JPH0899327A

JPH0899327A - 液晶表示素子用プラスチック基板の製造方法

Info

Publication number: JPH0899327A
Application number: JP6236196A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Kurisu; 保之栗栖; Masahide Shigemura; 政秀重村; Toshiyuki Oita; 利幸尾板; Masayoshi Miyauchi; 正嘉宮内; Masaaki Hirose; 公明広瀬; Hideya Murayama; 秀彌村山
Original assignee: Teijin Chemicals Ltd; Hitec Co Ltd; Kyocera Display Corp
Current assignee: Teijin Ltd; Hitec Co Ltd; Kyocera Display Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1996-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】高精度な表面平坦化あるいは凹凸化が実現で
きる液晶表示素子用プラスチック基板の製造方法を提供
する。【構成】表面を転写すべき状態に加工処理された原型
基板１の表面に、樹脂材料３を介してプラスチック基板
２を積層し、該樹脂材料３を硬化させた後、上記プラス
チック基板２を該樹脂材料３とともに上記原型基板１か
ら剥離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラスチック基板を用い
た液晶表示素子に関し、特に所望の基板表面を得るため
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示素子はその基板としてガ
ラス基板が用いられていた。近年、液晶表示素子に対
し、薄型、軽量の要求が増してきており、０．３ｍｍや
０．４ｍｍの非常に薄いガラス基板を用いた液晶表示素
子が生産されている。しかしながら、ガラスの薄型化は
ガラスの割れの発生率増加につながり、生産歩留りの低
下や耐久性の低下を招くことになる。

【０００３】そこで、近年、前述のガラス割れ対策のた
めガラスに代る基板として、プラスチックフィルムを使
用した液晶表示素子の開発要求が強くなってきた。使用
するプラスチックフィルムの主なものは、熱可塑性樹脂
を使用する例として、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リエーテルスルフォン、ポリカーボネート等が代表的な
ものとして挙げられる。また熱硬化性樹脂としては、ア
クリル系やエポキシ系の樹脂等が挙げられる。

【０００４】これらのプラスチックフィルムを液晶表示
素子用基板として用いるためには、その耐プロセス性、
機能性等を付与するために、酸素バリア層、ハードコー
ト層、アンダーコート層等いくつかの表面コートを施し
た上で使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】プラスチック基板を用
いて得られる液晶表示素子は、その性状の差からガラス
基板液晶表示素子に比べて様々な違いが生ずる。その中
で、ＳＴＮ（スーパーツイストネマティック）素子に用
いる基板は、その液晶層の厚みコントロールの許容幅が
狭く、表面を平坦に加工処理した研磨ガラスを使用する
必要がある。プラスチック基板を使用したＳＴＮ素子に
おいては、その表面コート剤塗布後の表面形状が大きく
影響し、塗布方法によっては、塗布むら、すじ、微小凹
凸等の影響で、ＳＴＮ素子の液晶層厚さのバラツキが大
きくなり、ＳＴＮ素子の表示性能が著しく低下すること
になる。

【０００６】一方、液晶表示素子の基板表面全体に微小
な凹凸を設けて液晶層の厚さを均一に分散させ、厚さに
応じた表示セルの色相を中性色化して、基板の取付け誤
差や表面の反りや変形あるいは液晶層の厚さの不均一性
等による色相のムラを解消したガラス基板が用いられて
いる。

【０００７】このような表面凹凸を有するガラス基板に
おいて、ＪＩＳ８０６０１に基づく凹凸の平均粗さ（Ｒ
ｚ）は、液晶の屈折率異方性（Δｎ）に依存して好まし
い条件を有する。ＳＴＮ液晶セルにおいては、Δｎ・Ｒ
ｚが０．２〜１．５μｍで使用されるが、特に色相を中
性色化するためには０．４μｍ以上が望ましく、また粗
さが大きすぎると電圧印加時の応答が遅くなるために１
μｍ以下であることが好ましい。さらに最大粗さ（Ｒｍ
ａｘ）が大きいと両基板間で短絡状態になる確率が増す
ために、Ｒｍａｘは両基板間隔を保つためのスペーサ径
とＲｚとの和より小さくなければならない。

