JPS6344622A - 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、内面に遮光層を形成した表示素子に関するも
のである。

［従来の技術］ 液晶表示素子のような一対の電極付の基板間に液晶等の
電気光学的表示媒体を挟持し、これら電極間に電圧を印
加することにより、電気光学的表示媒体の光学的状態を
変化させて表示を行う表示素子の表示品位を向上させる
ために、非表示部の透過光縫を軽減し、表示オン部と背
景部のコントラストを同上させるために、非表示部に遮
光層が形成されるようになってきている。

このＣ光層は、表示素子のセル内部または外部に形成さ
れるが、セル外部の場合には、その遮光層が目立ってし
まったり、斜め方向から見た場合に基板のノＨみによっ
て表示と遮光層がずれて見えたりするため、セル内部に
遮光層を形成し、表示のオフ部と遮光層による非表示部
との差が目立たなくするとともにそのずれを防止するよ
うな構造が望まれている。

また、この遮光層を形成する方法としては。

染色法、メツキ法、蒸着法、印刷法等の方法が知られて
いる。

この染色法では、微細なバターニングは可能ではあるが
、染色層の形成、染色層のバターニング、染色、防染処
理、バターニングレジストの除去と工程が複雑であり、
微細なカラーフィル々−の形成等には適しているが、こ
のような遮光層の形成としては作業性が、「コく、コス
トが高いという欠点があった。

メツキ法では、電解メツキ、％１７ｔｔ解メツキの２種
類の方法があるが、いずれの場合にも、Ｃ光層が電極と
重なる場合には、メツキ層と電極層との間に絶縁層が必
要となる。このメー７キによる遮光層はその遮光という
目的からして、かなり広い面積を有しており、かつその
全面にわたって導電性が高い、このため、絶縁層を形成
してもその絶縁層にピンホールがあれば、電極とメツキ
層と電極により電極間に短絡を生じることとなり、大き
な問題となっていた。

また、メツキ法による遮光層のバターニングを行うには
２つの方法がある。その１つは、遮光層の形成前にバタ
ーニングする場合であり、この場合にはメツキ電極パタ
ーンを予め所定のパターンに形成しておく必要がある。

また２つ目は、遮光層形成後にバターニングする場合で
あり、フォトリングラフィまたは印刷法でレジストパタ
ーンを付与しなけれぼらない、このため、いずれの方法
をとっても工程が増加し、作業性が悪く、コストも高い
ものであった。

さらに、このメーノキ法で形成された遮光層はメタリッ
ク感じとなり、そのような感じを望まれる場合にはよか
ったが、メタリックな感じを跨望されない場合には好ま
しいものではなく、その自由度が低いものであった。

蒸着法は、真空下で行うため、生産性が悪くコストが高
いものであり、メツキ法と同様にメタリックな感じのも
のとなる。

これに対して印刷法は、着色インクを使用して、遮光層
の形成と同時にそのバターニングも行うことができるた
め、生産性がよく、コストも安く、その見た目の感じも
種々のものが容易に得られる。

この遮光層用の着色インクとしては、黒い顔料によるも
のと、シアン、マゼンダ、イエローの３色の顔料を混合
する等して黒い色調としたもの等がある。この顔料とし
て、これら３色の顔料を混合して使用する場合には、こ
れらの顔料は導電性がないため、これら顔ネ４の微粉を
使用すれば、この遮光層も絶縁性となり、短絡等の問題
を生じないが、高い遮光性が得られにくいという問題点
があった。

このため、顔料に導電性はあるが高い遮光性を示すカー
ボンの微粉を使用すことが提案されている。このカーボ
ンを顔料として使用した場合においても、遮光層部分で
２枚の基板の電極が対向していなければ、何ら問題を生
じていなかった。

［発明の解決しようとする問題点コ しかし、表示が複雑化し、非表示部にも表示電極へのリ
ード配線が多数引き廻されることとなり、遮光層部で多
くの電極がｔ４向するようになり、また、表示素子が大
型化する等して上下の基板がたわみやすくなってきたこ
ともあり。

