JPS6173923A - 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】 狡敬九乱 本発明は液晶表示素子に関し、詳しくは基板としプラス
チックフィルムを用いた液晶表示素子に関する。

災來立技豊 液晶表示素子は、電極パター°ンを設けた２枚の基板間
に液晶物質を封入し、？Ｉ！極に信号電圧を印加するこ
とにより液晶物質を電気光学的に変調させて文字、図形
などの表示を行うものである。この基板としては無機ガ
ラスが用いられてきたが、薄型化、軽量化の要請あるい
は強度や製造コストの低減などの観点からプラスチック
基板を用いた液晶表示素子が注目されている。

このプラスチック基板を用いた液晶表示素子は、通常、
可撓性のプラスチック基板上にセグメント電極またはコ
モン電極の電極パターンを形成し、ついで、この基板面
に配向処理を施したのちに対向する２枚の基板間に液晶
物質を封入することにより製造されている。当初、プラ
スチック基板としては、二軸延伸ポリエステルフィルム
が用いられた。しかし、二軸延伸ポリエステルフィルム
では延伸軸により光学的異方性が生じ、液晶の複屈折性
により表示面全面に虹色の着色が発生して表示品質が非
常に悪い。

一軸延伸ポリエステルフィルムを用いることにより、二
軸延伸ポリエステルフィルムを用いた場合のような着色
は防止できる。とくに、上基板の延伸軸方向と下基板の
延伸軸方向とが直交するようにすると、フィルム自身に
よる常光と異常光の干渉による透過光が互いに直交する
ため、見掛は上は波長依存性がなくなる。そこで、上下
基板として互いに延伸軸が直交する一軸延伸ポリエステ
ルフイルムを用い、一軸延伸フィルムの延伸による消光
角が±２．５＠以内とすれば着色を防止することができ
、本出願人はこのような液晶表示素子を先に出願した（
特願昭５９−３２１４３）　。

しかしながら、上下基板の延伸軸方向を直交させて液晶
セルを構成すると別の問題が発生する。一軸延伸フィル
ムの場合は、延伸方向（Ｔｅｎｓｉｏｎ　Ｄｉｒｅｃｔ
ｉｏｎ）とマシン方向（ＭａｃｈｉｎｅＤｉｒｅｃｔｉ
ｏｎ）とで熱収縮性が異なるため、上下基板を延伸軸が
互いに直交するように配設してシール材で固定すると、
歪が発生して液晶セルがたわんだ形になり、セルギャッ
プが不均一化して表示品質が低下してしまう。このこと
は大型の液晶パネルや高デユーテイで高品質が要求され
る液晶素子の場合にとくに問題である。また、プラスチ
ックを基板として連続加工工程で素子を製造する場合、
上下基板の延伸軸を直交するように配設することは極め
て困難であり、生産性が悪い。このように、上下基板と
して一軸延伸プラスチックフィルムを用いる場合、上下
基板フィルムの延伸軸方向を平行にする必要があるが、
このときはマシン方向に沿って線状の着色が発生し、見
る角度によっては表示品質を極度に低下させてしまう。

凡更二豆旌 本発明は、一軸延伸ポリエステルフィルムを上下基板と
して用い、このフィルムの延伸軸を互いに直交して配設
しない場合でも、表示面の着色を防止して高品質の画像
表示が可能な液晶表示素子を提供することを目的とする
。

本発明は、また、大型化および高デユーテイ化が可能な
液晶表示素子を提供することを目的とする。

１浬Ｒ口１文 本発明の液晶表示素子は、一軸延伸プラスチックフィル
ムを上下基板とし、この上基板の延伸軸と下基板の延伸
軸とが平行となるように配設して基板間に液晶物質を収
納した液晶表示素子において、前記液晶物質の屈折率異
方性をΔｎ、上下基板間隔をｄ（μｍ）としたときに。

式（Ｉ） ％式％） を満足することを特徴とする。

第１図は、本発明の液晶表示素子の構成例を示す断面図
であり、内面に電極パターン１１を有する上基板１３と
下基板１５が離間して配設され。

周囲がシール材１７で封止されて液晶セル１９が構成さ
れており、この中に液晶物質２１が封入されている。そ
して、この液晶セル１９が偏光板２３゜２５に挟まれて
ツイスト・ネマティック（ＴＮ）型の液晶表示素子が形
成される。上基板１３および下基板１５は一軸延伸プラ
スチックフィルムから形成されている。プラスチックフ
ィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートに代表さ
れるポリエステルフィルムが好適であり、また。

ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォンなども使用で
きる。

第２図にこれらフィルム基板１３．１５の延伸軸１４の
相対関係を示すように１両基板１３．１５は延伸軸１４
が平行になるように配設されている。このような基板配
置では、第３図に示したように表示面１２を目視すると
、延伸軸方向に垂直に着色１８が発生することは既に説
明した通りである。

本発明者らはこの着色を除去すべく鋭意検討した結果、
液晶物質２１の屈折率異方性Δｎと、液晶セル１９のセ
ルギャップ、即ち基板１３．１５間の距Ｒｆｉｄ（第１
図参照）を制御することにより。

着色のない液晶表示素子が得られることを見い出した。

すなわち１等方性液体をセル内に封入した場合には上記
着色は生じないが、異方性の液晶物質のときは屈折率の
波長依存性 Δｎ−ｄ Ｔｒ＝ｓｉｎ２　　　　　□ｔｃ　　　（ＩＩ）λ がある。そこでΔｎ−ｄの項を調整することにより波長
依存性を制御することができる。

Δｎ−ｄが所定の範囲を越えると常光と異常光との干渉
が起こり着色する。可視光波長領域の数ケ所で干渉が生
じると虹色に着色して表示品質が悪化するが、１の波長
での干渉であれば１色であって目立たず、表示品質に大
きな悪影響は与えない、具体的にはＯＪ４＜Δｎ−ｄ　
（０，５４であることが必要であり、さらに好ましくは
０．４８＜Δｎ−ｄ　＜０．５２である。

さらに、Δｎ−ｄを制御することに加え、基板である二
軸延伸プラスチックフィルムの膜厚分布を制御す、るこ
とが好ましい。前記式（ｎ）からも明らかなように、Δ
ｎがほぼ一定であることから、ｄの分布が大きいと着色
することになる。フィルム基板の膜厚分布があると、そ
れはフィルム基板間距離ｄの分布につながる。よって基
板として用いられる二軸延伸プラスチックフィルムの膜
厚のバラツキ（分布）は１μｍ以下であることが好まし
い、また、一軸延伸プラスチックフィルム１６は第４図
に示すように、延伸方向にうねりがあるのが普通である
が、上記と同様の理由から、このうねりのピッチ（たと
えば山と山との距１１）ｐも大きいほど良く、５Ｇ以上
のピッチ間隔が好ましい。

さらに一軸延伸ポリエステルフィルムの消光角が大きく
なると、二軸延伸ポリエステルフィルムと同様にフィル
ムの光学的異方性が強くなってフィルム自体が着色する
ようになる。基板として用いられる二軸延伸プラスチッ
クフィルムの消光角は±３度以下がよく、より好ましく
は±２．５度以下である。

以上説明したように、上下基板としての二軸延伸プラス
チックフィルムを互いに延伸軸が平行になるように配設
した液晶表示素子は。

Δｎ−ｄを制御することにより着色を防止できるが、こ
のような液晶表示素子についてさらに鋭意検討したとこ
ろ、プラスチック基板を用いても高デユーテイで駆動可
能な大型の液晶表示パネルが得られることを見い出した
。ガラス基板を用いた液晶表示素子を大型化すると、強
度の点から基板を厚くする必要が生じ、重量、視認性の
点で問題が出てくる。基板をプラスチック基板とするこ
とは、加工性、形状加工性、重量の点で有利であり、と
くに携帯用機器の表示装置として好適である。

このような高デユーティ化、大型化のためには以下の特
性を満たすことが必要であることが判った。

（Ｉ）耐熱寸法安定性が０．１％７１５０℃１時間以下
の二軸延伸ポリエステルフイルムを上下基板として用い
、上下基板フィルムの延伸方向を同方向に揃える。

（２）基板フィルムの厚さのバラツキを±０．５μｍ以
下とする。

（３）ＴＮ型液晶セルのチルト角を２″以上となるよう
に配向処理する。

（４）液晶物質のΔｎを０．０７±０．０２とする。

（５）セルギャップ（基板間比１！Ｉｔ）ｄを７±１μ
ｍとする。

（ｄ）透明電極の表面抵抗を２００Ω／口以下とする。

上記（Ｉ）の条件を満たすことにより熱に対する安定性
が確保され、シール加工時などに液晶セルがたわんで表
示特性を劣化させることがない６耐熱寸法安定性は二軸
延伸ポリエステルフィルムを１５０℃で１時間以上アニ
ールすることにより付与することができる。