【０００８】従来このような表面凹凸加工処理は、ガラ
ス基板の表面をフッ酸エッチング等により粗面処理を施
していた。しかしながら、プラスチック基板を用いよう
とした場合、従来の基板表面コート技術では、液晶基板
としての非常に薄い樹脂材料に対し前述のような必要な
粗さの凹凸を簡易に形成することはできなかった。

【０００９】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、ＳＴＮ素子用の基板として十分使用可
能な程度に高精度な表面平坦化あるいは凹凸化が実現で
きる液晶表示素子用プラスチック基板の製造方法の提供
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る液晶表示素子用プラスチック基板の製
造方法は、表面を転写すべき状態に加工処理された原型
基板の表面に、樹脂材料を介してプラスチック基板を積
層し、該樹脂材料を硬化させた後、上記プラスチック基
板を該樹脂材料とともに上記原型基板から剥離すること
を特徴とするものである。

【００１１】好ましい実施例においては、前記原型基板
表面が平坦に加工処理されたことを特徴としている。

【００１２】別の好ましい実施例においては、前記原型
基板表面が凹凸状に加工処理されたことを特徴としてい
る。

【００１３】さらに別の好ましい実施例においては、前
記樹脂材料は紫外線硬化樹脂であることを特徴としてい
る。

【００１４】さらに別の好ましい実施例においては、前
記原型基板の片側の表面にのみプラスチック基板を積層
し、樹脂材料硬化後にこれを剥離することを特徴として
いる。

【００１５】さらに別の好ましい実施例においては、前
記プラスチック基板の両側に原型基板を積層し、樹脂材
料硬化後にこれらを剥離することを特徴としている。

【００１６】さらに別の好ましい実施例においては、前
記原型基板の両側にプラスチック基板を積層し、樹脂材
料硬化後にこれらを剥離することを特徴としている。

【００１７】さらに別の好ましい実施例においては、前
記原型基板はガラス基板であることを特徴としている。

【００１８】本発明に係る液晶表示素子は、表面コート
層を有する一対のプラスチック基板間に液晶を封止した
液晶表示素子において、上記表面コート層は原型基板の
表面から転写して形成した表面を有することを特徴とし
ている。

【００１９】

【作用】本発明によれば、プラスチック基板の材料とし
て、どのような樹脂種類、厚さに対しても、その表面に
設ける表面コート層の表面形状は、ガラス液晶素子に用
いる平坦研磨ガラス基板あるいは凹凸表面ガラス基板の
表面形状と同等のものが得られる。従って、このプラス
チック基板を用いて得られる液晶表示素子の特性は、ガ
ラス基板を用いた液晶表示素子の特性と同等のものが得
られる。さらに、この液晶表示素子は、プラスチック基
板を用いた液晶表示素子が本来有する軽量で割れにくい
という特徴も合わせ持つことになる。

【００２０】

【実施例】図１は本発明に係るプラスチック基板製造方
法の第１の実施例を示す。表面（上面）を液晶基板用と
して平坦にまたは凹凸状に加工処理されたガラス基板１
の上面に紫外線硬化樹脂３を介してプラスチック基板２
が積層される。このプラスチック基板２の上側から圧延
ローラー４を回動させることにより紫外線硬化樹脂３を
所定の均一な厚さに圧延塗布する。この後、ガラス基板
１の下面側から紫外線ランプ５により紫外線照射するこ
とにより、紫外線硬化樹脂３を硬化させ表面コート層を
形成する。硬化後、この表面コート層（硬化した紫外線
硬化樹脂３）とともにプラスチック基板２をガラス基板
１から引離す。これにより、ガラス基板１の表面形状
が、プラスチック基板２に一体接合された表面コート層
の表面に転写され、このガラス基板１と全く同じ平坦化
処理されたまたは凹凸形状の表面を有するプラスチック
基板を得ることができる。

