(57)【要約】【課題】製造工程がガラスに比べ低温になっているプラスチック液晶セルにおいて、絶縁膜を省くと導電性異物の混入により表示電極間ショートが発生する。そこで製造工程を増加させることなくショート防止を図る。  【解決手段】一方のプラスチック透明基板１１には、表示電極１０を覆う絶縁膜９と、この絶縁膜と同じ材料からなるホトリソスペーサ２とが一体形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の透明基板間に液晶層を挟持し、該透明基板の前記液晶層側の面に表示電極を有する液晶素子において、
前記透明基板のうち少なくとも一方の透明基板には、前記表示電極を覆う絶縁膜と、
該絶縁膜と同じ材料からなるホトリソスペーサとが一体形成されていることを特徴とする液晶素子。
【請求項２】
前記透明基板のうち少なくとも一方の透明基板がプラスチックからなることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２枚の透明基板間に液晶層を挟持する液晶素子に関し、さらに詳しくは液晶と接する透明基板面にホトリソグラフィー法で形成したスペーサを有する液晶素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に液晶素子は、２枚の透明基板間に液晶層を挟持し、その透明基板の液晶層側の面に表示電極と配向膜を備えている。さらに、液晶層に導電性異物が混入して引き起こされる表示電極間の短絡を防止するため、表示電極と配向膜の間に絶縁膜を備えていることが多い。この絶縁膜は硬い薄膜で、機械的な強度を保ちながら液晶層の駆動電圧降下を最小限にしている。
【０００３】
透明基板材料は、ガラスに加え、薄く軽量、外形加工が容易、変形自在、割れない、という特性を持つプラスチックが実用化されている。短絡対策としてガラス基板とともにプラスチック基板を使う液晶素子でも絶縁膜が使用されることがあり、プラスチック基板の例として下記特許文献１の段落（００６１）には「なお、透明電極６ａ、６ｂに薄い絶縁膜を付設することにより、透明電極６ａ、６ｂ間の短絡防止効果を向上させることができる。」という記載がある。
なお、部材に付いている番号は特許文献２の図２に示されているものである。
【０００４】
ところが、ガラス基板を使う場合は工程温度を高くできるので多くの有機及び無機材料から適切な絶縁膜材料を選ぶことができるが、プラスチック基板は低温工程が必要であるという制約があるため材料選択の幅が狭くなる。例えば、ポリカーボネイトをプラスチック基板として使用する場合、製造工程全体を略１２０℃以下にしなくてはならない。このため本発明者は、絶縁膜を省き異物混入対策を厳重にして液晶素子を試作してみたが、導電性異物の混入による表示電極間の短絡を皆無にすることは困難であった（参考技術）。
なお、（）は本発明の説明において使用する用語である。
【０００５】
前述のようにプラスチック基板を用いる液晶素子において使用できる絶縁膜材料が限定されるなかで、下記特許文献２には、スイッチング素子２１と画素電極２３（表示電極）の間に設けられたオーバーレイヤ２２（層間絶縁膜）が示されている。このオーバーレイヤ２２はフォト（ホトリソ）スペーサ２４と一体で成型され、スイッチング素子２１と画素電極２３を接続するコンタクトホール２７を備えている。
【特許文献１】特開２００４−２８００４５  （段落（００６１））
【特許文献２】特開２００６―２４３３２３  （段落（００３５）〜（００３８），図２，図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
文献２で示された構造はオーバーレイヤ２２（層間絶縁膜）上に画素電極２３があるため表示電極間の短絡が懸念されるが、短絡を減らすための示唆はない。特許文献１にあるような絶縁膜を備える構造は、絶縁膜のない液晶素子（参考技術）に対し製造工程の増加を招くので好ましくない。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の有する問題に鑑みてなされたものであり、導電性異物の混入による表示電極間の短絡を防止しながら製造工程を増やすことのない液晶素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、２枚の透明基板間に液晶層を挟持し、その透明基板が液晶層側の面に表示電極を有する液晶素子において、透明基板のうち少なくとも一方の透明基板には、表示電極を覆う絶縁膜と、絶縁膜と同じ材料からなるホトリソスペーサとが一体形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