遮光層部で上下の電極が短絡を生じることが起り始めて
いる。

従来カーボンの微粉を顔料として使用していても、この
カーボンの微粉は細かい粉として混入されているのみで
あり、導電性接若材のようにこの微粉がつながって電気
を流すことはほとんど考えられなく、事実隣接する電極
間で短絡を生じることは生じていなかった。

しかし、この上下の電極が短絡を生じた表示素子を調査
したところ次のようなことがわかった。まず、このカー
ボン微粉は例えば液晶セルのセル間隙である５〜１０μ
ｍ程度に比して充分に細かくされてはいるが、インク中
で完全に分散していないことがわかった。このため、第
２図に示すように、このインクを使用して基板１に印刷
した際に、カーボンの微粉が凝集した部分がカーボンを
多く含んだ突起２として形成され、その凝集部分が導電
性先イイすることがわかった畳 このような突起を有する遮光層が形成された基板を使用
してでル化を行うと、２！板へのわずかな加圧で、他方
の基板の電極とこの遮光層の形成された側の電極とが、
この遮光層の突起部分で接触して短絡を生じることがわ
かった。

これは電極の引き廻しが増え、非表示部で′上極が対向
している部分が増えていること及び表示、に子が大型化
し、外部からの圧力で表示素子の基板が部分的に押され
て、基板間隙が部分的に狭くなるということからこの現
象が目立ち始めてきたものであり、この短絡の解決が望
まれていた。

これを防止するために、遮光層の膜厚を薄くすることも
考えられたが、遮光性が低下し実用的でなかった。また
、カーボンの量を減らし。

それによる遮光性の低下を他の非導電性の顔料の添加で
補うことも考えられたが、突起の数は減少しても完全に
なくすことができなく、短絡の解決にはなっていなかっ
た。さらに、非４電性ＩｔｒＪ料のみを使用することも
考えられたが、遮光層をかなり厚くしなくてはならなく
、狭い表示素子基板間にうまく配置することが困難であ
った・ ［問題を解決するための手段〕 本発明はかかる問題点を解決すべくなされたものであり
、一対の電極付の基板間に電気光学的表示媒体を挟持し
、少なくとも一方の基板の内面に遮光層を形成し、これ
ら電極間に電圧を印加することにより、電気光学的表示
媒体の光学的状態を変化させてなる表示素子において。

遮光層が導電性物質を含有する第１の遮光層と非導電性
物質のみからなる第２の遮光層とからなるものであるこ
とを特徴とする表示素子を提案するものである。

本発明では、２層の遮光層を形成しているため、カーボ
ンのように導電性の顔料を混入した遮光性の高いインク
を使用することができ１表示部と非表示部のコ、／トラ
ストが向上し、かつそれによる基板間短絡という欠点を
生じにくいものである。

本発明に使用できる表示素子としては、一対の電極付の
ノ、（板間に電気光学的表示媒体を）丈持し、少なくと
も一方の基板の内面に遮光層を形成し、これら電極間に
電圧を印加することにより、電気光学的表示媒体の光学
的状態を変化させてなる表示素子であればよく、具体的
には、液晶表示素子、エレクトロクロミック表示素子、
電気泳動表示素子、ＰＬＺＴ表示素子等公知の種々の表
示素子が使用できる。

この表示素子に使用される電極は通常酸化インジウム−
酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化スズ等の透１！ＩＩ電極とさ
れることが多いが、これに低抵抗の金属リードを併用し
たり、金属性の反射電極や不透明な材料による電極を形
成して使用されてもよい。

この電極が形成されている基板は、ガラス、プラスチッ
ク等の基板が使用できるが、少なくとも一方の基板は透
明な基板とされる。反射型の表示素子の場合には裏側の
基板を不透明ガラス、セラミックス、金属等の不透明な
材料としてもよい。

