(57)【要約】      （修正有）【課題】ガラス基板とプラスチック基板どうしを重ね合わせた際に生ずる大きなセルギャップムラの低減を可能とする液晶表示素子用部材及びそれを用いた液晶表示素子の提供。【解決手段】従来はシール材を加熱硬化させると、プラスチック基板はガラス基板よりも熱膨張係数が大きいために、両基板を貼り合わせた後室温まで冷却すると収縮率の差で歪が生じギャップが不均一になった。ここではシール材を加熱せず、しかも完全に硬化して機械的強度が取れる方法を採用した。即ち、スペーサ兼液晶流出防止用壁を予めプラスチック基板上に加熱硬化により形成した後、両基板を貼り合わせる。このとき、両基板の微小な隙間に瞬間接着剤を毛管現象で塗布する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック基板上に液晶流出防止のための壁兼スペーサーが形成された液晶表示素子用部材。
【請求項２】
プラスチック基板上にスペーサー及び液晶流出防止のための壁兼スペーサーが形成された液晶表示素子用部材。
【請求項３】
請求項１に記載の液晶表示素子用部材の壁兼スペーサーの外側に接着層が形成され、対向側基板と貼り合されて作製された液晶表示素子。
【請求項４】
請求項３に記載の対向側基板がガラス基板である請求項３に記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示素子用部材及び液晶表示素子に関する。さらに詳しくは、ガラス基板とプラスチック基板どうしを重ね合わせた際に生ずるセルギャップムラの低減を可能とする液晶表示素子用部材及びそれを用いた液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶表示素子の製造方法としてガラス基板を用いる方法が主流であり、大型の液晶表示素子や、中小型の液晶表示素子が作製され、液晶テレビやパソコン用モニター、携帯電話などに使用されている。ガラス基板を用いた液晶表示素子は落下させるとガラスが破損したり、重量が重く、また薄板化すると、生産時に割れが生じて量産性が劣るなどの欠点が有る。このため、ガラス基板に比べ破損しにくく、軽量であるプラスチック基板を用いた液晶表示素子（以下プラスチック基板液晶表示素子という）が作製されている。プラスチック基板液晶表示素子ではパッシブマトリックス駆動のＳＴＮ（スーパー・ツイステッド・ネマティック）での量産が行われているが、アクティブマトリックス駆動に比べ、大画面化が難しく且つコントラストが劣り、高精細化を行いにくい欠点があった。そこで、近年、アクティブマトリックス駆動のプラスチック基板液晶表示素子の開発が活発になってきている。
【０００３】
アクティブマトリックス駆動液晶表示素子を作製するためにはＴＦＴ素子（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＩＭ素子（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ）などを基板上に形成させる必要がある。基板は現在ガラス基板が主流として用いられている。しかしながら、プラスチック基板へのＴＦＴ素子形成には、高温のプロセスを通過させる必要があるので基板の熱膨張や熱収縮の問題があり量産が困難であった。そこで、片側の基板としてプラスチック基板を用い、もう一方側に従来のＴＦＴ素子形成ガラス基板を用いることで、容易に薄くて軽い液晶表示素子を作製出来ると考えられる。しかしながら、図１に示される様に、プラスチック基板はガラス基板に比べて熱膨張係数が高く、両者をシール材により貼り合わせ、熱硬化させた際、両基板の熱膨張の違いにより作製した液晶表示素子の片方の基板が湾曲してセルギャップが不均一になる問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ガラス基板とプラスチック基板どうしを重ね合わせた際に生ずる大きなセルギャップムラでも低減出来る液晶表示素子用部材およびそれを用いた、液晶表示素子を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的および利点は以下の説明から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、特定の液晶表示素子用部材を用いることでセルギャップムラが低減出来ることがわかった。
すなわち、本発明は、プラスチック基板上に液晶流出防止のための壁兼スペーサーを形成した液晶表示素子用部材及び液晶表示素子である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の液晶表示素子用部材は、プラスチック基板上に液晶流出防止のための壁兼スペーサーが形成されているので、これを用いることによりガラス基板とプラスチック基板どうしを重ね合わせた際に生ずるセルギャップムラの低減を可能とする。
【発明の好ましい実施形態】
【０００８】
