JPS62203123A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、フレキシブルな液晶表示素子、特に大面積あ
るいは任意所望の形状やサイズの表示に適した液晶表示
素子に関するものである。

［従来の技術］ 近年、液晶表示装置はますます大面積化されつつあるが
、従来のガラス基板を用いたものは耐衝撃性、重量、加
工性等の面で不都合であり、ガラス基板に代わるフレキ
シブルな透明基板の実用化が期待されている。

ところで、液晶表示装置の製造における重要技術の１つ
として、基板間の液晶物質の厚さを均一に保持すること
が挙げられるが、フレキシブル基板の場合には特にこの
技術が重要である。そのために、従来は、繊維、金属酸
化物粒子、高分子マイクロビーズ、メツシュ状薄膜、高
分子多孔膜等をスペーサに用いる方法、あるいは基板の
所々にリブやサポートを形成する方法等が提案されては
いるものの、加工性、均一性、長期安定性、液晶挙動特
性等の面からそれぞれ難点があり、各々使用条件に制限
がある。

さらにまた、従来の液晶表示素子では、保持された液晶
物質は基板間で連続層を形成しており、基板の側面から
の洩れ出しを防止するには側面を完全にシールする必要
がある。そのためには、液晶物質を長尺の基板間に連続
的に封入し、その後、任意の位置で切断し、任意のサイ
ズや形状の表示素子を製造することは極めて難かしい。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明の目的は、上記の従来の難点を解決し、
フレキシブルで大面積の液晶表示を容易に実現でき、特
に、強誘電体使用時のように、数ミクロン程度の薄い液
晶層を厚さの精度よくかつ均一に保持することが必要な
場合に有効なフレキシブル液晶表示素子を提供すること
にある。

本発明の他の目的は、連続した長尺の表示素子を効率的
に製造でき、しかもまた、特別なシールを必要とせずと
も液晶物質の漏れ出しがなく、任意所望の大きさや形状
の表示素子を製造できる、経済的で加工性や取り扱い性
のよいフレキシブル液晶表示素子を提供することにある
。

［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明では、１対の
基板間に液晶物質をスペーサを用い連続層として保持す
る従来の方法の代わりに、一方のフレキシブル基板間に
固着された、高分子物質からなるマトリックス状の連続
する厚さ均一な堰で完全に分離された多数の小さなセル
内に液晶物質を互いに独立して封入する。

なお、ここで、堰は、単に基板間にはさみ込まれるので
はなく、印刷などの手段により基板に固着する。

本発明に使用される透明フレキシブル基板としては、ポ
リエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエ
ーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレン
スルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアリルエステル
、ポリアクリロニトリル、ポリビニルフルオライド、ポ
リビニリデンフルオライド、ポリアセテート等の透明性
、耐薬品（液晶物質配向膜塗布薬品等に対する耐薬品）
、耐熱性（透明電極蒸着９周辺樹脂加熱シール等のプロ
セスにおける耐熱性）、に優れた高分子材料からなるフ
ィルムまたはシートが好ましい。

その中でも、複屈折率の小さな非品性高分子材料は干渉
による着色がなく、視野角が広くなるから特に好ましい
。

一般に、これらフィルム・シートとしては、厚さが５０
〜３００μｍのものが使用される。

フレキシブル基板の表面に形成される透明電極としては
、インジウム、錫、カドミウム、アンチモン等の金属酸
化物あるいはこれらの金属の複合酸化物、あるいは金、
パラジウム等を蒸着法あるいはスパッタリング法で通常
１００〜２０００人の厚さとしたもの、あるいはポリピ
ロール、ポリチオフェン等の電解重合被膜等公知のもの
を使用することができる。透明電極は、従来の液晶表示
素子の場合と同様に、液晶と接触する側に、基板の全体
あるいは部分的に所謂パターン電極やｘ−ｙマトリック
ス電極として形成される。

また、フレキシブル基板には、必要に応じて、透明電極
面上に、液晶物質を配向させるための配向膜を形成させ
ることができる。かかる配向膜は、通常、ポリイミド、
エポキシ、ポリアミド、ポリエステル、ポリイソシアネ
ート、ポリビニルアルコール、ポリブタジェン、ポリイ
ソプレン、有機シラン等を、所定の溶媒で希釈溶解して
塗布し、ついで乾燥して薄膜形成させ、その後、一定方
向にラビングすることにより得られる。あるいはまた、
かかる配向膜は、ＳｉＯ、５ｉｌｌ　　を斜め蒸着する
方法、電子線ビームやプラズマを照射す′る方法、レシ
チン、ステアリン酸、有機シラン等を溶液塗布する方法
等によっても形成することができる。