本発明の遮光層は、導電性物質を含有する第１の遮光層
と非導電性物質のみからなる第２の遮光層とからなるも
のである。この第１の遮光層は、遮光性の高い導電性の
顔料を多く含む遮光層とされる。これに積層される第２
の遮光層は非導電性物質のみからなる遮光層であり、こ
の２つの遮光層を併用することにより、この断面方向に
導電性を示すことがなくなる。これにより、表示素子の
上下の基板を加圧しても遮光層によって、上下の基板の
電極が短縮するおそれがなくなる。

この２層の遮光層は同一の基板内面に形成されてもよい
し、夫々別の基板の内面に形成されてもよい。

この２層の遮光層は、同一の基板内面に形成される場合
には、通常表側、即ち、ａ東名側の基板の内面に形成さ
れていればよいが、用途によっては裏の基板の内面に形
成されてもよい。

また、夫々別の基板の内面に形成される場合には１表側
、即ち、ｒｉ９．東名側の基板の内面に遮光性の高い第
１の遮光層が形成されることが好ましい。

もっとも、印刷用のマスク等も含めての生産性等の点か
らみて、この２層の遮光層を同一の基板内面に形成する
ことが好ましい。

この第１の遮光層は、具体的にはカーボン等の導電性は
あるが、遮光力が大きい顔料の微粉を接ｒｉ性の材料に
混合した着色イックにより形成されればよく、印刷する
ことにより遮光層の形成とそのバターニングを同時に行
うことができ、生産性が高い。

この第１の遮光層の厚みは、所望の遮光性が得られる厚
みにすればよく、通常０．２〜３ｇｍ程度とされればよ
い。

第２の遮光層は、導電性はないが、遮光性が導電性顔料
よりも低い顔料の微粉を混入した着色インク、例えばシ
アン、マゼンダ、イエローの３色の顔料を混合する等し
て黒い色調としたＬ″色インクにより形成されればよい
、この第２の遮光層もを印刷法で形成することにより生
産性がよくなる。

この第２の遮光層の厚みは、所望の絶縁性が得られる厚
みにすればよく、これも通常０．２〜３μｍ程度とされ
ればよい。

また、印刷法で遮光層を形成することは前述の如く生産
性が高い方法であり、１層目を印刷し、乾爆後、２層目
を印刷するという工程をとられればよい、もちろん、着
色インクの性質によっては、２層目印刷前に乾燥をしな
かったり、予備乾燥のみして２層目印刷後まとめて乾燥
させてもよい。

また、この遮光層の見た目の感じを変えるために、観察
者側にさらに他の着色層や干渉膜を１層以上形成したり
、電気光学的表示媒体と接する面に液晶配向膜のような
層を形成してもよい。

なお、この第１（７Ｊ遮光層での導電性材ｔ１の凝集は
、必ず生じるとは限らない。しかし、このような着色イ
ンクはある程度保存して使用することもあり、作業性の
点からみて常に凝集のないインクを選別して使用すると
か可能であっても凝集をなくす操作をして使用すること
は、極めて困難であり、作業性が悪いものとなる。この
ため、生産性を考えると、たとえ凝集を生じても問題を
生じないようにする本発明の構成は極めて有用である。

また１　この第１の遮光層での導電性材料の凝集は、せ
いぜい数ルｍ程度であり、従来のこの遮光層のみの場合
にも基板間での短絡の危険性はあったが、同じ基板上の
隣接する電極間のギャップは通常これよりも広い幅とさ
れているため、この隣接′ｉ！極間での短絡の問題はほ
とんどなかったため、この基板の電極上に直接部１の遮
光層を形成しても通常は問題はない、もっとも、例えば
アクティブマトリックス型の表示素子等で、この電極間
のギャップがこの顔ネ４の凝集による直径にほぼ等しい
かそれよりも狭い幅にされる場合には、第１の遮光層が
直接電極に接触しないように何らかの絶縁層を電極上に
形成することが好ましい、Ａ体内には、遮光層を３層構
造とし、一対の導電性のない第２の遮光層で導電性の凝
集を生じる可能性のある第１の遮光層の両面に積層した
構造とするとか遮光性はないが絶縁性の材料の層を２層
の遮光層の下に形成すればよい。