チルト角が２＠以上となるように配向処理するにはポリ
イミド系の配向剤を用いラビング処理することにより達
成できる。ポリイミド系配向剤としては１日産化学■の
ＤＡ−５ＮＤ、ＣＢＮ−Ｄ、日立化成ｆｉ（７）Ｐ　Ｉ
　Ｘ−１４００，ＨＬ−１１００などがある。

Δｎ　＝０．０７±０．０２の液晶物質としては、たと
えば、メルク社製（７）　Ｚ　Ｌ　ｌ−８３−９７９、
ＺＬＩ−８３−４９９、Ｚ　Ｌ　Ｉ　−８３−４２９な
どがある。

大面積の液晶セルのセルギャップを ７μｍ±１μｍに保つには液晶セル内に粒径６〜８の球
形ビーズを液晶材料とともに分散するのがよい。この球
形ビーズの材料としてはジビニルベンゼン共重合体など
がある。

透明電極はＩＴＯ膜を用いることにより、表面抵抗を２
００Ω／口以下とすることができる６以上の（Ｉ）〜（
ｄ）を満たすことにより、高デユーテイ駆動可能な大型
パネル状のプラスチック基板を用いた液晶表示素子が実
現でき、具体的には、１／６４デユーテイ、　１２８Ｘ
４８０ドツトのドツトマトリックス型液晶表示素子が得
られる。

見匪夏勉米 本発明によれば、Δｎ−ｄの値を制御することにより、
一軸延伸プラスチックフィルムを基板として用いる液晶
表示素子の着色を防止して高品質の表示特性を有する液
晶表示素子が得られる。

実施例１ 膜厚分布０．７μｍ、消光角２°の一軸延伸ポリエチレ
ンテレフタレートフイルム上に透明電極を形成した２枚
の基板を用い、この基板を上下基板の延伸方向が平行に
なるように配設して、その間に液晶材料としてＺ　Ｌ　
Ｉ　−８３−９７９を封入して、種々のΔｎ−ｄ値をも
つツイストネマティック型の液晶セルを形成し、これを
２枚の偏光板に挟んで着色をｌ１１１察した。この結果
を第１表に示した。

第１表 次に、第２表に示した膜厚分布および消光角をもつ一軸
延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いて同様
に液晶セルを作製して着色状態を観察した。

第２表 実施例２ 次の手順により１２８Ｘ４８０ドツトマトリツクスの液
晶表示素子を作成した。

（Ｉ）一軸延伸ポリエステルフィルム上に、表面抵抗１
８０Ω／口のＩＴＯ膜を形成した。

（２）　１５０℃−２時間のアニールを行い表面を洗浄
した。

（３）一方には、６４本の線状の電極を他方には４８０
Ｘ２本の線状の一般的な方法により電極を形成した。

（４）フィルムの表面にポリイミド系配向剤（ＨＬ　１
００　；日立化成）を表示部に塗布し、１２０℃で１時
間焼成し、配向膜を形成した。

（５）配向膜の表面をラビングし、さらに基板の表面に
、ジビニルベンゼン共重合体の球状粒子（直径６μｍ）
を分散した。

（ｄ）もう一方の基板にはシール剤を印刷し、２枚の基
板をラビング方向が直交する様に対向させて、はり合わ
せ、焼成した。

（７）基板間に液晶（Ｚ　Ｌ　ｌ−８３−９７９）を封
入し、セルを構成した。

この液晶セルを直交した２枚の偏光板の間に挟み、電圧
印加し、電圧、光透過率の急峻度を測定した所、１．１
０となり、しかも各ドツト間のバラツキも＋０．０２以
内であり充分実用に耐えることが判り、２８　Ｘ　４８
０ドツト、　１／６４デユーテイのプラスチック基板液
晶表示素子が実現できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の液晶表示素子の実施例を模式的に示
す拡大断面図である。 第２図は、本発明の液晶表示素子の上下基板の延伸方向
を示す斜視図である。 第３図は、表示面の着色を示す斜視図である。 第４図は、延伸プラスチックフィルムにおけるうねりを
説明するための斜視図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一軸延伸プラスチックフィルムを上下基板とし、こ
   の上基板の延伸軸と下基板の延伸軸とが平行となるよう
   に配設して基板間に液晶物質を収納した液晶表示素子に
   おいて、前記液晶物質の屈折率異方性をΔｎ、上下基板
   間隔を（ｄμｍ）としたときに、式（ I ） ０．４＜Δｎ・ｄ＜０．５４（ I ） を満足することを特徴とする液晶表示素子。