【００２１】上記実施例では、表面コート層形成のため
に紫外線硬化樹脂３を用いたが、この紫外線硬化樹脂
は、ガラスとの剥離が容易であることおよび揮発成分が
少ないために発砲の問題が起こりにくい等のメリットが
ある。このような紫外線硬化樹脂に代えて熱硬化樹脂を
用いてもよいし、あるいは紫外線硬化樹脂と熱硬化樹脂
を併用して用いてもよい。熱硬化樹脂を用いる場合、２
液混合タイプの熱硬化樹脂を用い混合後そのポットライ
フを利用して硬化開始後ガラスから剥離し、熱硬化させ
ることができる。なお、紫外線や熱線は図示した例では
ガラス基板１の下側から照射しているがプラスチック基
板２の上側からまたは両側から照射してもよい。

【００２２】このような表面コート層の樹脂材料につい
て以下にさらに説明する。本願で使用される表面コート
剤は無溶媒型のものであって、可視光線、紫外線、電子
線等で３次元硬化する光硬化塗料、熱で３次元硬化する
熱硬化塗料、ラジカル開始剤で３次元硬化するラジカル
硬化塗料等があげられる。硬化に際して溶媒が気化する
とガラス板で覆われた表面コート剤の内部に気泡が発生
し実用性がなくなる。特に適度のポットライフを有し、
かつ硬化時間の短い紫外線硬化型の塗料で無溶媒型のも
のが好ましい。

【００２３】このような紫外線硬化塗料はペンタエリス
リトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトール
ヘキサアクリレート、グリセロールトリアクリレート、
ブタンジオールジアクリレート、ビスフェノールＡジア
クリレート等のポリオールのポリアクリレート、ウレタ
ンアクリレートオリゴマー、エポキシアクリレートオリ
ゴマー、エステルアクリレートオリゴマー等の反応性オ
リゴマー、シクロヘキシルアクリレート、フルフリルア
クリレート、２エチルヘキシルアクリレート等の反応性
希釈剤およびベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、
ベンゾインイソブチルエーテル、２．２−ジメトキシ−
２フェニルアセトフェノン、メチル−ｏ−ベンゾイルベ
ンゾエート、ｐ−イソプロピルフェニル−２−ヒドロキ
シ−２−プロピルケトン等の光重合開始剤からなるもの
である。市販の表面硬化用の紫外線硬化塗料の内、無溶
媒型のものが使用できる。このような塗料は研磨ガラス
板又は凹凸表面ガラス板の一部にフローコート、ロール
コート、捌け塗り等の方法で配し、この上にプラスチッ
ク基板を置き、塗料の粘度により変化する適度の圧力と
速度で、空気を一方に押出すようにしてロールで圧延す
る。このようにして塗料をガラス板とプラスチック基板
の全面に均一厚みになるように押し広げた後、光または
熱その他で硬化を開始する。通常は紫外線照射装置に入
れる。紫外線照射は通常プラスチック基板の側より行
う。しかしながら、プラスチック基板が紫外線を完全に
カットしてしまうような場合はガラス板の側より照射し
てもよい。硬化が完了したらガラス板よりプラスチック
基板を剥離する。硬化したコート層はプラスチック基板
に密着している。

【００２４】このようにして得られた表面コート層は研
磨ガラスを使用した場合は０．００５〜０．０２μｍＲ
ａの中心線平均粗さを有し極めて平滑性の高いものであ
る。また摩耗輪ＣＳ−１０Ｆ、荷重５００ｇ、回転数が
１００回のテーパー摩耗テストでのテスト前後のΔヘー
ズが１．０〜５．０の表面硬度を有する必要がある。な
お、Δヘーズとは、テーパー摩耗試験の前後でのヘーズ
（曇り度）の差であり、傷のつきにくさを表すものであ
る。このようなヘーズ差を用いるのは、摩耗試験前にも
若干ヘーズを持っている試料もあるため、傷のつきにく
さを厳密に比較するためには、Δヘーズにより表面硬度
を調べる必要があるためである。この値が小さい程表面
硬度が大きく、傷がつきにくい。