フレキシブル基板面へのセルの形成は、透明電極あるい
はその上に更に配向膜をあらかじめ形成した一方の基板
面に、高分子物質からなるマトリックス状の厚み均一な
堰を固着することにより達成される。

［作　用］ 本発明によれば、フレキシブル基板間に堰を固着するこ
とにより、薄い液晶層を厚さの精度よく、かつ均一に保
持でき、大面積のあるいは任意所望の形状やサイズの液
晶表示面をもち、しかも取り扱い性のよいフレキシブル
液晶表示素子を構成でき、しかもその製造も容易である
。

［実施例］ 以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図および第２図は本発明のフレキシブル液晶表示素
子の構成例を示し、ここで、１および８はフレキシブル
基板であり、この基板１上には、透明電極膜２、配向膜
３、第２図かられかるように、堰４で区画された液晶物
質のセル５、配向膜６、透明電極膜７、フレキシブル基
板８をこの順序で配置する。第１図において、堰４は、
少なくとも一方の基板側の面、この例では配向膜３また
は６に全面にわたり印刷などの手段により完全に密着あ
るいは固着したものである必要があり、車に基板間には
さみ込んだものではない。

！ａ４の断面形状は、第２図に示すような正方形や長方
形などの矩形の外に、たとえば第３図に示すような三角
形や第４図に示すような六角形など適宜の形状とするこ
とかできるが、かかる形状がマトリックスの形態で連続
したセルを形成することが必要である。

特に、セル５の内壁の形状に関しては、液晶物質のより
均一な作動性や堰４による光の欄反射の抑制等の面から
、円形であることがより好ましい。

さらにまた、表示に有効な液晶物質の面積比率の向上の
面からは、第５図に示す如く、堰４が六角形のハニカム
配列をとると共に、セル５の内壁が円形をなす形状をと
ることが最も好ましい。

第５図において、Ａ、Ｂ、Ｃは円形セル５の中心を示し
、Ａ−Ａ’　、　　Ｂ−８’　、　Ｃ−Ｃ’　はセル５
の半径、Ａ−Ｂ、　　Ｂ−Ｃ，Ｃ−Ａはセル５の間の距
離を示す。

セル５の大きさについては、１０−３〜１０’　ｍｍ２
程度であることが好ましい、　ｔｏ””ａｍ２以下であ
ると、液晶物質の作動に対するセル壁面の影響が現われ
、逆に１０１ｍｍ２以上であると、近くから液晶表示を
眺めた場合に堰４の存在が目につき易い。

セル５のより好ましい大きさは１０−２〜１００　ｍｍ
２である。

一方、堰４の幅（最小部分）については、ｌＯ〜１００
μＩであることが好ましい。１０μｍより小さくては、
フレキシブル基板側の面との接着シール性の点で不完全
になり易く、他方、１００μｍ以上では、液晶物質の有
効表示面積が減少し好ましくない。堰４の高さ、すなわ
ち、液晶物質の層の厚さについては、使用される液晶物
質にもよるが、通常は２〜１００μｍの範囲で使用され
る。液晶物質をセル５内に完全に分離して封入すること
が必要であり、そのためには、堰４の高さは基板全面に
わたり高い均一性が要求される。一般に、液晶層が厚く
なると、その作動に高電圧が必要となり、好ましくない
。

堰の形成方法については、印刷法、リソグラフィ法、電
子写真法、エンボス法等を用いることができる。その中
でも、印刷法およびリソグラフィ法は、堰の幅や厚さの
調整の容易さや精度の面において好ましい方法である。

印刷法では、高分子物質のエマルジョンや溶液を、オフ
セット、グラビア、凸版、スクリーンなどの方法で基板
面に転写して堰を形成するが、中でもオフセット法は高
さ数μＩの堰を精度よく形成できるので、液晶層の極め
て薄いものが必要な場合に、より好ましい方法である。