従来の方法では、片方にプラスチック基板、もう一方にガラス基板を用いる場合、ガラス基板とプラスチック基板間にシール形成後、ガラス基板とプラスチック基板を重ね、熱硬化することでシール材に含まれるスペーサーにより、シール部のセルギャップを均一にする。しかしながら、シール材を加熱硬化させた際、プラスチック基板がガラス基板より熱膨張係数が大きいため、プラスチック基板側が膨張または収縮してから硬化するので、ガラス基板とプラスチック基板を貼り合わせた後室温まで冷却すると、再度プラスチック基板側が収縮または膨張するため、ひずみが生じて、ギャップが不均一なセルとなる。
【０００９】
シール材を加熱しない場合は基板の収縮、膨張は起こらずギャップが均一なセルが作製出来る。しかしながら、シール材の熱硬化が不十分なため接着性が弱く、未硬化のシール材がセル内に侵入し、表示不良の原因になるおそれがある。
そこで、本発明の液晶表示素子用部材を用いると、前述の様なギャップの不均一が起らず表示不良を低減することが出来る。
【００１０】
液晶表示素子用部材
本発明の液晶表示素子用部材の一例を図２に示す。電極を形成したプラスチック基板にセルギャップ形成用のスペーサー（以下、スペーサーＡとする）を形成し、外周部にスペーサー兼液晶流出防止用壁（以下、スペーサーＢとする）を形成することからなる。これらのうち、スペーサーＡは、球状スペーサーを散布する場合には必ずしも形成する必要はないが、ＯＤＦ（Ｏｎｅ  Ｄｒｏｐ  Ｆｉｌｌｉｎｇ）方式にて液晶を注入する場合や、球状スペーサーの散布工程を削減するためには、形成した方が好ましい。
【００１１】
スペーサーＡとスペーサーＢ
スペーサーＡ、スペーサーＢとしては例えば、フォトリソグラフィーにより形成されるスペーサーが挙げられる。フォトリソグラフィーによりスペーサーを形成する際には、例えばポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フェノールノボラック系樹脂を主成分とした感光性樹脂が使用できる。
スペーサーＡは液晶層の厚みを均一にするために形成される。高さは好ましくは１μｍから２０μｍである。スペーサーＡ相互の間隔はセルギャップを均一に保つために好ましくは１ｍｍ以下である。形状は、例えば半球型、円柱型、角柱型などであるが、これに限定されるものではない。
【００１２】
スペーサーＢはスペーサーＡと同じく、液晶層の厚みを均一にするために形成される。また、セルの外周部に設けられ、セル内の液晶の流出を防ぐ壁の役割も果たす。スペーサーＢの高さは好ましくは１μｍから２０μｍである。スペーサーＢを単数本で設ける場合にはスペーサーＢの幅はセル外から液晶表示素子に好ましく無い影響をあたえる物質例えば、水などの侵入を妨げ、液晶の流出防止をするために、好ましくは０．１ｍｍ以上である。またスペーサーＢを並行する様に複数本設ける場合はセル外からの物質の侵入や液晶の流出が起こりにくいためスペーサーＢの幅は限定されるものではない。
【００１３】
プラスチック基板
本発明に使用できるプラスチック基板としては、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，ポリエチレンナフタレート，トリアセチルセルロース，ポリアミド，ポリイミド，ポリメチルメタクリレート，ポリシクロオレフィン，シクロオレフィンコポリマー，架橋型エポキシ樹脂，架橋型アクリル樹脂，架橋型シリコーン樹脂，不飽和ポリエステル，ポリサルホン，ポリエーテルサルホン，ポリカーボネート，ポリアリレート等から成る基板が挙げられる。これらに限定されるものではない。
【００１４】
ガラス基板
本発明に使用できるガラス基板としてはガラスからのアルカリ溶出を避け、耐薬品性、耐熱性に優れた無アルカリガラスを好ましいものとして挙げることが出来る。これらに限定されるものではない。
【００１５】
配向膜
配向膜としては、例えばポリイミドやポリアミド酸、ポリアミド、ポリビニルアルコールなどの高分子材料の有機膜などを用いることが出来る。膜厚は、好ましくは５０Åから５，０００Å、さらに好ましくは１００Åから３，０００Åである。
【実施例】
【００１６】
実施例１
（液晶表示素子用部材Aの作製）
ポリエーテルサルホン（ガラス転移温度２２３℃）を基材とする膜厚２００μｍ、長さ３００ｍｍのプラスチックフィルム上に、透明電極としてＩＴＯを形成した基板を純水にて洗浄した。その後、アクリル系樹脂フォトスペーサー形成剤をスピンコート法にて塗布し、８０℃で３分間ホットプレート上でプレベークして塗膜を形成した。パターンマスクを用いて３６５ｎｍでの強度が１０ｍＷ／ｃｍ２である紫外線を３０秒間照射した。この際の紫外線照射は酸素雰囲気下（空気下）で行った。Ｎ−メチルピぺリジン１．０重量％水溶液で２５℃で１分間現像した後、純水で１分間リンスした。これらの操作により、不要な部分を除去し、１０μｍ×１０μｍのスペーサーＡを格子状に３００μｍ間隔で形成した。また図２に示す様に外周部に１ｍｍ幅のスペーサー兼液晶流出防止用壁スペーサーＢを形成した。オーブン中で１８０℃で６０分間加熱し硬化させて高さ６μｍのスペーサーパターンを得た。これらにより液晶表示素子用部材Ａ（図２）を作製した。