【００２５】硬化後のコート層の厚みは１〜３０μｍで
あることが好ましい。１μｍ以下では表面硬度、酸素バ
リア性、液晶の移行防止の点で好ましくない。３０μｍ
以上では硬化が不完全であったり、クラックが入り易い
などの点で好ましくない。

【００２６】プラスチック基板としては、ポリカーボネ
ート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルスル
ホン、ポリメチルメタクリレート等の熱可塑性樹脂フィ
ルム、シートが使用される。中でも、強度、透明性、コ
ート層との密着性等の点でポリカーボネートが特に好ま
しい。プラスチック基板の厚みは０．１〜１．０ｍｍが
加工性、使用性の点で好ましい。

【００２７】実際に作成した具体的実施例を以下に示
す。塗料として東亜合成（株）製アクリルウレタン系無
溶媒紫外線硬化塗料３７００−Ｎを用い、この塗料を厚
み３ｍｍの研磨ガラス上にフローコートした。プラスチ
ック基板としては、厚み０．４ｍｍのポリカーボネート
基板を用いた。

【００２８】圧延の圧力：０．５Ｋｇ／ｃｍ² 、圧延速
度：６０ｃｍ／ｍｉｎ紫外線照射条件：ＵＶランプ８０Ｗ２本、照射距離１２
０ｍｍ、コンベアスピード１０ｍ／ｍｉｎ圧延、硬化後のコート層の厚み８〜１４μｍコート層のテーパー硬度：Δヘーズ２．５であった。

【００２９】図２は本発明に係るプラスチック基板製造
方法の第２の実施例を示す。この実施例は、プラスチッ
ク基板２の両側に紫外線硬化樹脂３を介してガラス基板
１を配したものである。ガラス基板１やプラスチック基
板２および紫外線硬化樹脂３等の材質や構成は図１の実
施例と同様である。このようにプラスチック基板２の両
面に表面コート層を設けることにより、以下のようなメ
リットがある。即ち、表面コート層は基板自体より硬い
材質であるため、液晶を封止する内面側だけでなく外面
側にも表面コート層を設けることにより、製造工程中に
傷がつきにくくなり高品質の製品が得られる。また、両
面とも同じ材質の表面コート層を設けることにより、製
造工程中に熱をかけた場合に、片面のみの表面コート層
構造に比べ、基板に反りが発生しにくくなる。その他の
構成および作用効果は前記図１の実施例と同様である。

【００３０】図３は本発明に係るプラスチック基板製造
方法の第３の実施例を示す。この実施例は、両面に液晶
基板として平坦研磨面または凹凸面を有するガラス基板
１の両面に紫外線硬化樹脂３を介してプラスチック基板
２を積層した例である。このように２枚のプラスチック
基板２を同時に処理することにより、製造作業効率の向
上が図られる。その他の構成および作用効果は前記図１
に示した第１の実施例と同様である。

【００３１】図４は、本発明方法により作製したプラス
チック基板を用いた液晶表示素子の断面構成図である。
２はプラスチック基板を示し、この基板２の片面または
両面に図示しない表面コート層（前述の紫外線硬化樹脂
３を硬化させたもの）が前述のいずれかの実施例に従っ
て形成されている。上下対向する一対の基板２の周囲を
封止剤９で封止して液晶セルを形成し内部に液晶を充填
して液晶層１１を形成する。各基板２の外側には偏光膜
７が設けられ、また内面側には透明電極（ＩＴＯ）６と
の接着性を向上させるための下地膜８が設けられる。こ
の下地膜８は設けない場合もある。上下基板２の電極６
は複数本の帯状電極であり直交するマトリクス状に設け
られる。