一方、リソグラフィ法では、基板上に一定厚みに塗布し
た感光性高分子物質を、可視光、紫外線、電子線、Ｘ線
等によって部分的に硬化あるいは分解させ、任意の所望
のパターンを形成するが、この方法は、高価ではあるも
のの、より精度の高い堰を形成することができ、好まし
い。

本発明における堰として用いられる高分子物質としては
、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリイミド系、ポリ
シロキサン系、ポリスルホン系。

ポリエーテルスルホン系、ポリビニルアルコール系、ポ
リ塩化ビニル系、ポリブタジェン系、ポリイソプレン系
、ポリアクリロニトリル系、ポリアクリルアミド系、ポ
リアクリレート系、エポキシ系、シロキサン系、フッ素
系、フェノール系、ウレタン系、セルロール・エステル
系等の重合体であり、液晶物質に対する耐薬品性があり
、屈折率や訪電率が液晶物質と近い値のものが好ましい
。

これらの高分子物質には、必要に応じて、基板との接着
性を向上させるための改良剤や、コントラストの向上の
ための染料等の着色剤を添加することができる。

感光性高分子物質としては、前記の堰に用いられたよう
な重合体を基本骨格とし、紫外線、電子線、Ｘ線等の照
射により硬化あるいは分解する物質が用いられる。この
ような物質としては、アクリロイル基、アクリルアミド
基、グリシジル基等の光重合性単量体型、ジアゾ基、ア
ジド基、シンナモイル基、ベンザルアセトフェノン（カ
ルコン）基等の架橋反応性感光基を側鎖を末端にもつ重
合体型、芳香族ジアジド、芳香族ナイトレン。

アントラキノン等の感光性化合物と反応性基含有高分子
とからなる低分子感光反応型、ポリメチルビニルケトン
やポリビニルフェニルケトン。

ポリスルホン等の光崩壊型等のものがあるが、本発明に
おける堰としては、これらのいづれをも使用することが
できる。

本発明における液晶性物質としては、電気光学効果や熱
光学効果を示す、所謂、スメクティック型、ネマティク
型、コレステリック型、更にはこれらの混合型など従来
の液晶ディスプレイに使用できるものはいづれのものを
も適応することができる。

液晶物質のセル内への封入にあたっては、堰を形成した
基板面への液晶物質の塗布、印刷あるいは液晶物質中へ
の基板の浸漬等の方法によりセル内に液晶物質を充填さ
せ、その上にもう一方の対面基板を、配向膜や電極を形
成した面を内側にして、プレスロール等を用いて積層す
る。この際、セル内の気泡の残存を防止するためには、
充填や積層を真空下で行うことがより好ましい。

堰表面と対面層との接着は、プレスロール等で軽くプレ
スするだけでもある程度の接着力が出てそのまま使用で
きる場合もあるが、より強力な接着が必要な場合には、
堰を形成する高分子物質や対面層としての配向膜材料等
に熱融着性物質を使用したり、接着改良剤を添加する方
法、熱ロールプレスする方法、堰あるいは配向膜の表面
に接着剤を部分塗布する方法等を用いることができる。

このようにして液晶物質を封入して得られた基板は、そ
のままで、フレキシブルな液晶表示素子として使用され
ることもあるが、通常は基板表面に偏光子、防湿膜、反
射板、カラーフィルタ、光拡散板、補強板等を更に設け
て使用される。さらにまた、一方の透明電極に、トラン
ジスタ駆動あるいは非線形駆動のための素子を設けるこ
ともできる。

さらにまた、本発明の堰で互いに分離された独立のセル
に、３色の色素を配合したゲスト・ホスト液晶物質を従
来のカラーフィルタでの配列と同様に、交互に封入する
ことにより、フルカラー表示素子とすることも可能であ
る。

次に本発明の具体的実施例を示すが、本発明はこれら実
施例にのみ限定されるものではない。

実施例１゜ 酸化インジウムを蒸着したポリエステル透明導電フィル
ム（１２０μｍ）の導電面にポリビニルアルコールの１
％水溶液をスプレー塗布し、１５０℃で熱処理した後に
、ポリエステル布で一方向にラビングして配向膜を形成
した。この配向膜上にエポキシアクリレートを主体とし
たｕｖ硬化型インキを用いてオフセット印刷法により、
第５図の如きハニカム配列で内壁を円形にした形状の堰
を印刷し、そのセル開路！１（Ａ−Ｂ）が３００　μｍ
　、セル半径（Ａ−Ａ’　）が１３５μｍ、高さが５μ
ｍの堰（乾燥後）を形成した。ビフェニル系ＴＮ型液晶
（ＢＤＨ社Ｅ−７）を塗布法により上記セル内に充填し
た後、同様に、透明導電フィルム上にポリビニルアルコ
ールの配向膜を形成したボリエステルフィルムを、配向
膜のラビング方向が直行するようにその配向膜を内面に
して積層し、８０℃のプレスロールにて軽く圧着した。