以下に　本発明の表示泰子の代表的な例を液晶表示素子
を例にとって図面を参照して説明する。

第１図は本発明の遮光層を有する液晶表示素子の例の断
面図であり、第２図は１本発明のＣ光層を有する（由の
液晶表示素子の例の断面図である。

第１図において、ＬＡ、ＩＢはガラス等の透明基板であ
り、２Ａ、２Ｂはその内面に形成されたＩＴＯ（酸化イ
ンジウム−酸化スズ）等の透明電極であり、　３は第１
の遮光層、　４は第２の遮光層であり、５Ａ、５Ｂは液
晶配向膜であり、　６は基板のソール材であり、　７は
内部に封入された液晶である。

この例では２層の遮光層は、非表示部に形成されており
、表側の基板の電極上に第１の遮光層続いて第２の遮光
層という順に形成されている。

第２図の例では、２層の遮光層は夫々別の基板に形成さ
れており１表側の透明基板ＩＡの透１ｉ１１を極２Ａ旧
に第１の遮光層３が形成されており、裏側の透ｌＪ＋　
７！板ＩＢの透明’ｉＩｆ　ｇ　２　Ｂ−１追こ第２の
遮光層４が形成されており、別／／の基板上に形成され
てはいるが、この２つのＣ光層で２層の遮光層が形成さ
れている。

［作用］ 第３図は、第１図の遮光層の部分の拡大断面図であり、
導電性の顔料の微粉が凝集したところを示している。

この図において、第１の遮光層３で導電性の顔料の微粉
が凝集した部分８は、その部分のみ遮光層の厚さが厚く
なり、突出した構造となっている。未発１！１１ではこ
の第１の遮光ｄ３の上に第２の遮光層４が積層されてい
る。このため。

たとえ液晶表示素子の基板が加圧されて下の基板の電極
２Ｂが、上の基板に形成された遮光層に接触することが
あっても、この電極が接触するのは導電性のない第２の
遮光層４であるため、上下の電極２＾と２Ｂとの間での
短絡を生じない。

また、この例では、液晶表示素子の基本的構成について
のみ説明したが、この外、カラーフィルターを併用した
り、アクティブマトリックス用の能動素子を積層したり
、液晶層を２層にしたり、電極を絶縁層を介して２層に
したり、偏光膜、反射板、光源、導光体、各種フィルタ
ー等を積層したりする等公知の液晶表示素子の構成をと
ってもよく、ネマチック液晶のみでなく、コレステリッ
ク嬢品、スメクチック液晶等を使用した液晶表示素子に
も適用しうる。

この説明においては、本発明に最も適している液晶表示
素子をその代表的例としてとり上げて説明したが、本発
明はこれに限られるものではなく、他の表示素子にも通
用しうる。

［実施例］ 実施例１ 第１図に示すような構成で１表側の基板としてＩＴＯ付
のガラス基板の非表示部に：５１の遮光層としてカーボ
ンの微粉を顔料として混入した着色インクを印刷乾燥し
て約　１．２ｐｍとじたものを、第２の遮光層としてセ
ピアインク（シアン、マゼンダ、イエローの３色の非導
電性の顔料を混合）を印刷乾燥して約１．２ｇｍとした
ものを使用し、液晶配向膜としてポリイミドを７Ｑｎｍ
つけてラビングしたものを使用した。

この第１の遮光層の遮光度は約９５％であり、第２の遮
光層遮光度は約７６％であり、２）′！Ｘの遮光層とし
た場合の光の透過率は約１．２５％であった。

裏側の基板として、同じＩＴＯ付のガラス基板に液晶配
向膜としてポリイミドを７０ｎｍつけてラビングしたも
のを使用した。

この２枚の基板の周辺を、シール材で表示部のセル間隙
が９ｕＬｍとなるようにシールして。

内部に液晶を封入して、セル間隙が９Ｂｍの液晶セルを
製造した。

比較例として、第１の遮光層のみを約１．２ルｍ形成し
た液晶表示素子も製造した。

このセルの上下の基板間での短絡の発生率を比較したと
ころ、未発明の実施例では短絡の発生はわずかに０．５
％であったのに対し、比較例では約５％にも達した。こ
のように本発明の表示素子は上下の基板を加圧しても上
下の基板間での短絡を生じにくい表示素子を容易に得る
ことができた。