【００３２】この電極６を覆って配向膜１０が形成され
る。この配向膜１０は樹脂膜を形成してこれを布で一定
方向にラビングすることにより形成する。また、電極表
面を直接ラビングしたり、ＳｉＯ₂ やＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂
等の比較的硬い絶縁膜を形成して、その上に樹脂膜を
形成してラビングする場合もある。さらに、電極の上ま
たは下にカラーフィルターを設けたり、遮光膜を設ける
場合もある。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、所望の平坦面または凹凸面を有するガラス基板を原
型基板としてこの表面を樹脂材料を介して転写形成する
ため、ガラス基板による液晶表示素子と同等の特性をも
つプラスチック基板液晶表示素子が実現可能となる。こ
の場合、基板の表面コート層にガラス基板表面形状を転
写するため、使用するプラスチック基板の種類、厚さ、
成形方法によらず常に一定の表面形状をもった液晶表示
素子用プラスチック基板を得ることができる。従ってＳ
ＴＮ素子に対しても平坦面あるいは凹凸面を有するプラ
スチック基板が使用可能になり、薄く軽量で割れにくい
プラスチック基板を用いて、微小厚さの液晶セルを高精
度で形成することができ、高品質の液晶表示素子の実現
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示素子用プラスチック基
板製造方法の第１の実施例の説明図である。

【図２】本発明に係る液晶表示素子用プラスチック基
板製造方法の第２の実施例の説明図である。

【図３】本発明に係る液晶表示素子用プラスチック基
板製造方法の第３の実施例の説明図である。

【図４】本発明方法により形成したプラスチック基板
を用いた液晶表示素子の断面構成図である。

【符号の説明】

１：ガラス基板２：プラスチック基板３：紫外線硬化樹脂４：圧延ローラー５：紫外線ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者重村政秀兵庫県尼崎市上坂部１−２−１オプトレックス株式会社尼崎工場内 (72)発明者尾板利幸兵庫県尼崎市上坂部１−２−１オプトレックス株式会社尼崎工場内 (72)発明者宮内正嘉東京都港区西新橋１−６−21 帝人化成株式会社内 (72)発明者広瀬公明東京都港区西新橋１−６−21 帝人化成株式会社内 (72)発明者村山秀彌東京都小金井市前原町３−40−20−604

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面を転写すべき状態に加工処理された
原型基板の表面に、樹脂材料を介してプラスチック基板
を積層し、該樹脂材料を硬化させた後、上記プラスチッ
ク基板を該樹脂材料とともに上記原型基板から剥離する
ことを特徴とする液晶表示素子用プラスチック基板の製
造方法。
【請求項２】前記原型基板表面が平坦に加工処理され
たことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子用プ
ラスチック基板の製造方法。
【請求項３】前記原型基板表面が凹凸状に加工処理さ
れたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子用
プラスチック基板の製造方法。
【請求項４】前記樹脂材料は紫外線硬化樹脂であるこ
とを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記
載の液晶表示素子用プラスチック基板の製造方法。
【請求項５】前記原型基板の片側の表面にのみプラス
チック基板を積層したことを特徴とする請求項１から４
までのいずれか１項に記載の液晶表示素子用プラスチッ
ク基板の製造方法。
【請求項６】前記プラスチック基板の両側に原型基板
を積層したことを特徴とする請求項１から４までのいず
れか１項に記載の液晶表示素子用プラスチック基板の製
造方法。
【請求項７】前記原型基板の両側にプラスチック基板
を積層したことを特徴とする請求項１から４までのいず
れか１項に記載の液晶表示素子用プラスチック基板の製
造方法。
【請求項８】前記原型基板はガラス基板であることを
特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の
液晶表示素子用プラスチック基板の製造方法。
【請求項９】表面コート層を有する一対のプラスチッ
ク基板間に液晶を封止した液晶表示素子において、上記
表面コート層は原型基板の表面から転写して形成した表
面を有することを特徴とする液晶表示素子。