【００１７】
（液晶表示素子の作製）
上側基板の作製
液晶表示素子用部材Aを純水にて洗浄後、液晶配向剤を、液晶配向膜塗布用印刷機を用いて塗布し、１８０℃のオーブン内で２０分間乾燥し、ＩＴＯを形成した面上に乾燥平均膜厚６００Åの塗膜を形成した。この塗膜にレーヨン製の布を巻き付けたロールを有するラビングマシーンにより、ロールの回転数４００ｒｐｍ、ステージの移動速度３０ｍｍ／秒、毛足押し込み長さ０.４ｍｍでラビング処理を行い、水洗を行った後、１２０℃のオーブン上で１０分間乾燥した。
【００１８】
下側基板の作製
膜厚６００ÅのＩＴＯを形成した膜厚０．７ｍｍのガラス基板を用い、上側基板と同様にして、配向膜形成、配向処理を行い下側基板とした。
【００１９】
液晶表示素子の作製
ツイステッドネマティック（ＴＮ）型の液晶セルを形成するため、上側基板と下側基板が９０°の角度にて相対する様（図３）に重ね合わせて２５℃にて圧着しながら、接着剤（東亞合成（株）製、アロンアルファ）をセルの外周部に塗布し硬化させた。次いで、液晶注入口より、ネマティック型液晶（メルク社製、ＭＬＣ−６２２１）を充填した後、アクリル系光硬化接着剤で液晶注入口を封止した。上下にクロスニコルになる様偏光板を貼りあわせ液晶表示素子(図４)を作製した。
【００２０】
（液晶表示素子の評価）
２３℃にて３Ｖ（矩形波６０Ｈｚ）の電圧を印加し、セルに表示ムラが見られるか確認した。表示状態は模式図５に示す様に均一な黒表示が得られた。セルの中央部のセルギャップをプレチルト測定システムＰＡＳ−３０１（ＥＬＩＳＩＣＯＮ社製）を使用し測定した。６μｍであった。
【００２１】
実施例２
実施例１の接着剤の代わりに２５℃にてアクリル系光硬化剤をセル外周部に塗布し光硬化させた他は実施例２と同様に液晶表示素子を作製した。表示状態は模式図５に示す様に均一な黒表示が得られた。セルの中央部のセルギャップは６μｍであった。
【００２２】
比較例１
(液晶表示素子用部材Ｂの作製)
スペーサー兼液晶流出防止用壁を形成しない他は実施例１と同様にして液晶表示用部材B（図６）を作製した。
【００２３】
（液晶表示素子の作製）
上側基板の作製
液晶表示用部材Aの代わりに液晶表示用部材Bを用いた他は実施例１と同様に上側基板を作製した。
【００２４】
下側基板の作製
膜厚６００ÅのＩＴＯを形成した膜厚０．７ｍｍのガラス基板を用い、上側基板と同様にして、配向膜形成、配向処理を行い直径６μｍの酸化アルミニウム球入りエポキシ樹脂接着剤をシール材として塗布し下側基板とした。ツイステッドネマティック（ＴＮ）型の液晶セルを形成するため、上側基板と下側基板が９０°の角度にて相対する様（図３）に重ね合わせて１５０℃、９０分間圧着し、シール材を硬化させた。次いで、液晶注入口より、ネマティック型液晶（メルク社製、ＭＬＣ−６２２１）を充填した後、アクリル系光硬化接着剤で液晶注入口を封止した。上下にクロスニコルになる様偏光板を貼りあわせ液晶表示素子を作製した。
【００２５】
（液晶表示素子の評価）
実施例１と同様に評価を行い、表示状態は模式図７に示すように中央部が白表示、周辺部が黒表示となり不均一な表示であった。セルの中央部のセルギャップは１０μｍであった。
実施例１、２では均一な表示が出来、スペーサーによるセルギャップがでていることがわかる。比較例では不均一な表示で、スペーサーによるセルギャップ（６μｍ）が出ず、ギャップが広がったままであることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の基板貼り合わせ方法を説明するための模式図である。
【図２】本発明の液晶表示素子用部材Aを説明するための模式図（上は平面図、下は側面断面図）である。
【図３】実施例１の液晶表示素子における上側基板と下側基板の重ね合せ方向を示す説明図である。
【図４】実施例１の液晶表示素子の模式図である。
【図５】実施例１、実施例２の液晶表示素子の表示状態を示す模式図である。
【図６】液晶表示素子用部材Ｂを説明するための模式図（上は平面図、下は側断面図）である。
【図７】比較例１の液晶表示素子の表示状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    プラスチック基板
２    球状スペーサー
３    シール材
４    ガラス基板
５    壁兼スペーサー（スペーサーＢ）
６    スペーサー（スペーサーＡ）
７    ＩＴＯ電極
８    液晶表示素子用部材Ａ
９    接着剤
１０  配向膜
１１  液晶層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007017655.tif 000007
【図６】
2007017655.tif 000008
【図７】
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