実施例２ 表側の基板に第１の遮光層を約１．２牌ｍ、続いて配向
膜を７０ｎｍつけたものを使用し、裏側の基板に第２の
遮光層を約１．２延ｍ、続いて配向膜を７０ｎｍつけた
ものを使用した外は実施例１と同様にしてセル形成した
。このセルも実施例１と同様基板を加圧しても、短絡の
発生はほとんど生じなかった。

実施例３ 実施例１では電極の線間の幅を３０μｍ以上としていた
ため、同一基板上での隣接電極間での短絡は生じていな
かったが、この線間の距離を１０ｇｍ程度にした場合、
隣接電極間での短絡が発生することがあった。このため
、実施例１の第１の遮光層を形成する前に酸化ケイ素と
酸化チタンとによる　０．１ルｍの厚みの１絶縁層を形
成した」二に第１の遮光層を形成した外は実施例１と同
様にしてセルを形成した。

この結果、線間の距離を１０μｍにした場合においても
、隣接電極間での短絡は生じなかった。

［発明の効果］ 本発明では、前述の如く２層の遮光層を形成しているた
め、カーボンのように導電性の顔料上混入した遮光性の
高いインクを使用することができ、表示部と非表示部の
コントラストが向上し、かつそれによる基板間知に８と
いう欠点を生じにくいものである。

また、カーボンのように導′ｒヒ性の顔料を混入した遮
光性の高いインクの凝集をないよう番こ管理したり、凝
集をなくす操作を必要としなく、作業性がよいものでも
める。

また、印刷法により、層の形成とバターニングを同時に
できるため、生産性がよく、また七の透過率即ち層の厚
みのコントロールも容易にできるため、その自由度も高
いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を液晶表示素子に適用した例の断面図
。 第２図は、本発明を液晶表示素子に適用した他の例の断
面図。 第３図は、：ＪＳ１図の遮光層部、の拡大断面図。 透明基板　　　　：ＩＡ、ＩＢ 透明電極　　　　：２Ａ、２Ｂ 第１の遮光層　　＝３ 第２の遮光層　　、４ 液晶配向ｊＩＩ４　　　　・５Ａ、５Ｂンール材　　　
　°６ 液晶　　　　　　；７ 凝集した部分　　二８ 儀１０ 葉２０ 犀３区

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の電極付の基板間に電気光学的表示媒体を挟
   持し、少なくとも一方の基板の内面に遮光層を形成し、
   これら電極間に電圧を印加することにより、電気光学的
   表示媒体の光学的状態を変化させてなる表示素子におい
   て、遮光層が導電性物質を含有する第１の遮光層と非導
   電性物質のみからなる第２の遮光層とからなるものであ
   ることを特徴とする表示素子。
2. （２）第１の遮光層の導電性物質がカーボンである特許
   請求の範囲第１項記載の表示素子。
3. （３）遮光層が印刷法で形成される特許請求の範囲第１
   項記載の表示素子。
4. （４）第１の遮光層と第２の遮光層とが積層されている
   特許請求の範囲第１項記載の表示素子。
5. （５）第１の遮光層が電極側に形成され、第２の遮光層
   が電気光学的表示媒体側に形成されている特許請求の範
   囲第４項記載の表示素子。
6. （６）第１の遮光層と第２の遮光層とが夫々別の基板の
   電極上に形成されている特許請求の範囲第１項記載の表
   示素子。
7. （７）電気光学的表示媒体が液晶である特許請求の範囲
   第１項〜第６項のいずれか一項記載の表示素子。
8. （８）遮光層の上に配向膜が形成されている特許請求の
   範囲第７項記載の表示素子。