメタアク
リロイル基である。

本発明の好ましい態様によれば、前記３個以上のアクリ
ロイル又はメタアクリロイル基を有する重合性化合物（
以下、単に重合性化合物ともいう）に対し、補助成分と
して、この化合物と混和し、かつ成膜性を有する化合物
を添加するのが好ましい。この重合性化合物から得られ
るシール層は、基板に対する接着力に未だ十分ではなく
、また幾分脆弱性であるという改良すべき点が残るが、
この点は成膜性化合物を添加することによって改良する
ことができる。この場合、成膜性化合物は、本発明で用
いる重合性化合物と同一条件下で硬化し得る重合性化合
物（モノマー、プレポリマーを含む）の他、高分子化合
物自体も適用され、好ましくは、本発明で用いる重合性
化合物の硬化反応時に、このものに対して反応するもの
の使用が有利である。このような成膜性化合物としては
、例えば、以下のものが挙げられる。

（１）モノアクリレート又はメタアクリレート：ラウリ
ルアクリレート（メタアクリレート）、２−エチルへキ
シルアクリレート（メタアクリレート）、２−ヒドロキ
シエチルアクリレート（メタアクリレー１−）、１，６
−ヘキサンジオールジアクリレート（メタアクリレート
）、ジシクロペンタジェンアクリレート（メタアクリレ
ート）、ヒドロキシプロピルアクリレート（メタアクリ
レート）、２−ヒドロキシエチルアクリロイル（メタア
クリロイル）ホスフィート等。

（２）ジアクリレート又はメタアクリレート：１．３−
ブタンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオー
ルジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリ
レート（メタアクリレート）、ジエチレングリコールジ
アクリレート（メタアクリレート）、ネオペンチルグリ
コールジアクリレート（メタアクリレート）、ポリエチ
レングリコールジアクリレート（メタアクリレート）等
。

（３）重合性プレポリマー： ポリエステルアクリレート（メタアクリレート）、ポリ
ウレタンアクリレート（メタアクリレート）、エポキシ
アクリレート（メタアクリレート）、ポリエーテルアク
リレート（メタアクリレート）、アルキドアクリレート
（メタアクリレート）、ポリオールアクリレート（メタ
アクリレ−１へ）等。

（４）高分子化合物 不飽和ポリエステル、アリルスルホアミドホルムアルデ
ヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、セチルビニルエ
ーテル樹脂、エポキシ樹脂等。

本発明で添加する成膜性化合物の添加量は、耐液晶性や
接着性との関連で適当に選定される。

なお、本発明でいう成膜性化合物とは、前記のように１
本発明で用いる３個以上のアクリロイル又はメタアクリ
ロイル基を有する重合性化合物に対し、その接着力や脆
弱性を改良するために補助成分をとして添加される２官
能以下の重合性化合物又は高分子化合物と定義される。

本発明で用いる重合性化合物は、紫外線や電子線照射に
より重合硬化されるが、この場合、一般に、重合開始剤
が併用され、例えば、アセトフェノン、ベンゾフェノン
、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインエーテル、ベンジ
ルメチルケタノール、ベンゾイルベンゾエート、α−ア
ジロキシムエステル等のカルボニル化合物、テトラメチ
ルチウラ＝１５− ムモノサルファイド、チオキサン等のイオウ化合物が用
いられる。紫外線照射により硬化反応を行う場合、硬化
促進剤として、ジ−ｎ−ブチルアミン等を使用し得るが
、アミン類は一般に表示セル品質に悪影響を与えるため
、その使用を省略するのが好ましい。紫外線照射用の光
源としては、２００〜４００ｎｍの紫外線を多量に発生
する高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キレノン
ランプ等の使用が有効である。

本発明により基板上にシール層を形成するには、前記し
た３個以上のアクリロイル又はメタアクリロイル基を有
する重合性化合物（モノマー及びそのプレポリマーを含
む）を含み、補助成分として。

成膜性化合物、重合開始剤等を含み、さらに、希釈用の
有機溶媒を含む重合性組成物を、基板面に塗布し、硬化
させる。この場合、希釈用の有機溶媒としては、アルコ
ール、ケトン、エステル、炭化水素等が単独又は混合物
の形で用いられる。

本発明において、シール層５，６の幅は０．５〜１０ｍ
ｍ程度であるが、表示面積を考慮すると、０．５〜３ａ
＋ｍ−１６＝ の範囲にするのが特に好ましい。シール層５とシール層
６との間隔は、０．５〜１０ｍｍ、好ましくは１〜５１
１ｍ１であり、空隙部７に液晶を充填する場合、この間
隔が余り狭くなると接着剤層同志がシール時に短絡して
液晶が充填できなかったりし、一方、この間隔が余り広
すぎると、表示面積を損なうようになる。

本発明においては種々の変更が可能であり、例えば、シ
ール部は、第１図のように２つのシール層から構成され
るものに限定する必要はなく、３層以上にすることによ
り、さらに信頼性の向上した製品を得ることができる。

〔効　　果〕

本発明の液晶表示素子は前記の構成であって、プラスチ
ック基板を用いる液晶表示素子の欠点であった信頼性向
上の問題、特に、耐高温性、耐高温高湿性において著し
く改良されたものであり、例えば、温度８０℃、相対湿
度９０％の使用環境にも長期間にわたって充填耐え得る
ものである。

〔実施例〕

次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例Ｉ 透明導電膜付きポリカーボネートフィルムにホトリソグ
ラフィーによる所定の電極を形成後、有機チタネート、
エポキシ、ナイロンからなる配向膜を形成し、ラビング
を行なう。この基板ｔこ、東しシリコーク社製、シリコ
ーン系接着剤５Ｅ−１７００を第１図においてシール層
５が得られるようにスクリーン印刷した。同様に配向処
理を施した基板と、前記基板とを粒径１０μｍの高分子
粒子スペーサーを介して、配向軸が直交するように貼り
合わせ、１５０℃、１時間加熱した。

次に、ジペンタエリスリトールへキサアクリレート５０
重量部とテトラヒドロフルフリルアクリレート５０重量
部とベンジルメチルケタノール２重量部を含むメチルセ
ロソルブ溶液を、ディスペンサーにより外側から印刷し
、第１図におけるシール層６が得られるように塗布し、
紫外線により１０秒間照射し、硬化させ、第１図に示す
構造の空セルを作製した。次いで、Ｅ　、　Ｍｅｒｃｋ
社製自動車用液晶ＺＬＩ−１５６５を表示セル部とシー
ル層空隙部内の両方に真空封入法により封入し、封入口
を超音波溶着により封止して、ツィステッドネマチック
型の液晶表示素子を作製した。この液晶表示素子は長時
間の高温保存試験後でも配向劣化等の目視外観不良を全
く生じなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示素子の断面説明図であり、第
２図は従来の液晶表示素子の断面説明図である。第３図
（、）〜（ｄ）は、シール部構造の断面説明図である。 １．１′・・・基板、２，２′・・・透明導電膜、３，
３′・・・配向膜、４・・・液晶、５，６・・・シール
層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラスチック基板の外周シール部が複数のシール
   層より構成され、かつ基板内の内側のシール層はシロキ
   サン系接着剤から形成され、外側のシール層はアクリロ
   イル基及びメタアクリロイル基の中から選ばれる重合性
   官能基を３個以上有する重合性化合物を主体とする重合
   性組成物から形成されたものであることを特徴とする液
   晶表示素子。