透明基板のうち少なくとも一方の透明基板がプラスチックであっても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によればホトリソスペーサ用樹脂が表示電極を覆っているので表示電極間の短絡が防止される。また本発明によれば絶縁膜とホトリソスペーサとが一体形成されるので従来のホトリソスペーサ形成工程に対し露光用マスクを変更するだけで絶縁膜とホトリソスペーサとが同時形成できるため製造工程の増加を招かない。この結果、表示電極間の短絡を防止しながら製造工程増のない液晶素子が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る液晶素子の断面図である。２枚の透明基板６，１１の間には液晶層１が挟持され、各透明基板６，１１の液晶層１側の面に表示電極５，１０が形成されている。下側の透明基板１１上の表示電極１０は絶縁膜９で覆われている。この絶縁膜９上には一体成形されたホトリソスペーサ２が配置されている。表示電極５と絶縁膜９の液晶層１側の面には配向膜４，８がある。透明基板６，１１の周辺部にはシール７が設けられている。
【００１３】
さらに図１では液晶層１中に導電性異物３が混入した状況も示している。導電性異物３の上部は配向膜４を突き破り表示電極５に達している。一方導電性異物３の下部は、配向膜８を突き破っているが、絶縁膜９があるため表示電極１０に接することができてない。すなわち上下の表示電極５，１０間の短絡が防止されている。
【００１４】
透明基板６，１１はポリカーボネイトを基材としハードコート層やガスバリア層を備えたプラスチック基板で、厚さが略１００μｍである。表示電極５，１０は、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）からなり厚さが３０ｎｍである。上側の表示電極５は、図形や文字の形をしたセグメント電極、比較的大きめな矩形をしたシャッター用電極、セグメント電極とシャッター用電極以外の領域を占める背景電極からなる。下側の表示電極１０は、セグメント電極、シャッター用電極、背景電極と平面的に重なる単一の共通電極である。配向膜４，８はポリイミドからなり厚さが略６０ｎｍである。シールは熱硬化性のエポキシ樹脂で幅が略２ｍｍである。液晶層１はＴＮ（ツイストネマチック）液晶からなり厚みが略７μｍである。絶縁膜９とホトリソスペーサ２はアクリル系樹脂からなり、絶縁膜１０は厚みが略１μｍで、ホトリソスペーサ２は直径が略２０μｍの円柱でピッチが１００〜２００μｍとなっている。
【００１５】
図２により本実施形態２の製造方法を説明する。図２は液晶素子１００を製造するための工程図である。上母基板は、電極パターニング工程においてロールからＩＴＯ膜がコーティングされたプラスチックフィルムを切り出し、ホトリソグラフィ法により電極パターン形成する。なおプラスチックフィルム上には多数の液晶素子用電極パターンが形成されているので上母基板と呼んでいる。その後、この上母基板に配向膜を塗布してから布でラ
ビングしシール７を印刷する。
【００１６】
下母基板にも電極パターニング工程においてロールからＩＴＯ膜がコーティングされたプラスチックフィルムを切り出し、ホトリソグラフィ法により電極パターン形成する。なお下母基板も多数の液晶素子用電極パターンが形成されている。スペーサ・絶縁膜形成工程において、先ずスリットコータにより７μ厚でホトリソスペーサ材を下母基板の電極面に塗布する。次にホトリソスペーサ材を１１０〜１２０℃で焼結する。このホトリソスペーサ材はネガレジスト材料であるので、シール７の占める領域のようにホトリソスペーサ材を完全に除去しようとする部分が透明で、ホトリソスペーサ２を残す部分が不透明で、絶縁膜を形成する部分が半透明（ハーフトーン）となっている濃淡マスクを使用して露光する。現像を行うと、ホトリソスペーサ２が残り、さらにハーフトーン露光された部分にホトリソスペーサ材からなる薄膜が形成される。この薄膜が絶縁膜９となる。引き続き下母基板は配向膜塗布とラビングが実施される。なお原理的にはポジレジストでも可能である。
【００１７】
次に上下の母基板を重ね合わせ、圧力を加えながら加熱しシール７を硬化させる。その後、重ね合わせた母基板から液晶素子１００を切り出し、液晶注入、封孔などの後工程に進む。
【００１８】
図３は、本発明の実施形態に係る液晶素子を使った携帯電話の斜視図であり、図３（ａ）は待機時の状態を示し、図３（ｂ）は動作時の状態を示している。
【００１９】