かくして得られた基板は自在に切断しても液晶が漏れ出
ることがない。また、基板の両表面に偏光子を配向膜方
向に合わせて設け、電極間に電圧を印加し、あるいは電
圧を遮断すると、鮮かに対応した明暗を示した。

実施例２゜ 実施例１で用いた透明導電フィルムの導電面にエポキシ
系樹脂の１％メチルエチルケトン溶液をロールコータ−
塗布し、１５０℃で熱処理した後、ポリエステル布で一
方向にラビングして配向膜を形成した。環化ポリイソプ
レン系フォトレジスト（東京応化社ＯＭＲ−８３）をロ
ールコータ−塗布後、乾燥させて厚さ８μｍの被膜を得
た。実施例１の場合と同様に、第５図の如きパターンの
マスクを通してフォトレジスト膜に露光した後、現象お
よびリンスを施して、堰を形成した。得られたセルはセ
ル開路！！（Ａ−Ｂ）が１８０μ１１セル半径（Ａ−Ａ
’　）が８０μ山であり、堰の高さは±５％の精度で均
一であった。

このセル内に、２色性染料を添加したゲスト−ホスト型
ネマティック液晶（ＢＤＨ社、ビフェニル系液晶Ｅ−８
、染料Ｄ−６２ｗｔ％）を塗布法により充填した後、透
明導電面に半硬化エポキシ系樹脂の配向膜を形成した透
明導電ポリエステルフィルムを、ホモジニアス配列とな
るよう配向方向を合わせ、配向膜面を内側にして、８０
℃のプレスロールで軽く圧着した。これにより得られた
積層基板は、自在に切断しても液晶が漏れ出ることはな
く、また、基板の片表面に偏光子を配向膜方向に合わせ
て設け、端部より外部に取り出した電極間に電圧を印加
することにより、着色−無色の応答を示した。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、堰を設ける
ことにより、薄い液晶層を厚さの精度よく、かつ均一に
保持でき、大面積のあるいは任意所望の形状やサイズの
液晶表示面をもち、しかも取り扱い性のよいフレキシブ
ル液晶表示素子を構成でき、しかもその製造も容易であ
る。

本発明のフレキシブル液晶表示素子は、電極にパターン
形成あるいはＸ−Ｙマトリックス形成したものを用い、
文字、数字、記号１画像等の表示用として、パーソナル
コンピュータ、テレビジョン、ワードプロセッサ、時計
、電卓、測定機器のディスプレーに、あるいはまた、掲
示板、標識表示板、さらには、光シャッタ、ライティン
グボード等に、フレキシブルで任意所望のサイズが可能
であり、しかも軽量である等の利点を活かして使用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフレキシブル液晶表示素子の第３図お
よび第４図はマトリックス状の堰の形状の２例を示す断
面図、 第５図はハニカム配列し、かつ内壁を円形にした堰の形
状例を示す断面図である。 １．８・・・フレキシブル基板、 ２．７・・・透明電極膜、 ３．６・・・配向膜、 ４・・・堰、 ５・・・液晶セル。 第１図〒二＝「 ２，７；丘Ｅ６月を才＆Ｒ＠ ５：未轟也ル ｔ！ＬＣセ／Ｌ必・ガｔｚ４杉軟゛の新面口筒４図 第５図燻にヤＩ５軒面形輪嶋の

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）１対の対向配置された透明フレキシブル基板の間に
   それぞれ透明電極を介して液晶物質を封止した液晶表示
   素子において、前記フレキシブル基板間に、厚さ均一で
   マトリックス状に連続する高分子物質からなる堰を固着
   し、該堰により互いに分離された複数のセル内に、液晶
   物質を互いに独立して封入したことを特徴とするフレキ
   シブル液晶表示素子。