この携帯電話３１は、本実施形態の液晶素子を含むインターフェースモジュール３２が視認側に備えられており、図３（ａ）の待機状態では表面全体が黒色に視認され、図３（ｂ）の動作状態では画面領域３３とキー表示部３４が現れる。
【００２０】
次に、図３に示すインターフェースモジュール３２の積層構造について説明する。図４は、図３に示すインターフェースモジュール３２の断面図である。図４において、インターフェースモジュール３２の反視認側（図中下側）には、スイッチシート４５及びその上に積層するＥＬ（エレクトロルミネッセンス）シート４４とからなるキーユニット４８と、バックライト４７及びその上に積層するＴＦＴ（シンフィルムトランジスタ）液晶表示素子４６とからなる表示ユニット４９とが紙面横方向に並設され、これらの上（視認側（図中上側））に順に、偏光板４３、液晶素子１００、偏光板４２、カバーレイ４１が積層している。
【００２１】
カバーレイ４１は視認側に凹凸を有するプラスチックシートである。偏光板４２と偏光板４３の透過軸は平行になっており、偏光板４２，４３と液晶素子１００とからなる液晶パネルは、液晶層１に電圧を印加しないときに黒色となるノーマリブラックモードとなっている。ＥＬシート４４は可撓性があり電圧を印加すると発光する。スイッチシート４５は、感圧スイッチが配列したスイッチアレイである。各感圧スイッチは図３のキー表示部３４の各キー表示位置と平面的に重なる。同様にＴＦＴ液晶表示素子４６の画面は画面領域３３と重なる。
【００２２】
図３と図４を参照しながら携帯電話３１の動作を再度説明する。図３（ａ）の待機時は、液晶素子１００の液晶層全体に電圧を印加しないのでインターフェースモジュール３２は表面全体が黒色に見える。図３（ｂ）の動作時は、各キーに対応するセグメント電極と共通電極間、及び画面領域３３に対応するシャッター用電極と共通電極間に電圧を印加し、液晶パネルの各キー領域と画面領域３３を透明（透過状態）にする。同時に、ＥＬシート４４とバックライト４７を点灯させ、ＴＦＴ液晶表示素子４６に画像を表示させると、キー表示部３４の各キーが視認出来るようになり、画面領域３３に画像が表示される。
またキーを指で押すと、カバーレイ４１、偏光板４２，４３、液晶素子１００、ＥＬシート４４が変形し、スイッチシート４５の感圧スイッチが導通する。
【００２３】
本実施形態の液晶素子１００はスタティック駆動を前提に表示電極１０を単一の共通電極としていた。つまりセグメント電極領域やシャッター用電極領域の液晶層１には任意の電圧を印加できる。そこで透明状態にするために印加する電圧を高めに設定しておくと、絶縁膜９で生じる電圧降下を補償できるだけでなく、絶縁膜９の厚さが製品ごとに多少変動しても一定の表示品質が維持できる。
【００２４】
なお、本発明に係る液晶素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、携帯電話以外に、リモコン、電子卓上計算機、カード、棚札、タグなどの製品にも適用可能である。
【００２５】
また液晶層１は、ＴＮ液晶以外に強誘電性液晶セルやＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）液晶セルなど複屈折性を利用するものや偏光板が不要な分散型液晶でも良い。なお副屈折性の液晶を使う場合、位相差板が必要となることがある。
【００２６】
また、絶縁膜は、両方の透明基板６、１１に形成する必要はなく、いずれか一方のみに形成しても、表示電極５，１０間の短絡を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶素子を示す断面図である。
【図２】図１に示す液晶素子の製造工程図である。
【図３】図１に示す液晶素子を使用した携帯電話の斜視図である。
【図４】図３に示す携帯電話のインターフェースモジュールの断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…液晶層、２…ホトリソスペーサ、３…導電性異物、４…配向膜、５…表示電極、６…透明基板、７…シール、８…配向膜、９…絶縁膜、１０…表示電極、１１…透明基板、３１…携帯電話、３２…インターフェースモジュール、３３…画面領域、４１…カバーレイ、４２，４３…偏光板、４４…ＥＬシート、４５…スイッチシート、４６…ＴＦＴ液晶表示素子、４７…バックライト、４８…キーユニット、４９…表示ユニット、１００…液晶素子。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１】
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